IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

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 Q_ПР и трубопроводов стояков, расположенных в помещении Q_ТР.

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

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

 K_j - коэффициент теплопередачи j-го фактора теплообмена помещения с улицей; K_m - 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 х_ПР, х_ТР 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 t_ПР и t_ПР 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 t_В

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.