Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.
Новосибирск: НГАСУ, 2007. — 162 с.
05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение
Научный руководитель доктор технических наук Басин А.С. Наиболее эффективным средством повышения качества теплоснабжения отдельных зданий одновременно с решением задач энергосбережения является внедрение современных автоматизированных систем управления тепловым режимом систем отопления и систем горячего водоснабжения жилых и других жизнеобеспечивающих зданий, а также - систем вентиляции общественных и производственных зданий. Всё это обеспечивает динамичное развитие современной техники отопления за счет применения новейших датчиков расхода теплоносителя G1ЗД и теплоты Q1ЗД, исполнительных устройств управления потоками теплоносителя, компьютерных приборов и систем автоматического регулирования параметров теплоснабжения, цифрового программного обеспечения. Однако, компьютерные технологии пока еще не нашли достойного описания принципов встраивания в системы отопления жилых зданий, которые занимают основную долю в числе массовых потребителей теплоты. Это затрудняет решение проблем энергосбережения в ЖКХ, так как пока что нет достаточно полных описаний таких систем в учебных пособиях и учебниках для вузов и техникумов. Поэтому существенно не хватает специалистов по проектированию и эксплуатации компьютеризированных систем управления теплопотреблением в зданиях. Соответственно ограничено пока применение компьютеризированных систем управления, которые могут быть основой решения ряда государственных задач: повышения надежности систем теплоснабжения, экономии тепловой энергии в них и экономии материально-технических и эксплуатационных затрат. В связи с этим определены преимущественные цели и обозначены задачи исследований диссертации. Цели работы: теоретическое и экспериментальное изучение и совершенствование теплового режима помещений и зданий в целом; экспериментальное исследование параметров наружной среды и тепловых режимов зданий с применением компьютерных средств и участие в разработках компьютерных систем автоматического регулирования теплообеспе-чения зданий и помещений; создание совершенных способов управления системами отопления в условиях их эксплуатации. Задачи исследований
1. Анализ схем и состояния систем отопления жилых зданий старой застройки, которые определяют основные объемы проектных, строительномонтажных и наладочных работ по энергосбережению и автоматизации.
2. Анализ схем и состояния центральных и индивидуальных тепловых пунктов для определения масштабов их необходимой реконструкции.
3. Совершенствование моделей и параметров теплового режима зданий, необходимых для встраивания в компьютерные программы управления системами отопления; проведение экспериментов по измерениям параметров температурных режимов зданий и окружающей среды в натуре;
4. Описание результатов разработки алгоритмов и баз данных для наладки отдельных компьютерных систем управления системами отопления и вентиляции (в которых участвовал автор диссертации);
5. Разработка новых схем отопления для вновь вводимых зданий, обладающих тепловой и гидравлической устойчивостью при регулировании тепловой нагрузки;
6. Оценка ожидаемых энергетических и экономических эффектов от внедрения компьютерных средств обеспечения систем оптимального теплопотребления. Научная новизна:
1. Разработана схема двухуровневой системы автоматического регулирования с алгоритмами управления, повышающая динамическую устойчивость и точность регулирования систем отопления.
2. Разработана физико-математическая модель для двухуровнего регулирования, связывающая быстро меняющиеся во времени возмущающие факторы (ветер, солнечная радиация, бытовые теплопоступления), теплоаккумуляцию здания и параметры температур теплоносителя, внутреннего и наружного воздуха.
3. Разработан алгоритм вычисления условной температуры наружного воздуха, учитывающий энергетические особенности окружающей среды и внутренних тепловыделений, используемый в модели регулирования системы отопления. Основные положения диссертации опубликованы в статьях. Практическая ценность работы Разработанная новая поквартирная бифилярная система отопления с применением отопительных приборов радиаторного типа в горизонтальных системах отопления, позволяет индивидуально регулировать каждый прибор, сохраняя гидравлическую и тепловую устойчивость отопления. Результаты работ, представленных в диссертации, и полученный опыт могут быть использованы в строительно-проектных и строительно-монтажных организациях для разработки и наладки современных систем отопления с учетом запуска систем компьютерного регулирования, а также в организациях, эксплуатирующих системы отопления, для эффективного использования тепловой энергии и, соответственно, экономии денежных средств т.п. Материалы диссертации могут быть использованы для подготовки учебного пособия по современным системам компьютеризованного регулирования систем отопления зданий. Представляемая диссертационная работа выполнена на кафедре «Тепло-газоснабжение и вентиляция» Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета («Сибстрин»). Экспериментальные исследования и разработки проводились на базе Новосибирского научно-производственного предприятия ЗАО НПО «Лайф-Новосибирск». Автор данной диссертации участвовал в разработках систем оптимального теплопотребления: сначала как студент на практике, по окончании вуза как инженер и ведущий инженер по теплоснабжению и вентиляции с отдельным фронтом задач теплотехнического характера при разработке схем контроллеров, принципов регулирования систем отопления и внедрения «СОТ».
05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение
Научный руководитель доктор технических наук Басин А.С. Наиболее эффективным средством повышения качества теплоснабжения отдельных зданий одновременно с решением задач энергосбережения является внедрение современных автоматизированных систем управления тепловым режимом систем отопления и систем горячего водоснабжения жилых и других жизнеобеспечивающих зданий, а также - систем вентиляции общественных и производственных зданий. Всё это обеспечивает динамичное развитие современной техники отопления за счет применения новейших датчиков расхода теплоносителя G1ЗД и теплоты Q1ЗД, исполнительных устройств управления потоками теплоносителя, компьютерных приборов и систем автоматического регулирования параметров теплоснабжения, цифрового программного обеспечения. Однако, компьютерные технологии пока еще не нашли достойного описания принципов встраивания в системы отопления жилых зданий, которые занимают основную долю в числе массовых потребителей теплоты. Это затрудняет решение проблем энергосбережения в ЖКХ, так как пока что нет достаточно полных описаний таких систем в учебных пособиях и учебниках для вузов и техникумов. Поэтому существенно не хватает специалистов по проектированию и эксплуатации компьютеризированных систем управления теплопотреблением в зданиях. Соответственно ограничено пока применение компьютеризированных систем управления, которые могут быть основой решения ряда государственных задач: повышения надежности систем теплоснабжения, экономии тепловой энергии в них и экономии материально-технических и эксплуатационных затрат. В связи с этим определены преимущественные цели и обозначены задачи исследований диссертации. Цели работы: теоретическое и экспериментальное изучение и совершенствование теплового режима помещений и зданий в целом; экспериментальное исследование параметров наружной среды и тепловых режимов зданий с применением компьютерных средств и участие в разработках компьютерных систем автоматического регулирования теплообеспе-чения зданий и помещений; создание совершенных способов управления системами отопления в условиях их эксплуатации. Задачи исследований
1. Анализ схем и состояния систем отопления жилых зданий старой застройки, которые определяют основные объемы проектных, строительномонтажных и наладочных работ по энергосбережению и автоматизации.
2. Анализ схем и состояния центральных и индивидуальных тепловых пунктов для определения масштабов их необходимой реконструкции.
3. Совершенствование моделей и параметров теплового режима зданий, необходимых для встраивания в компьютерные программы управления системами отопления; проведение экспериментов по измерениям параметров температурных режимов зданий и окружающей среды в натуре;
4. Описание результатов разработки алгоритмов и баз данных для наладки отдельных компьютерных систем управления системами отопления и вентиляции (в которых участвовал автор диссертации);
5. Разработка новых схем отопления для вновь вводимых зданий, обладающих тепловой и гидравлической устойчивостью при регулировании тепловой нагрузки;
6. Оценка ожидаемых энергетических и экономических эффектов от внедрения компьютерных средств обеспечения систем оптимального теплопотребления. Научная новизна:
1. Разработана схема двухуровневой системы автоматического регулирования с алгоритмами управления, повышающая динамическую устойчивость и точность регулирования систем отопления.
2. Разработана физико-математическая модель для двухуровнего регулирования, связывающая быстро меняющиеся во времени возмущающие факторы (ветер, солнечная радиация, бытовые теплопоступления), теплоаккумуляцию здания и параметры температур теплоносителя, внутреннего и наружного воздуха.
3. Разработан алгоритм вычисления условной температуры наружного воздуха, учитывающий энергетические особенности окружающей среды и внутренних тепловыделений, используемый в модели регулирования системы отопления. Основные положения диссертации опубликованы в статьях. Практическая ценность работы Разработанная новая поквартирная бифилярная система отопления с применением отопительных приборов радиаторного типа в горизонтальных системах отопления, позволяет индивидуально регулировать каждый прибор, сохраняя гидравлическую и тепловую устойчивость отопления. Результаты работ, представленных в диссертации, и полученный опыт могут быть использованы в строительно-проектных и строительно-монтажных организациях для разработки и наладки современных систем отопления с учетом запуска систем компьютерного регулирования, а также в организациях, эксплуатирующих системы отопления, для эффективного использования тепловой энергии и, соответственно, экономии денежных средств т.п. Материалы диссертации могут быть использованы для подготовки учебного пособия по современным системам компьютеризованного регулирования систем отопления зданий. Представляемая диссертационная работа выполнена на кафедре «Тепло-газоснабжение и вентиляция» Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета («Сибстрин»). Экспериментальные исследования и разработки проводились на базе Новосибирского научно-производственного предприятия ЗАО НПО «Лайф-Новосибирск». Автор данной диссертации участвовал в разработках систем оптимального теплопотребления: сначала как студент на практике, по окончании вуза как инженер и ведущий инженер по теплоснабжению и вентиляции с отдельным фронтом задач теплотехнического характера при разработке схем контроллеров, принципов регулирования систем отопления и внедрения «СОТ».