Введение к работе
Актуальность темы. Проблема энергосбережения в системах энергообеспечения зданий крайне важна. Развитие рыночных отношений вызвало серьезный рост цен на энергоносители. В настоящее время на отопление сооружений непроизводственной сферы направляется около 190 млн т у.т. Основной фонд жилых и общественных зданий в России, составляющий около 2,6 млрд. м общей площади, энергорасточителен. В этой связи рациональное использование энергии в системах водяного и воздушного отопления общественных зданий позволит существенно сократить объемы потребления энергии, а также снизить затраты на их обслуживание.
Современное общественное здание должно быть, прежде всего, комфортным для человека, экологически чистым, соответствовать функциональному назначению, в нем необходимо обеспечить эффективное использование энергии.
Актуальным является поиск рационального инженерного обеспечения тепловоздушного режима здания с точки зрения улучшения распределения воздуха по помещениям здания, снижения капитальных и эксплуатационных затрат, уменьшения объемов здания, занимаемых вентиляционным оборудованием, путем создания комбинированной системы водяного и воздушного отопления.
Диссертационная работа выполнялась в рамках Межотраслевой программы сотрудничества Министерства образования РФ и Федеральной службы специального строительства РФ на 2001-2005 годы «Развитие инновационно-ориентированных научно-технических исследований, направленных на эффективное решение актуальных задач строительства» и программы научной, научно-технической и инновационной деятельности в Тульской области в сфере науки и техники на 2010 - 2011 годы, в которых важное место отведено совершенствованию функционирования систем энергообеспечения зданий.
Цель работы. Целью исследований является совершенствование работы комбинированной системы водяного и воздушного отопления общественных зданий с нахождением рациональных режимов ее работы для снижения капитальных и эксплуатационных затрат при распределении воздуха.
Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:
- провести анализ существующих систем водяного и воздушного
отопления;
разработать математическую модель нестационарного теплового режима зданий, позволяющую выбрать рациональные режимы работы комбинированной системы водяного и воздушного отопления;
разработать способ рационального распределения воздуха и теплоты по помещениям общественных зданий и конструктивную схему
комбинированной системы водяного и воздушного отопления;
-провести экспериментальные исследования процессов распределения воздуха с нахождением рациональных режимов работы комбинированной системы водяного и воздушного отопления;
- предложить методику определения рациональных режимов работы
комбинированной системы водяного и воздушного отопления для
обеспечения эффективного распределения воздуха, снижения капитальных и
эксплуатационных затрат.
Научная новизна работы:
- теоретически обоснован и экспериментально апробирован способ
рационального распределения воздуха и теплоты по помещениям
общественных зданий, с использованием комбинированной системы
водяного и воздушного отопления;
- разработана математическая модель нестационарного теплового
режима, позволяющая выбрать рациональные режимы работы
комбинированной системы водяного и воздушного отопления;
- предложена новая методика расчета рациональных режимов работы
комбинированной системы водяного и воздушного отопления.
Практическая значимость и реализация диссертации:
предложен и апробирован новый способ рационального распределения воздуха по помещениям общественных зданий с использованием комбинированной системы водяного и воздушного отопления;
разработана экономически эффективная конструктивная схема водяного и воздушного отопления применительно к общественным зданиям;
предложенная комбинированная система водяного и воздушного отопления внедрена в главном корпусе ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» с подтвержденным годовым экономическим эффектом более 140 тыс. рублей (в ценах 2010 года);
- научно-практические результаты работы включены в учебно-
методические материалы для студентов специальностей 270100
«Теплогазоснабжение и вентиляция», 270103 «Промышленное и гражданское
строительство»; 270105 «Городское строительство и хозяйство», 270106
«Производство строительных материалов и конструкций», 270112
«Водоснабжение и водоотведение», а также используются при чтении
дисциплин «Отопление», «Теплогазоснабжение и вентиляция» в Тульском
государственном университете, а также на курсах повышения квалификации
специалистов жилищно-коммунального хозяйства Тульской области.
Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и публиковались в материалах I Международной конференции по проблемам экологии и безопасности жизнедеятельности (Тула, 1997г.), на Международной научно-технической конференции «Энергосбережение -98» (Тула, 1998 г.), на Международной научно-технической конференции «Энергосбережение, экология и безопасность» (Тула, 1999 г.), на IV Всероссийской конференции и семинаре
РФФИ «Региональные проблемы энергосбережения и пути их решения» (Н.Новгород, 2000 г.), на III Всероссийской конференции «Геоинформационные технологии в решении региональных проблем» (Тула, 2001 г.), на Международном семинаре-выставке «Оптимизация теплоснабжения на базе оборудования фирмы «Данфос (Дания)» и Всероссийском семинаре-выставке «Продукция концерна «Энергомера» (Краснодарский край), ВЗАО «АСЕН», ОАО «МЭТЗ(г.Москва)» и ФГУП «Нижегородский завод им.М.В.Фрунзе» как средства энергосбережения» (Тула, 2002 г.), на Международной конференции «Энергосбережение-2003» (Тула, 2003 г.), на научно-практическом семинаре «Внедрение систем менеджмента качества и управления окружающей средой в организациях строительного комплекса на основе международных стандартов серии ИСО 9000и 14000» (Москва); на научно-практической отчетной конференции-выставке по результатам реализации в 2004 году Межотраслевой программы научно-инновационного сотрудничества Министерства образования РФ и Федерального агентства специального строительства РФ «Наука, инновации, подготовка кадров в строительстве» (Тула, 2009 г.), XI Международной научно-практической конференции «Проблемы энергосбережения и экологии в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах» (Пенза, 2010 г.), на 6-й Международной научной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики», посвященной 80-летию Тульского государственного университета, 90-летию Донецкого национального технического университета, 90-летию Белорусского национального технического университета (Тула, 2010 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (Тула, 1998-2011гг.).
Публикации. По теме диссертации получен 1 патент, опубликовано 17 печатных работ, в том числе 3 статьи в журнале перечня ВАК.
Методы исследований. В диссертации проводились теоретические и экспериментальные исследования, включающие работу с моделями и натурными установками, а также использовались стандартные методы математического моделирования.
Достоверность полученных результатов оценена с помощью математических методов обработки экспериментов, подтверждена практическим внедрением и оценками экономической эффективности. При постановке экспериментов использованы общепринятые методики, оборудование и приборы.
На защиту выносятся:
- математическая модель нестационарного теплового режима здания,
позволяющая выбрать рациональные режимы работы комбинированной
системы водяного и воздушного отопления;
- способ рационального распределения воздуха и теплоты по
помещениям общественных зданий и конструктивная схема
комбинированной системы водяного и воздушного отопления;
методика определения рациональных режимов работы комбинированной системы водяного и воздушного отопления для обеспечения эффективного распределения воздуха, снижения капитальных и эксплуатационных затрат, и результаты экспериментальных исследований.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка используемой литературы из 153 наименований и двух приложений. Полный объем диссертации содержит 147 страниц машинописного текста, включая 17 иллюстраций, 7 таблиц.
