АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМИ ПОТОКАМИ В ПОМЕЩЕНИЯХ - Студенческий научный форум

IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМИ ПОТОКАМИ В ПОМЕЩЕНИЯХ

 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
 

Человечество вступило в эру информатизации: в настоящее время на предприятиях, фирмах, в быту не рассматривается вопрос, внедрять или не внедрять информационные технологии. Актуальными задачами стали - какую информационную технологию и когда внедрять. Процветают фирмы и страны, которые уделяют информатизации и автоматизации технологических процессов первостепенное значение.

Информационные технологии применяются во всех сферах человеческой деятельности с целью снижения трудоемкости процессов использования информационных ресурсов.

Данная статья посвящена вопросу оптимизации процесса расчета равновесных температур воздуха в отапливаемых помещениях.

Равновесные температуры поддерживаются работой системы отопления. Оптимизация расчета таких температур позволит автоматически поддерживать заданные комфортные условия для потребителей теплоты и обеспечит тем самым качественное и экономное отопление.

Определение значений равновесных температур ( ) основывается на совместном решении задачи расчета температуры теплоносителя в отопительной системе здания и системы уравнений теплового баланса помещений (в установившемся режиме теплообмена теплопоступления от источников теплоты равны тепловым потерям) [3,4].

В жилых помещениях теплопоступления, главным образом, определяются как сумма теплоотдачи от отопительных приборов QПР и трубопроводов стояков, расположенных в помещении QТР.

Тепловые потери помещения определяются суммой тепловых потерь через стеновые, оконные ограждения, теплопотери через двери, пол, потолок [3].

С учетом теплоотдачи отопительных приборов и теплопотерь через ограждающие конструкции балансовое уравнение для расчета температуры в помещении ( ) в общем виде может быть записано следующим образом:

где КПР - коэффициент теплопередачи отопительного прибора, отнесенный ко всей его поверхности:

КТР - коэффициент теплопередачи трубопроводов, отнесенный ко всей его поверхности:

 Kj - коэффициент теплопередачи j-го фактора теплообмена помещения с улицей; Km - коэффициент теплопередачи m-го фактора теплообмена помещения с граничащими помещениями; j0 - количество факторов теплообмена помещения с улицей; m0 - количество факторов теплообмена рассчитываемого помещения с граничащими помещениями, равновесная температура которых равна ; i0 и s0 - количество тепловых приборов и трубопроводов в помещении соответственно;  - температура теплоносителя в i-м отопительном приборе;  - температура теплоносителя в s-м трубопроводе.

Расходы теплоносителя в отопительных приборах и трубопроводах хПР, хТР определяются решением задачи гидравлического расчета отопительной системы здания [4].

При определении температуры ( ) из равенства (1), в общем виде, температуры в граничащих помещениях  являются неизвестными величинами, поэтому для определения равновесных температур необходимо решение системы уравнений теплового баланса, составленных для каждого помещения [2]:

u=1,2,...,r,

где u - номер помещения; r - количество помещений в здании.

Нелинейная система уравнений теплового баланса  решается методом последовательных приближений:

где

k - номер итерации.

Температуры теплоносителей tПР и tПР в формулах (1) и (4), помимо прочих факторов, являются функциями от равновесных температур помещений, по которым проходят стояки отопительной системы здания, поэтому решение системы (4) осуществляется совместно с задачей расчета температуры теплоносителя по стоякам. На внешнем цикле решается система уравнений теплового баланса, а на внутреннем  - определяется температура теплоносителя [1].

На рис. 1 представлена схема системы отопления здания для расчета температур помещений.

Структурная схема алгоритма расчета равновесных температур приведена на рис. 2.

Как показали расчеты, для определения равновесных температур в квартирах с точностью (ε) 0,1°С по данному алгоритму требуется до 8 итераций.

На сходимость итерационного процесса влияют количество помещений и величина дисбаланса отопительной системы здания.

На рис. 3 представлена зависимость невязки от числа итераций для типичного здания.

Для проверки адекватности разработанной методики расчета равновесных температур помещений проведено сравнение модельных значений температур  с фактическими значениями  (см. таблицу).

Объектом тестирования является дом №183 (ул. 9-е Января).

Как показали расчеты, расхождение фактических значений температуры квартир от расчетных  составило в среднем 0,4÷0,9°С, максимальное расхождение составило 1,8°С.

При этом расчетное и опытное значения температуры по зданию в целом практически совпадают. Среднее отклонение фактических значений тепловых потерь квартир  от модельных  составило 3%, а максимальное расхождение - 7%.

Таблица Расчетные и опытные значения температуры помещений tВ

квартиры

 

 

 

 

1) tH=-10°С, tT=85°С

4

17,3

19,1

1,8

1,07

6

19,3

17,9

1,4

0,95

9

19,0

19,1

0,1

1,00

14

19,0

19,4

0,4

1,01

8

17,5

17,4

0,1

1,00

29

22,0

21,9

0,1

1,00

66

19,0

20,4

1,4

1,05

78

18,0

16,8

1,2

0,96

92

19,5

18,1

1,4

0,95

дом

19,0

18,9

0,9

1,00

2) tH=-15°С, tT=87°С

23

16,0

16,2

0,2

1,01

32

18,0

18,6

0,6

1,02

37

13,0

13,4

0,4

1,02

42

18,0

19,2

1,2

1,04

69

15,0

14,6

0,4

0,98

83

13,5

12,3

1,2

0,95

85

16,0

14,8

1,2

0,95

89

18,0

18,6

0,6

1,02

дом

15,9

16,0

0,4

1,00

 

Таким образом, разработанная математическая модель расчета равновесных температур вполне удовлетворительно описывает процесс теплообмена помещений.

Литература

  1. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. - М.: Высшая школа, 1998. - 456 с.
  2. Банди Б. Основы линейного программирования/Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1989. - 398 с.
  3. Теляшева Г.Д. Расчет теплопотерь через наружные ограждения зданий. - М.: Инфра-М, 2003. - 84 с.
  4. Теляшева Г.Д. Теплопередача. - М.: Инфра-М, 1998. - 76 с.
Просмотров работы: 16