Автореферат (1143905), страница 2
Текст из файла (страница 2)
«ГиП», каф. «СУЗиС», каф.«СК») в 2018 г.; на расширенном (совместном) заседании кафедр «Гидравлика и прочность» Инженерно-строительного института и «Атомная и тепловая энергетика» Института энергетики и транспортных сетей ФГАОУ ВО «СПбПУ» в 2018 г.Реализация работы:Рекомендации по проектированию внутренних инженерных сетей крупных объектовс единым контуром теплонасосных установок используются в Некоммерческом партнерстве «Объединение проектных организаций «СтройПроект» (г. Санкт-Петербург).Результаты работы используются в Санкт-Петербургских ПНИПКУ «Венчур», ОООСК «РИТМ», ООО «Проектно-строительная компания «ПитерЛиК» при проектированиисетей жизнеобеспечения зданий.Результаты работы внедрены в учебный процесс в ФГАОУ ВО «СПбПУ» при подготовке инженеров и магистров по направлению «Строительство».Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, списка литературы (120 наименований), приложения, включающего акты внедрения результатов диссертационной работы. Она изложена на 115 страницах машинописного текста, включающих 33 рисунка и 4 таблицы.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы диссертации, определены объект ипредмет исследования, сформулированы цель и задачи. Представлены основные научныеположения, выносимые на защиты.Первая глава посвящена аналитическому обзору состояния вопроса в области совершенствование методов расчета тепловых сетей и установок с целью улучшения их технико-экономических характеристик, экономии энергетических ресурсов, проектированиясетей с теплонасосными установками, выбору и обоснованию направления исследований.Отдельными аспектами совершенствования методов расчета тепловых сетей иустановок с целью улучшения их технико-экономических характеристик, экономии энергетических ресурсов занимались в: Санкт-Петербургском политехническом университетеПетра Великого (Сергеев В.В., Митяков В.Ю., Митяков А.В., Сапожников С.З., ЛанинА.А.); Санкт-Петербургском государственном университете промышленных технологий идизайна (Суслов В.А.); Научно-производственном объединением по исследованию и проектированию энергетического оборудования им.
И.И. Ползунова (Хоменок Л.А.) и др.Вопросами применения теплонасосных установок в системах теплоснабжения иотопления занимались в: Политехническом университете Петра Великого (Боровков В.М.,Зысин В.А., Сергеев В.В., Молодкина М.А., Аникина И.Д.); Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете (Дацюк Т.А., Полушкин В.И., Ва-7сильев В.Ф.); Кубанском государственном технологическом университете (БуртасенковД.Г., Шерстобитов И.В., Кондратьева Н.Ю.); Московском государственном университетеинженерной экологии (Калнинь И.М.); Военном инженерно-космическом университетеим. А.Ф. Можайского (Кириллов Н.Г.; Авсюкевич Д.А.; Сударь Ю.М.; Осовский В.А.)Санкт-Петербургском государственном аграрном университете (Агапов Д.С.) и др.Работы по улучшению конструкции сетей с единым контуром теплонасосных установок проводил Joseph A. Pietsch в 1980-1990 гг. Также среди зарубежных исследователейстоит отметить работы R.H.
Howell, J.H. Zaidi, E.A. Kush, W.S. Cooper, H.I. Henderson,S.W. Carlson, M.K. Khattar. Большой объем работ проведен на территории КНР и ЮжнойКореи. Наиболее значимые результаты принадлежат Zhiwei Lian, S.W. Lang, W. Xu, T.S.Feng, F. Wang, Z.L. Ma, Y. Cao, Y.Q. Lu. M. Zaheer-Uddin и J.C.Y.
Wang разрабатывалифункциональные схемы автоматического регулирования сетей с единым контуром теплонасосных установок.Вышеперечисленные исследователи вели работы по сетям, использующим в качестве источника низкопотенциальную теплоту наружного воздуха, грунтовых вод, сточныхвод.
Однако вопрос применения внутреннего воздуха помещений крупных объектов исследован в недостаточной степени. В литературных источниках практически отсутствуютмодели и методики расчета внутренних инженерных сетей с единым контуром теплонасосных установок. Кроме того, затруднено определение общего энергопотребления, позволяющее проводить выбор сети с единым контуром теплонаносных установок.Таким образом, разработка методики расчета энергопотребления инженерных сетей, позволяющей провести выбор схемного решения с единым контуром теплонасосныхустановок для объектов гражданского и промышленного назначения, остается актуальной.Вторая глава посвящена разработке имитационной модели и методике расчета годового энергопотребления внутренних инженерных сетей крупного объекта с одновременным учетом теплоты и электроэнергии.Сначала были определены возможные схемные решения инженерных сетей крупныхобъектов, имеющих максимально совпадающие параметры для сравнения между собой поэнергопотреблению.В качестве традиционной инженерной сети для обогрева объекта рассматриваласьсеть с приборами отопления, включенными в первый гидравлический контур и потребляющая только теплоту.
Для удаления теплоизбытков на объекте применены вентиляторныедоводчики (ВД), включенные во второй гидравлический контур. Элементы инженерныхсетей, такие как приборы отопления и ВД, отнесены к «индивидуальным температурнымдоводчикам» (ИД). Электрическая энергия обеспечивала привод компрессоров холодильного оборудования. Схема с ВД выбрана как наиболее универсальное решение. Расстояние между размещаемыми ВД и источником холода (в отличие от мультизональных исплит-систем) практически не ограничено. Принципиальная схема такой сети представлена на рис.1. К ее недостаткам относят отсутствие возможности перераспределять теплопоступления, в том числе, от солнечной радиации. Для улучшения технико-экономических8характеристик предложено применить децентрализованную инженерную сеть, дающуювозможность осуществлять перенос теплоты из помещений, которые нужно охлаждать, впомещения с недостатком энергии.
Для периодического получения холода или теплоты вкаждом помещении целесообразно использовать тепловой насос.Рисунок 1. Традиционная инженерная сеть с вентиляторными доводчикамиТаким образом, для перераспределения теплоты на объекте предложена сеть с теплонасосными установками, включенными в единый гидравлический контур. Электрическая энергия расходуется на приводы компрессорного оборудования теплонасосной установки и холодильного оборудования.
Такая децентрализованная сеть для круглогодичногоотопления и охлаждения (Рис.2) состоит из двухтрубного замкнутого водяного контура спостоянной циркуляцией неохлажденной воды по всему объему здания. Поддержаниетемпературы воды в течение года в интервале от 18 до 35 °C достигается с помощью дополнительных центрального источника теплоты (включающегося при минимальной температуре рабочего интервала) и устройств, отводящих теплоту при максимальной температуре (градирни или холодильных машин).Рисунок 2.
Сеть с единым контуром теплонасосных установокТаким образом, для перераспределения теплоты на объекте предложена сеть с теплонасосными установками, включенными в единый гидравлический контур. Электриче-9ская энергия расходуется на приводы компрессорного оборудования теплонасосной установки и холодильного оборудования. Такая децентрализованная сеть для круглогодичногоотопления и охлаждения (Рис.2) состоит из двухтрубного замкнутого водяного контура спостоянной циркуляцией неохлажденной воды по всему объему здания.
Поддержаниетемпературы воды в течение года в интервале от 18 до 35 °C достигается с помощью дополнительных центрального источника теплоты (включающегося при минимальной температуре рабочего интервала) и устройств, отводящих теплоту при максимальной температуре (градирни или холодильных машин).3. Предложено производить расчет годового энергопотребления по значению общего количества поступившего в рассматриваемую сеть количества энергии, котороескладывается из количеств теплоты и электроэнергии (условно выраженной в единицахтеплоты).
Для этого вводится коэффициент пересчета электрической энергии в теплоту постепени затрат в монетарном выражении n . Этот коэффициент является переменным иотражает текущее состояние цен на энергоносители в конкретном регионе.4. Исходными данными для расчета поступившего в сеть количества энергии, будут следующие заданные характеристики объекта: tвн - температура внутреннего воздуха,0С; G рец - расход рециркуляционного внутреннего воздуха через вентиляторный доводчикили теплонасосную установку, кг/ч; t wkS , twkN - температуры теплоносителя верхней инижней границы температурного интервала работы единого контура с теплонасоснымиустановками, 0С; t w - средняя температура теплоносителя в едином гидравлическом контуре с теплонасосными установками, 0С. При этой температуре система находится в равновесном состоянии, потребление или отвод дополнительной теплоты не происходит.Значение полного перепада температуры (температуры среды на входе в теплообменник теплонасосной установки и температуры кипения хладоагента в ней) при расчете температуры кипения в теплонасосной установке является постоянным.5.
Удельные характеристики цикла теплоносоной установки определены по lgP-iдиаграмме используемого хладона (R407С) в качестве рабочего тела в ней, их значениясведены в таблицы.В основу метода положено условие баланса тепловой мощности Qiид :Qiид QХ QТ,(1)где Qiид - требуемая производительность индивидуального температурного доводчика врасчетный час, кВт∙ч; QХQТ- суммарные теплопоступления в расчетный час, кВт∙ч;- суммарные теплопотери в расчетный час, кВт∙ч.Для традиционной сети (с вентиляторными доводчиками и централизованной си-стемой отопления) общее вводимое количество энергии Qtradition складывается из теплоты(QТ)годи электроэнергии, выраженной в тепловых единицах:Qtradition (QТ)год (N э)год n ,(2)10где (QТ)год – тепловая энергия, поступающая в систему отопления, кВт∙ч за год; (N э)год электроэнергия, потребляемая компрессором холодильной машины, кВт∙ч за год; n - коэффициент пересчета, принимается в соответствии с допущением 3.Для предлагаемой сети (с единым контуром теплонасосных установок и приборами отопления) общее вводимое количество энергии Qpromising :Qpromising QСО Qдоп ((N э)год (N ТН )год) n ,(3)где QСО - теплота, поступающая в традиционную систему отопления, кВт∙ч за год; Qдоп –дополнительная теплота, поступающая в единый гидравлический контур с ТН, кВт∙ч загод; (N э)год - электроэнергия, потребляемая компрессором холодильной машины при отводе избыточного тепла из единого контура с теплонасосными установками, кВт∙ч за год;(NТН)год -электроэнергия, потребляемая компрессорами теплонасосных установок, кВт∙чза год; n - принимается в соответствии с допущением 3.Последовательность расчета осуществляется в соответствие с блок-схемой, котораяпредставлена на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
