Материал: Инженерные системы и сооружения

Адекватность полученного уравнения проверим по критерию Фишера, определив дисперсию адекватности [9]. Его табличное значение для р=0,05, fад 3 , и f 2 равно F=19,2. В нашем

случае Fоп=1,36, т.е. Fоп<Fтаб. Следовательно, полученное уравнение адекватно описывает эксперимент.

Таблица 2.

Проверка значимости коэффициентов уравнения (1)

При исследовании тепловых характеристик автономной энергоустановки планирование проводилось по схеме дробного факторного эксперимента (ДФЭ). Согласно [3,4] минимальное число опытов равно 8, а функция отклика имеет вид

где Y – температура нагреваемой воды в накопительном баке tбак; Х1,Х2,Х3 – температура газов в выходном патрубке цилиндра tвыхпат , на входе в утилизатор tутвход , после утилизатора tутвыход соответст-

венно; Х4,Х5 – температура масла в картере двигателя tмасло и воздуха после охлаждения цилиндров двигателя tвохл соответственно; Х6 – время нагрева воды в утилизаторе τ; Х7 - расход топлива G;

Х4=Х1Х2, Х5=Х1Х3, Х6=Х2Х3, Х7=Х1Х2Х3 - генерирующие соотношения.

Коэффициенты уравнения регрессии определяются как и в схеме ПЭФ. Дополнительно проверяется однородность выборочных дисперсий по критерию Кохрена, как отношение макси-

N

мальной дисперсии Smax2 , к сумме всех дисперсий Si2 [5]. Полученное отношение сравнивается

i 1

с табличным. В нашем случае G=0,3231, а Gтабл.=0,5157, при р=0,05, f1=2, f2=8 [3]. Т.е G< Gтабл., следовательно, дисперсии однородны и в качестве оценки для дисперсии воспроизводимости

Адекватность уравнения регрессии эксперименту проверяется так же, как и в схеме ПФЭ. В

итоге получим Fтабл.>Fоп, Fтабл.(р; fад; fвоспр)=4,5, Fоп=0,84 [5]. Следовательно, данное уравнение адекватно эксперименту.

11

Научный журнал

Выводы

Результаты исследований, представленные в данной статье, позволяют сделать следующие выводы.

1.Проведено планирование эксперимента по исследованию энергетических характеристик автономной энергоустановки. Для электрических характеристик использована схема полного факторного эксперимента, а для тепловых - дробного факторного эксперимента.

2.На основе экспериментальных данных получены уравнения регрессии и определены параметры, существенно влияющие на ход эксперимента. Важнейшими из них являются температура газов в выходном патрубке цилиндра, на входе и выходе из утилизатора, температура масла в картере двигателя, время нагрева воды в утилизаторе и расход топлива.

Библиографический список

1.Китаев, Д.Н. Перспективные схемы использования когенерационных установок в системах теплоснабжения /Д.Н. Китаев, А.В. Золотарев, Н.С. Шестых // Инженерные системы и сооружения. – 2012. - №2. – С. 26-29.

2.Китаев, Д.Н. Развитие системы теплоснабжения городского округа город Воронеж в долгосрочной перспективе /Д.Н. Китаев // Инженерные системы и сооружения. – 2010. - №2. – С.72-77.

3.Китаев, Д.Н. Исследование значений кпд мини-тэц / Д.Н. Китаев, А.Т. Курносов // Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2008. – Т.4. - №12. – С. 71-73.

4.Китаев, Д.Н. Математическая модель конвективного теплопереноса при зарядке теплового аккумулятора / Д.Н. Китаев, Е.М. Черных // Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2007. – Т.4. - №6. – С.124-128.

5.Китаев, Д.Н. Повышение эффективности использования мини-тэц в системах децентра-

лизованного теплоснабжения: автореф. дис…канд.техн.наук: 05.23.03: защищена 25.12.2005: утв. 12.04.2006 / Дмитрий Николаевич Китаев. Воронеж, 2005. – 22с.

6.Китаев, Д.Н. Исследование и совершенствование малогабаритных газовых турбин для мини-тэц / Китаев Д.Н., Капошин И.С. // Научный вестник Воронежского государственного архи- тектурно-строительного университета. Серия: Инженерные системы зданий и сооружений. – 2005.

-№2. – С.26-29.

7.Китаев, Д.Н. Мини-тэц с газопоршневыми двигателями / Д.Н. Китаев, И.С. Капошин, А.А. Хренов // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Инженерные системы зданий и сооружений. – 2003. - №1. – С.30 - 32.

8.Бродский, В.З. Таблицы планов эксперимента для факторных и полиномиальных моделей / В.З. Бродский, Л.И. Бродский, Т.И. Голикова. Справочное пособие. – М.: Металлургия, 1982.

– 752с.

9.Ашмарин, И.П. Быстрые методы статистической обработки экспериментальных данных / И.П. Ашмарин, В.А. Абрамов, Н.Н. Васильев. - М.: Статистика, 1981. – 77с.

10.Сотникова О.А. Теплоснабжение // Учебное пособие для студентов, обучающихся по специальности 290700 "Теплогазоснабжение и вентиляция" по направлению 653500 "Строительство" / Москва, 2009.

11.Сотникова О.А., Черенков C.И. Обоснование перспективных направлений снижения интенсивности коррозии теплообменных поверхностей котлов теплогенерирующих установок

систем теплоснабжения // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. 2009. № 1. С. 99-107

12

12. Турбин В.С., Сотникова О.А., Петрикеева Н.А. Разработка математической модели тепломассообмена в напорных теплоутилизаторах // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2005. Т. 1. № 6. С. 79.

References

1.Kitaev, D. N. The future plan of the use of cogeneration in heat supply systems /D. N. Kitaev, A. V. Zolotarev, N. With. Sixth Engineering systems and structures. – 2012. - No. 2. – P. 26-29.

2.Kitaev, D. N. The development of heat supply system of city district the city of Voronezh in the long run /D. N. Chinas Engineering systems and constructions. – 2010. - No. 2. – S. 72-77.

3.Kitaev, D. N. The study values the efficiency of CHP plants / D. N. Kitaev, A. Kurnosov, T. // Bulletin of Voronezh state technical University. – 2008. – T. 4. - No. 12. – S. 71-73.

4.Kitaev, D. N. Mathematical model of convective heat transfer with charging heat accumulator / D. N. Kitaev, M. E. Chernykh // Bulletin of Voronezh state tion technical University. – 2007. – T. 4. - No. 6. – P. 124-128.

5.Kitaev, D. N. The improved utilization of CHP systems in de-centralized heat supply: author. dis...kand.tech.Sciences: 05.23.03: protected 25.12.2005: approved. 12.04.2006 / Dmitri Kitaev. Voronezh, 2005. – 22C.

6.Kitaev, D. N. The study and improvement of small gas turbines for CHP / Kitaev D. N., Kaposin I. S. // Scientific Herald of the Voronezh state th University of architecture and construction. Series: Engineering systems of buildings and over-armed. – 2005. - No. 2. – S. 26-29.

7.Kitaev, D. N. Mini-CHP with gas reciprocating engines / D. N. Kitaev, I. S. Capo Shin, A. A. Khrenov // Scientific Herald of the Voronezh state University of architecture and construction. Series: Engineering systems of buildings and structures. – 2003. - No. 1. – P. 30 - 32.

8.Brodsky, V. Z. Tables of experiment plans for factorial and polynomial models / V. Z. Brodskii, L. I. Brodsky, T. I. Golikova. A reference guide. – M.: Metal-lurgy, 1982. – 752с.

9.Ashmarin, I. P. Rapid methods of statistical processing of experimental data / I. P. Ashmarin, V. A. Abramov, N. N. Vasiliev. - M.: Statistics, 1981. – 77с.

10.Sotnikova O. A. Heat // Tutorial for students studying 290700 "Heat and ventilation" in the direction of 653500 "Construction", Moscow, 2009.

11.Sotnikova O. A., Cherenkov C. I. Substantiation of perspective directions of reduction of the intensity of corrosion of the heat transfer surfaces of boilers heat generating installations heat supply systems // Scientific journal. Engineering systems and structures. 2009. No. 1. S. 99-107

12.Turbines S. V., Sotnikova O. A., Petrikeeva N.A. Development of a mathematical model of the heat transfer in the heat exchanger of pressure // Vestnik Voronezh state technical University. 2005. Vol. 1. No. 6. P. 79.

13

Научный журнал

УДК 696.5

Т.Ю. ГЛАДЫШЕВА, Н.А. ПЕТРИКЕЕВА

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РЕКОНСТРУКЦИИ ИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

В работе анализируются основные направления реконструкции инженерных систем зданий и сооружений. Анализ проведен на примере системы теплоснабжения. Выявлены основные проблемы существующих систем теплоснабжения. Выбраны основные направления в области реконструкции инженерных систем.

T.Y. GLADYSHEVA, N.А. PETRIKEEVA

MAIN AREAS OF RECONSTRUCTION ENGINEERING SYSTEMS OF BUILDINGS

AND FACILITIES

In work the main directions of reconstruction of engineering systems of buildings and constructions are analyzed. The analysis is carried out on the example of system of heat supply. The main problems of the existing systems of heat supply are revealed. The main directions in the field of reconstruction of engineering systems are chosen.

Ключевые слова: реконструкция, инженерные системы зданий, теплоснабжение, тепловые пункты, децентрализация, трубопроводы, режимы регулирования, автоматизация

Keywords: reconstruction, HVAC, heating, heating units, decentralization, pipelines, regulatory regimes, automation.

Введение Одной из важнейших социально-экономических задач является перевод экономики

Российской Федерации на интенсивный путь развития с целью повышения уровня и качества жизни населения и решения полного комплекса социальных задач. Проведение такой политики диктует необходимость решения проблем воспроизводства зданий и сооружений, прежде всего относящихся к жилищному фонду и к общественной сфере, с целью ликвидации имеющего место несоответствия технического состояния и функционально-потребительских качеств жилых и общественных зданий действующим нормативам и требованиям населения.

За время, соответствующее плановому периоду эксплуатации здания, выполняются мероприятия, заключающиеся в обеспечении безотказной работы его конструкций и оборудования, соблюдении нормальных санитарно-гигиенических условий, правильном использовании инженерного оборудования; поддержании температурно-влажностного режима помещений; проведении своевременного текущего ремонта; повышении степени благоустройства зданий и т.д. Сроки службы отдельных элементов здания могут быть в 2 - 3 раза меньше нормативного срока службы здания [1].

Инженерные системы зданий наиболее подвержены физическому и функциональному износу (устареванию), требующему проведения модернизации и реконструкции. Выделим, в частности, инженерные системы теплоснабжения.

Анализ современного состояния систем теплоснабжения в России

Долговечность тепловых сетей (ресурс) зависит от условий их эксплуатации. Существует два подхода к определению остаточного ресурса и срока службы тепловых сетей: технический (по потоку отказов) и экономический (равенство или превышение ежегодных

14

затрат на ликвидацию отказов над годовыми затратами при сооружении нового теплопровода или участка теплопровода). Всегда предпочтительно использовать экономический подход. Однако выделить затраты на ремонтные работы (прежде всего затраты на ликвидацию повреждений) в тепловых сетях из существующей документации теплоснабжающих компаний крайне трудно, а сопоставить эти затраты с картой тепловых сетей практически невозможно. По отдельным муниципальным образованиям на аварийновосстановительные работы расходуется около 10 % себестоимости, притом, что еще столько же тратится на капитальные ремонты [1,2].

Для систем теплоснабжения, попавших в зону высокой эффективности централизованного теплоснабжения, доля затрат на транспорт теплоты не превышает 30–35 % от суммарных затрат в системах теплоснабжения. Долговечность тепловых сетей, эксплуатирующихся в условиях отсутствия водоподготовки, не превышает 6–8 лет [3].

Техническое состояние тепловых сетей многих населенных пунктов неудовлетворительно: теплогидроизоляция отсутствует, в осенне-весенний период тепловые сети затапливаются водой, что приводит к увеличению потерь и повышению расхода топлива; отсутствие подготовки воды на котельных приводит к значительной коррозии и снижению долговечности тепловых сетей. Отложение соединений железа на стенках труб приводит к уменьшению пропускной способности трубопроводов, перерасходу топлива и электроэнергии. Многие сети гидравлически разрегулированы, т. к. элементы системы тепловых сетей не соответствуют расчетным данным (диаметры распределительных сетей) или отсутствуют совсем (дроссельные шайбы). Требуется наладка гидравлического режима тепловых сетей. Вместе с тем интересный опыт перекладки сетей с применением новых ППУ-труб (бесканальная прокладка) уже накоплен во многих муниципальных образованиях.

Политика в области реконструкции и модернизации систем теплоснабжения долгие годы была нацелена на повышение надежности их работы. Эти усилия дали свои плоды. Частота отказов работы теплопроводов снизилась с 0,5 до 0,1 1/(км в год) [2,4].

Обозначим мероприятия и способы реконструкции, способствующие повышению энергоэффективности систем теплоснабжения зданий.

Основные направления и способы реализации реконструкции инженерных систем зданий

К основным направлениям реализации реконструкции инженерных систем теплоснабжения можно отнести:

-выбор оптимальной степени централизации систем теплоснабжения;

-совершенствование инженерного оборудования;

-автоматизацию процессов работы инженерного оборудования;

-применение современных теплоизоляционных материалов;

-оптимизацию режимов работы инженерных систем.

Использование децентрализации позволяет лучше адаптировать систему теплоснабжения к условиям потребления теплоты конкретного, обслуживаемого ею объекта, а отсутствие внешних распределительных сетей практически исключает непроизводственные потери теплоты при транспорте теплоносителя. Организация автономного теплоснабжения позволяет осуществить реконструкцию объектов в городских районах старой и плотной застройки при отсутствии свободных мощностей в централизованных системах [1,5].

Модернизацию тепловых пунктов зданий осуществляют для усовершенствования теплоснабжения здания в соответствии с современными требованиями. Основные задачи модернизации – организация учета теплопотребления абонентом и сокращение потребления тепловой энергии при улучшении уровня теплового комфорта в обслуживаемых по-

15