Публикации автора

Резюме. Цель. Цель исследования – подтвердить корректность работы цифрового инструмента, который обеспечивает расчет температурного режима помещения, темпа падения температуры воздуха и тепловых потерь в условиях прерывистой подачи энергии, с учетом теплоаккумулирующих свойств ограждающих конструкций и элементов системы отопления.

Метод. Методической основой программного обеспечения являются теория теплоустойчивости и закон регулярного теплового режима первого рода, описывающий процесс остывания элементов системы отопления и ограждающих конструкций. Программный алгоритм состоит из двух последовательных вычислительных блоков, которые обрабатывают геометрические, теплофизические и эксплуатационные параметры помещения, наружных ограждений и системы отопления. Программный продукт ориентирован на исследовательские и инженерно-технические расчеты.

Результат. Проведена проверка программного продукта для определения температуры внутреннего воздуха в размерном и безразмерном видах, темпа падения температуры и тепловых потерь за период остывания помещения. Тестирование подтвердило устойчивость расчетов и соответствие результатов физической модели теплообмена.

Вывод. Новизна результатов исследования заключается в алгоритмической интеграции процессов охлаждения воздуха, ограждающих конструкций и системы отопления в едином программно-вычислительном подходе. Разработанный метод обеспечивает автоматизацию расчетов температурного режима помещения при аварийных отключениях системы отопления и предназначен для анализа надежности, энергоэффективности и эксплуатационной устойчивости зданий.

Цель. Целью исследования является анализ влияния различных значений сопротивления теплопередаче наружной стены помещения на величину результирующей температуры в различных точках помещения и сравнение полученных значений с нормативными требованиями.

Метод. Применялись программный расчетный метод определения результирующей температуры в различных точках помещения, а также натурные измерения температуры внутреннего воздуха в исследуемом помещении.

Результат. Получены графики изменения температуры внутреннего воздуха в различных точках помещения, а также распределения результирующей температуры, рассчитанные с использованием программы Ashar на различных высотах помещения при разных вариантах тепловой защиты наружной стены.

Вывод. Выявленные закономерности изменения результирующей температуры при различных уровнях тепловой защиты наружной стены носят устойчивый характер и подтверждаются результатами натурных измерений. Примененный расчетноэкспериментальный подход - корректный и обоснованный инструмент для анализа теплового режима учебных помещений и оценки влияния конструктивных решений ограждающих конструкций на формирование параметров внутреннего микроклимата.

Резюме. Цель. Для проведения корректной оценки воздействия систем вентиляции на акустическую обстановку помещения необходимо определять длину вихревой зоны, формирующейся при прохождении воздушного потока через дросселирующие устройства. В статье рассматриваются результаты моделирования соплового клапана с изменяющимся проходным сечением в процессе его открытия и закрытия. Метод. Анализ сценариев формирования воздушного потока при различных положениях регулирующей диафрагмы производился с помощью метода вычислительной гидродинамики (CFD) в программном комплексе Ansys Fluent. Результат. При уменьшении площади проходного сечения наблюдается резкое локальное повышение скорости воздушного потока, а также формирование вихревых зон и обратных течений, возникающих вследствие эффекта эжекции. Вывод. Наличие сложных турбулентных потоков в вентиляционной сети приводит к повышению уровней звукового давления и шуму, проникающему в обслуживаемое помещение. Выявленные значительные отклонения от максимальной рекомендуемой скорости в зависимости от сценария открытия клапана подчеркивают важность учета дросселирующих устройств при проведении акустических расчетов. Анализ длины участка стабилизации течения позволяет определить оптимальное месторасположение соплового клапана и исключить размыкание вихревой зоны при совместном взаимодействии местных сопротивлений (воздухораспределительных устройств, тройников, отводов и клапанов постоянного расхода воздуха). Для снижения риска возникновения повышенных шумов рекомендуется размещение соплового клапана на прямом участке воздуховода, длиной не менее одного калибра до и трех калибров после дросселирующего устройства.

Резюме. Цель. Выявление повышенных шумов от вентиляционных систем в период эксплуатации зданий приводит к необходимости проведения сложных и дорогостоящих операций по обнаружению и устранению источников шума, проведению демонтажных работ, установке дополнительных шумоглушителей или замене вентиляционного оборудования. Проведение корректных акустических расчетов является одной из важнейших задач при проектировании объектов различного назначения. Метод. В статье представлен анализ отечественных и зарубежных методик по определению шума, генерируемым дросселирующим устройством. Оценка точности результатов расчетов проводилась с помощью их сравнения с данными натурных испытаний. Результат. Было выявлено резкое возрастание уровня звуковой мощности в дросселирующем устройстве при увеличении угла поворота створки более 60 градусов, что оказывает значительное влияние на акустическую обстановку помещений и приводит к превышению нормируемых уровней шумового воздействия. Вывод. Проведенный сравнительный анализ существующих методик расчета позволил выявить, что отечественная методика расчета дает требуемый запас по уровню звуковой мощности дросселирующего устройства по всем октавным полосам. К недостаткам зарубежных методик расчета можно также отнести отсутствие учета акустического влияния фасонных элементов и присоединения воздуховода к дросселю, что приводит к необходимости дальнейшей верификации методик расчета для сложных систем.

Резюме. Цель. Аварийное отключение системы отопления гражданского здания неизбежно приведет к нарушению теплового режима в обогреваемых помещениях. Впоследствии данный инцидент негативно отразится на тепловом комфорте человека и условиях труда. Таким образом, вопрос прогнозирования теплового режима помещения в случае прекращения подачи тепловой энергии, наряду с поиском энергосберегающих технологий в строительной сфере, является актуальной задачей. Метод. Программные вычисления основаны на классической теории теплоустойчивости помещения в случае прерывистой подачи теплоты и законе регулярного теплового режима первого рода (для системы отопления), суть которого заключается в следующем: понижение температуры во всех точках тела в ходе его остывания происходит одинаково, подчиняясь экспоненциальному закону. Результат. Для комнаты в жилом здании установлено, что температура внутреннего воздуха достигнет точки росы (12,5 ℃) за период времени 8 ч 42 мин после аварийного отключения системы отопления, а нулевого значения – через 23 ч 42 мин. Среднее значение темпа падения температуры за период времени 50 ч равно 0,72 ℃ч⁄, суммарные потери тепловой энергии составили 138,2 МДж. Вывод. Тепловая аккумуляция ограждающих конструкций играет первостепенную роль для гражданских зданий в сохранении требуемого теплового режима помещения в случае аварийного отключения системы отопления. При сравнительно малой теплоемкости и большой теплоотдаче, связанной с высоким температурным напором нагревательных элементов, остывание системы отопления происходит достаточно быстро (имеет высокий показатель темпа охлаждения).

Резюме. Цель. Целью исследования является определение причин формирования некомфортного микроклимата в помещениях школы на 1 этаже (1 вариант), а также обследование фасада школы (2 вариант) при помощи инструментов тепловизионной съемки и приборов измерения температуры внутри здания. Метод. Для проведения исследования использовались следующие методы: оценка конструктивной схемы здания; внешний визуальный осмотр наружных ограждений зданий; тепловизионное обследование с помощью тепловизоров Testo 868 и Testo 870-1; дополнительные измерения температуры внутреннего воздуха и регистрация метеоусловий многофункциональным измерительным прибором Testo 435 с щупом температуры воздуха; обработка полученных термограмм. Результат. Получены термограммы внутри проблемных помещений в первой школе и по фасадам зданий во второй школе, а также значения температуры внутреннего и наружного воздуха. Вывод. При проведении исследования с помощью тепловизионной съемки были выявлены дефекты фасада школы по 2 варианту и основные причины некомфортного пребывания людей на 1 этаже школы по варианту 1. Выявлена недостаточная тепловая защита зданий в связи с несовершенством утепления ограждающих конструкций, некорректными применением входных дверей (не утепленные, без тамбура), что влечет за собой возможную конденсацию влаги на внутренней поверхности наружной стены и двери, а также некомфортные условия микроклимата в помещениях. Выявлено, что солнечная погода в холодное время года влияет на проведение тепловизионной съемки и не дает провести замеры корректно, даже с учетом, что количество тепловой энергии от солнечной радиации в это время года незначительно.

Резюме. Цель. Целью исследования является анализ влияния различных значений сопротивления теплопередаче наружной стены помещения на величину результирующей температуры в различных точках помещения и сравнение полученных значений с нормативными требованиями. Метод. Применялись программный расчетный метод определения результирующей температуры в различных точках помещения, а также натурные измерения температуры внутреннего воздуха в исследуемом помещении. Результат. Получены графики изменения температуры внутреннего воздуха в различных точках помещения, а также распределения результирующей температуры, рассчитанные с использованием программы Ashar на различных высотах помещения при разных вариантах тепловой защиты наружной стены. Вывод. Выявленные закономерности изменения результирующей температуры при различных уровнях тепловой защиты наружной стены носят устойчивый характер и подтверждаются результатами натурных измерений. Примененный расчетно-экспериментальный подход - корректный и обоснованный инструмент для анализа теплового режима учебных помещений и оценки влияния конструктивных решений ограждающих конструкций на формирование параметров внутреннего микроклимата.

Резюме. Цель. Цель исследования – подтвердить корректность работы цифрового инструмента, который обеспечивает расчет температурного режима помещения, темпа падения температуры воздуха и тепловых потерь в условиях прерывистой подачи энергии, с учетом теплоаккумулирующих свойств ограждающих конструкций и элементов системы отопления. Метод. Методической основой программного обеспечения являются теория теплоустойчивости и закон регулярного теплового режима первого рода, описывающий процесс остывания элементов системы отопления и ограждающих конструкций. Программный алгоритм состоит из двух последовательных вычислительных блоков, которые обрабатывают геометрические, теплофизические и эксплуатационные параметры помещения, наружных ограждений и системы отопления. Программный продукт ориентирован на исследовательские и инженерно-технические расчеты. Результат. Проведена проверка программного продукта для определения температуры внутреннего воздуха в размерном и безразмерном видах, темпа падения температуры и тепловых потерь за период остывания помещения. Тестирование подтвердило устойчивость расчетов и соответствие результатов физической модели теплообмена. Вывод. Новизна результатов исследования заключается в алгоритмической интеграции процессов охлаждения воздуха, ограждающих конструкций и системы отопления в едином программно-вычислительном подходе. Разработанный метод обеспечивает автоматизацию расчетов температурного режима помещения при аварийных отключениях системы отопления и предназначен для анализа надежности, энергоэффективности и эксплуатационной устойчивости зданий.

Тепловая изоляция трубопроводов тепловых сетей является критически важным элементом централизованного теплоснабжения с точки зрения энергосбережения и экологической безопасности. При проектировании толщина тепловой изоляции, определяемая типом материала и способом прокладки трубопроводов, должна соответствовать действующим нормативным требованиям по тепловой защите. Расчеты целесообразно выполнять с использованием специализированного программного обеспечения. Цель исследования – определить толщину тепловой изоляции трубопроводов двухтрубных тепловых сетей, обеспечивающую соответствие суммарной нормативной линейной плотности теплового потока. Объектом исследования является двухтрубная тепловая сеть подземной бесканальной прокладки. Предмет исследования – требуемая толщина тепловой изоляции и тепловые потери трубопроводов двухтрубных тепловых сетей подземной бесканальной прокладки. В основе программного расчета лежит решение уравнения стационарной теплопередачи для многослойной цилиндрической стенки, включающей тепловую изоляцию и грунт. В отличие от нормативной методики, предполагающей ручные итерационные расчеты, разработанная программа позволяет автоматизированно определять искомые величины с высокой точностью за счет встроенной проверки результатов. На примере распределительного участка двухтрубной тепловой сети системы централизованного теплоснабжения с условным диаметром трубопроводов 125 мм (133×4,0 мм) рассмотрена реализация программного расчета тепловой изоляции для климатических условий города Вологды. При среднегодовых температурах сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах 65 ℃ и 50 ℃, с учетом нормативной величины суммарной линейной плотности теплового потока 56 Вт/м, требуемая толщина слоя тепловой изоляции из пенополиуретана составляет 40 мм, а линейные плотности теплового потока от подающего и обратного трубопроводов – 32 Вт/м и 24 Вт/м соответственно. Разработанное программное обеспечение предназначено для проектирования тепловой изоляции наружных поверхностей подающего и обратного трубопроводов тепловых сетей при их бесканальной прокладке в грунте. Программная реализация предложенного алгоритма расчета соответствует требованиям СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

Тепловая изоляция трубопроводов играет важную роль в энергосбережении, обеспечивая допустимый уровень тепловых потерь (или холода), что обусловливает актуальность разработки программно-алгоритмических средств теплотехнического расчета трубопроводов, в частности, на основе нормированной плотности теплового потока. Целью исследования является разработка программно-алгоритмического метода определения параметров тепловой изоляции трубопроводов, включая толщину тепловой изоляции и температуру на поверхности теплоизоляционной конструкции. Объектом исследования является трубопровод цилиндрической формы с тепловой изоляцией на наружной поверхности и защитно-покровным слоем. Предметом исследования являются параметры тепловой изоляции, включая ее толщину и температуру на наружной поверхности. В основе разработанного программного обеспечения лежит решение системы двух взаимосвязанных уравнений: уравнения теплопередачи для однослойной цилиндрической стенки и уравнения теплоотдачи, количественно описывающего теплообмен между наружной поверхностью теплоизоляционной конструкции и окружающей средой. В отличие от нормативного метода, ориентированного только на определение требуемой толщины тепловой изоляции (метод последовательных приближений), разработанная программа позволяет дополнительно рассчитывать температуру на наружной поверхности, коэффициент теплоотдачи и сопротивление теплоотдаче, а также реализует процедуру верификации результатов вычислений. На примере паропровода с условным диаметром 300 мм (325×8,0 мм) продемонстрирована реализация алгоритма. При температуре водяного пара 250 ℃ и нормированной плотности теплового потока 148 Вт/м получены следующие результаты расчета: требуемая толщина тепловой изоляции – 145 мм; температура на наружной поверхности теплоизоляционной конструкции – 59,7 ℃; коэффициент теплоотдачи – 1,93 Вт/(м2⋅℃); сопротивление теплоотдаче – 0,27 м⋅℃/Вт. Разработанное программное средство предназначено для проектирования и расчетноконтрольной оценки тепловой изоляции трубопроводов с температурой рабочих сред от –180 ℃ до 600 ℃, размещаемых в зданиях, сооружениях и на открытом воздухе. Предлагаемый метод и его программная реализация соответствуют требованиям СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

Потери гидравлического напора в трубопроводах в первую очередь определяются внутренним диаметром, который вследствие образования отложений может уменьшиться по сравнению с первоначальной величиной на 10÷50 % и более. В конечном итоге это приводит к значительному росту потребления электрической энергии на привод насосов. Экономическая целесообразность промывки трубопроводной сети также напрямую связана с действительным проходным сечением трубопроводов. Следовательно, объем отложений на внутренней поверхности трубопровода является важным эксплуатационным показателем, который требует системного контроля и периодического мониторинга в течение всего периода эксплуатации инженерных систем. Цель исследования – определение действительного размера проходного (живого) сечения трубопровода в условиях эксплуатации неразрушающим способом. Объект исследования – трубопровод цилиндрической формы с капельной жидкостью, находящейся под избыточным статическим давлением. Предмет исследования – объем отложений на внутренней поверхности трубопровода. Предложенный в статье способ определения объема отложений на внутренней поверхности трубопровода относится к неразрушающему контролю и основан на зависимости изменения объема капельной жидкости, находящейся в ограниченном пространстве, от изменения статического давления. На примере подающего трубопровода магистрального участка системы централизованного теплоснабжения рассмотрен пример реализации неразрушающего способа проведения гидравлических измерений. По результатам расчета для трубопровода с номинальным внутренним диаметром 311 мм и общей протяженностью 27,0 м объем отложений составил 0,233 м3, что эквивалентно расчетному диаметру трубопровода 293 мм при средней толщине отложений 9,08 мм. Абсолютная и относительная погрешности косвенных технических измерений соответственно равны 0,087 м3 и 37,6 %. Разработка относится к области обслуживания и эксплуатации наружных магистральных и распределительных трубопроводов круглого сечения. Предлагаемый неразрушающий способ может применяться в теплоснабжении, водоснабжении и нефтеснабжении для определения действительных размеров проходного сечения трубопровода в условиях эксплуатации.