10912

Рисунок 1 – I-d диаграмма влажного воздуха со значениями долей времени в го- ду γ, %, соответствующими сочетаниям температуры и относительной влажности воз- духа

280

Таблица 1 – Потребление тепловой энергии системой центрального кондицио- нирования воздуха кинозала с одной рециркуляцией приходящееся на характерные для г. Н. Новгорода сочетания параметров наружного воздуха qтепл, Гкал

281

Рисунок 2 – Зависимость тепловой мощности воздухонагревателей (а), холодо- производительности воздухоохладителей (б) и паропроизводительности увлажнителей (в) центрального кондиционера кинозала от номера замера параметров наружного воз- духа N в период с 2005 по 2019 гг. для г. Н. Новгорода

Обобщение полученных данных позволило рассчитать среднегодо- вые значения потребления тепловой и электрической энергии, а также хо- лодной воды рассмотренной системой центрального кондиционирования в натуральном и стоимостном выражениях, как при работе в прямоточном режиме, так и с первой рециркуляцией (табл. 2). Система кондициониро- вания воздуха с первой рециркуляцией потребляет меньше энергетических ресурсов по сравнению с прямоточной системой, а именно: тепловой энер-

282

гии – на 338 Гкал, электрической энергии – на 64787 кВт·ч и воды – на 74 м3.

Таблица 2 – Среднегодовое потребление энергетических ресурсов центральным кондиционером в натуральном и стоимостном выражении

Полученные данные указывают на возможность оценки потребления энергетических ресурсов системами центрального кондиционирования в круглогодичном цикле эксплуатации с высокой точностью, которой будет достаточной для сравнения различных схем обработки воздуха друг с дру- гом и выбора наиболее экономически целесообразной из них.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Погода в 243 странах Мира // Расписание Погоды. URL: http://rp5.ru/ (дата обращения: 10.04.2019).

2.Бондарь, Е.С. Автоматизация систем вентиляции и кондициониро- вания воздуха / Е.С. Бондарь, А.С. Гордиенко, В.А. Михайлов, Г.В. Нимич; под. ред. Е.С. Бондарь. – Киев.: Аванпост-Прим, 2005. – 560 с.

3.Белова, Е.М. Центральные системы кондиционирования воздуха в зданиях / Е.М. Белова. – Москва: Евроклимат, 2006. – 640 с.

4.Дячек, П.И. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение зда- ний / П.И. Дячек. – Москва: Изд-во АСВ, 2017. – 676 с.

5.Краснов, Ю.С. Системы вентиляции и кондиционирования. Реко- мендации по проектированию для производственных и общественных зда- ний / Ю.С. Краснов. – М.: Техносфера; Термокул, 2006. – 288 с.

283

ЗАБАБУРИН И.О., магистрант кафедры отопления и вентиляции, инженер СОРиСОФ

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», ООО «Газпром трансгаз Нижний Новгород», г. Нижний Новгород, Россия,

zababurinio@vtg.gazprom.ru

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЖЕКЦИОННЫХ ДОВОДЧИКОВ В СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ, ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ

Системы с наличием эжекционных доводчиков гораздо эффективнее воздушных и занимают значительно меньше места в здании. Расходы на монтаж и эксплуатацию таких систем сравнительно ниже. Отсутствие вен- тиляторов и двигателей в помещении приводят к минимальному уровню шума, к отсутствию оперативного обслуживания и минимальному энерго- потреблению.

Принцип эжекции обеспечивает высокую производительность по хо- лоду и теплу, что в свою очередь приводит к многофункциональному при- менению, отопление-вентиляция-кондиционирование в одном устройстве.

Первичный воздух с высокой скоростью подается через форсунки. Благодаря созданному пониженному давлению воздух помещения подса- сывается в аппарат, проходит через водяной теплообменник, по потребно- сти охлаждаясь в нем или подогреваясь, смешивается с первичным возду- хом и поступает в помещение.

Автоматическое управление, которое следит за температурой в по- мещении, расходом воздуха и не допускает одновременной работы охла- ждения и нагрева.

Различные варианты исполнения:

-встраиваемые в подвесной потолок (расход воздуха до 300 м3/ч; производительность – холод до 2600 Вт – тепло-вода до 3000 Вт – тепло- электр. до 1000 Вт; габариты 600х600 мм, 1200х600 мм, высота 220 мм);

-свободно подмешиваемые (расход воздуха до 200 м3/ч; производи- тельность – холод до 1900 Вт – тепло 2500 Вт; габариты 690х690 мм, 1290х690 мм, высота 230 мм);

-стена (в задней стене) (расход воздуха до 260 м3/ч; производитель- ность – холод до 2500 Вт – тепло-вода до 3900 Вт; габариты – ширина 9001500 мм, высота 260 мм, глубина 750 мм);

-стена (у входа) (расход воздуха до 260 м3/ч; производительность – холод до 2600 Вт – тепло-вода до 3900 Вт; габариты – ширина 900-1500 мм, высота 180 мм, глубина 765 мм);

284

- периметр (расход воздуха до 160 м3/ч; производительность – холод до 1930 Вт – тепло-вода до 2030 Вт – тепло-электр. до 1000 Вт; габариты – длина 600-1600 мм, высота от 365 мм, глубина от 185 мм).

Рисунок 1 - Принципиальная схема работы эжекционного доводчика: 1 – при-

точный воздух; 2 – эжекция; 3 – холод и тепло; 4 – прямой трубопровод; 5 – обратный трубопровод

Изменение вида деятельности в помещении, перепланировка, изме- нение расположения мебели или размещения людей часто требует измене- ния расхода воздуха и конфигурации его распределения. Устройство эжек- ционных доводчиков позволяет адаптировать их под новые требования помещения без дорогостоящей замены всей климатической системы.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Кокорин О.Я. Современные системы кондиционирования воз- духа. – М.: Издательство физико-математической литературы. 2003. – 272

с. ISBN 5-94052-066-6

2.Кокорин О.Я. Энергосберегающая технология функциониро- вания систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (си- стемы ВОК). – М.: Проспект, 1999.

3.Кокорин О.Я., Радионов В.Г. Обеспечение снижения расходов энергии в системах ВОК при применении отечественных конструкций эжекционных аппаратов. – АВОК. 1999, № 6.

285

ЗИГАНШИН А.М., к-т техн. наук, доцент кафедры Теплоэнергетики, газоснабжения и вентиляции; ВАЛИУЛЛОВ Р.Р., студент Института строительных технологий и инженерно-экологических систем

КГАСУ «Казанский государственный архитектурно-строительный универ- ситет», г. Казань, Россия, rinatvaliullov@gmail.com.

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ОТСОС, КАК СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ ВИХРЕВОЙ ЗОНЫ, НА ВХОДЕ В ЩЕЛЕВЫЕ ОТСОСЫ

Исключение вихреобразования является актуальной темой исследо- ваний, так как на входе в вытяжные отверстия образуются отрывные зоны, которые являются причиной существенных потерь энергии. Кроме того, загрязнения, содержащиеся в вытяжном воздухе, циркулируют в вихревой зоне и могут прорываться обратно в помещение. Вихревая зона образуется из-за отрыва потока, и в том числе пограничного слоя нарастающего вдоль внешней стороны канала, при подтекании к вытяжному отверстию. Из- вестны способы исключения вихреобразования путем профилирования острых кромок отсосов [1] и других фасонных деталей [3, 4, 5, 8], а также путем уменьшения или исключения пограничного слоя путем его удаления через специальные отверстия – перфорацию на стенке канала [2].

В работе проводится численное моделирование плоского вытяжного торцевого отверстия, с вспомогательным отсосом воздуха в области обра- зования отрывной зоны, через дополнительный канал. Проведено исследо- вание нескольких конструкций такого отсоса – вспомогательный отсос со стороны основного отсоса (первая конструкция) и вспомогательный отсос со стороны внешней области (вторая конструкция).

Первоначально геометрия модели и сетка строится в программе

GAMBIT.

Рисунок 1- Геометрия расчетной области для первой конструкции

Следующим этапом является математическое моделирование движе- ния воздуха в данной геометрии. Расчеты производятся программой Fluent

286

(пакет ANSYS® Academic Research Mechanical and CFD, Release 18.2) в

двухмерной турбулентной постановке. Граничные условия заданы следу- ющим образом: воздух удаляется из области через границу AB и CD, где установлено ГУ - velocity inlet. Участки удаленной границы GH, GF, HI – свободно проницаемые и моделируются при помощи ГУ – pressure inlet. Ширина основного канала – 0,05м, дополнительного 0,01м, длина 2,5м размеры внешней области – высота 1,5м, ширина 3м.

При решении задачи используется «стандартная» k-ε (SKE) модель турбулентности в сочетании со стандартными пристеночными функциями (Standard Wall Functions – SWF) и расширенным пристеночным моделиро-

ванием (Enhanced Wall Treatments – EWT), как наиболее удачные и уни-

версальные варианты сочетания моделей и как показало более раннее ис- следование [7], дающие физически адекватное моделирование сопротивле- ние подобных отсосов.

Численное моделирование осуществлялось в несколько стадий. На первой – исследование на «сеточную сходимость» – расчетная сетка из- мельчалась (адаптировалась), причем, после каждого измельчения произ- водилось решение задачи, и находился коэффициент местного сопротив- ления (КМС) основного и вспомогательного канала. Было произведено 3 адаптации с уменьшением расчетной области до размера, где особенности течения воздушного потока наиболее важны для подробного рассмотрения

– то есть зона, охватывающая вход потока в основной и дополнительный канал. Последующие адаптации производились для зоны вдоль твердых границ, для уточнения течения в пограничном слое в основном и дополни- тельном канале соответственно. Обычно после 7 этапов измельчения сет- ки, задача достигает сеточной независимости, о чем можно судить по рис.2, где видно, что КМС в последних адаптациях уже не сильно отлича- ется друг от друга.

Для вычисления значения коэффициента местного сопротивления (КМС) в обоих каналах строятся поперечные сечения с шагом 0,005м для основного канала и 0,025 для дополнительного. В них определяются зна- чения полного давления осредненного по расходу. Далее определяются значения среднего удельного падения давления R (Па/м) на участке где па- дение происходит только за счет трения – изменение R не более 1%. Более подробно методику можно посмотреть в работе [8]. И далее вычисляется как:

где Р1 – начальное избыточное давление перед отсосом, принимается равным нулю; Р2 – полное давление в конце канала (основного или допол-

на трение Pтр = R×l, где R - удельное падение давления на трение в канале

(Па/м), l – длина канала (м). На рис. 2 представлено изменение КМС при измельчении, которое характеризуется безразмерным расстоянием у+, ха- рактеризующем достаточность измельчения сетки в пограничном слое у твердой стенки.

Рисунок 2 - Изменение КМС при адаптации расчетной сетки

Видно, что сочетание SKE EWT приводит к наиболее адекватным ре- зультатам и потому используется далее. После избавления от сеточной за- висимости для каждой конструкции отсоса проведены расчеты с разной скоростью воздуха в дополнительном канале – 0м/с 0,2м/с, 1м/с, 2м/с, 10м/с. Скорость в основном отсосе всегда постоянна и равна 10 м/с.

Первая геометрия. Различия вихревых зон в зависимости от скорости потока.

Рисунок 3 - Линии тока течения для отсоса первой конструкции, при скорости во вспомогательном отсосе: а) 0м/с; б) 0,2м/с; в) 1м/с; г) 2м/с.

Видно, что при таком размере отверстия отсоса, скорость вспомога- тельного отсоса практически не влияет на очертания вихревой зоны (ВЗ), а играет роль уступа, за которым образуется ВЗ и тем самым уменьшается возможность обратного прорыва загрязнений из ВЗ. Однако сопротивление

288

основного канала не уменьшается, а остается равным 1, и к общим затра- там энергии добавляется и затраты на преодоление сопротивления допол- нительного отсоса.

При расположении отверстия вспомогательного отсоса с внешней от основного стороны (вторая конструкция), характерные линии тока течения представлены на рис. 4, для случая, когда вспомогательный отсос не рабо- тает (0 м/с), и когда скорость в нем равна скорости в основном (10 м/с).

Рисунок 4 - Линии тока течения для отсоса второй конструкции, при скорости во вспомогательном отсосе: а) 0м/с; б) 10м/с

Видно, что в обоих случаях вихревая зона на входе в основной отсос не образуется. Это связано в первом случае в образовании вихря на наружной стороне и, как следствие, более плавного входа в основной от- сос. Во втором случае – с работой вспомогательного отсоса: основной от- сос удаляет воздух не из всей области, а только из ее части, тем самым воздух подтекает под менее острым углом. В этом случае происходит своего рода экранирование. Но как показали расчеты КМС основного от- соса и в этом случае приблизительно равен 1, что требует дополнительно- го исследования – разных конструкций входного участка обоих отсосов, размеров отверстия и расхода во вспомогательном.

Можно сделать вывод о том, что отсос пограничного слоя – это хо- роший способ для борьбы с вихревыми и «мертвыми» зонами и, возмож- но, это способ увеличения энергоэффективности вентиляционной системы. Однако условий, при которых удастся снизить КМС обнаружить пока не удалось.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Logachev K.I., Ziganshin A.M., Averkova O.A. On the resistance of a round exhaust hood, shaped by outlines of the vortex zones occurring at its inlet // Build. Environ. 2019. Vol. 151. P. 338–347.

2.Дмитриев С.С., Борщ И.М., Плодистый М.О., Гусев А.А., Ла- рин Н.А. Исследование влияния установки перфорированных экранов на течение в диффузорных каналах с поворотом потока на 90°// Националь- ный исследовательский университет “Московский энергетический инсти- тут” – ОАО “ТЭК_Мосэнерго” – ООО “Альстом Поуер Унитурбо”. 2016г.

289