Математические модели, алгоритмы и программы расчета систем термостатирования в строительстве тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.11, кандидат технических наук Андреев, Дмитрий Александрович

• Андреев, Дмитрий Александрович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Андреев, Дмитрий Александрович

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Математические модели, алгоритмы и программы расчета систем термостатирования в строительстве»

Цель работы.3

Методы исследования.3

Научная новизна.4

Практическая значимость работы.4

Апробация работы.5

Структура и объем диссертации.6

Содержание работы.7

Заключение диссертации по теме «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей», Андреев, Дмитрий Александрович

4.4 Выводы

• Дана общая постановка задачи термостатирования для систем кондиционирования с одним центральным кондиционером и индивидуальным кондиционером для каждого помещения с учетом фактора необратимости процессов теплопереноса. Показано, что в системе центрального кондиционирования тепло должно подаваться (отбираться) в помещения с фиксированными температурами, а в системе индивидуального кондиционирования часть энергии целесообразно подавать в промежуточные помещения.

Показано как в системах воздушного отопления выбирать температуру теплоносителя, при известных из решения задачи оптимального термостатирования значениях температур воздуха в помещениях, величинах подводимых к ним тепловых потоков с учетом требований вентилируемости.

• Рекомендован алгоритм выбора оптимальных расходов воздуха в системах воздушного отопления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Здание представлено как открытая термодинамическая система, внутри которой нужно обеспечить заданное температурное поле. Причем на поддержание этого поля желательно затрачивать минимальное количество энергии.

Предложены математические модели системы воздушного кондиционирования здания: с одним центральным кондиционером и с индивидуальными кондиционерами для каждого помещения. Исследованы предельные возможности теплообмена для ньютоновского и лучистого законов теплопереноса.

Получена связь расположения слоев в ограждающей конструкции с производством энтропии в ней.

Исследовано влияние факторов необратимости на оценки отопительного коэффициента в термодинамическом цикле кондиционера. Построена модель сложного теплообмена теплопроводностью, конвекцией и излучением в замкнутой воздушной прослойке. Получено выражение для расчета ее термического сопротивления. Разработаны математические модели тепло- и влагопереноса в многослойных ограждающих конструкциях, содержащих отражающую изоляцию. На их основе построены алгоритмы и программы расчета температурного, влажностного полей и плоскости возможной влагоконденсации в многослойных ограждающих конструкциях. Найдены условия для выбора последовательности расположения слоев многослойного ограждения, позволяющие избежать внутренней влагоконденсации.

Решены задачи оптимального термостатирования здания с учетом требований вентилируемости.

На основе предложенных алгоритмов и моделей разработан комплекс, программ «Энергосбережение в строительстве».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Андреев, Дмитрий Александрович, 2004 год

1. Амелькин С. А., Мартынам К., Цирлин A.M. Оптимальные процессы: в необратимых термодинамических и микроэкономических системах. // Автоматика и телемеханика, №4, 2002.

2. Андреев Д.А., Могутов В.А. Теплотехнические характеристики многослойных ограждающих конструкций со слоями отражающей изоляции. // Сборник трудов НИИСФ, 2002.

3. У 6. Арнольд JI.B., Михайловский Г.А., Селиверстов В.М. Техническая термодинамика и теплопередача. — М.: Высшая школа, 1979.

4. Аше Б.М. Отопление и вентиляция. — Л.: Госстройиздат, 1933.

5. Банди Б. Основы линейного программирования. — М.: Радио и связь, 1989.

6. Белое Г.В. Термодинамическое моделирование: методы, алгоритмы, алгоритмы, программы. — М.: Научный мир, 2002.

7. Богословский В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха). — М.: Высшая школа, 1982.

8. И. Богословский В.Н. Тепловой режим здания. — М.: Стройиздат, 1979.

9. Бошнякович Ф. Техническая термодинамика. — М.: ГЭИ, 1955.

10. Бродач М.М., Шилкин Н. В. Многоэтажное жилое здание в Нью-Йорке. // АВОК, №4, 2003.

11. Бродянский В.М. Термодинамический анализ низкотемпературных процессов. — М.: Издательство МЭИ, 1966.

12. Бродянский В.М., Фратшер В., Михалек К. Эксергетический метод и его приложения. — М.: Энергоатомиздат, 1988.

13. Бутковский А.Г. Оптимальное управление системами с распределенными параметрами. — М.: Наука, 1965.

14. Бэр Г. Техническая термодинамика. — М.: Мир, 1977.

15. Васильев Г.П. Энергоэффективный экспериментальный жилой дом в микрорайоне Никулино-2. // АВОК, №4, 2002.

16. Васильев Г.П. Энергоэффективные здания с теплонасосными системами теплоснабжения. // ЖКХ, № 12, 2002.

17. Васильев Г.П., Крундышев Н.С. Энергоэффективная сельская школа в Ярославской области. // АВОК,№ 5, 2002.

18. Внутренние санитарно-технические устройства. 4 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Под ред. Павлова Н.Н. и Шиллера С.С. — М.: Стройиздат, 1992.

19. Гохштейн Д.П. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок. — М.: Энергия, 1969.

20. Гроот С. Термодинамика необратимых процессов. — М.: Государственное издание технико-теоретической литературы, 1956.

21. Гурман В.И. Принцип расширения в задачах управления. — М.: Физ-матлит, 1997.

22. Гухман А.А. Об основаниях термодинамики. — М.: Энергоатомиздат, 1986.

23. Еремкин А.И., Королева Т.И. Тепловой режим зданий: Учебное пособие. — М.: Издательство АСВ, 2003.

24. Ильичев В.А. Россия и мир: экономия ресурсов в строительстве. // Архитектура и строительство Москвы, №2-3, 2003.

25. Кодыш Э.Н. Усиление теплозащитных качествограждающих конструкций., 1999.

26. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. — М.: Наука, 1977.

27. Лапин Ю.Н. Экожилье — ключ к будущему. — М.: 1998.

28. Липецкий С.Б., Роднянский Л.С., Цирлин A.M. О предельных возможностях циклов холодильных машин и тепловых насосов. // Изв, АН СССР. Энергетика и транспорт, №6, 1985.

29. Липецкий С.Б., Цирлин A.M. Оценка термодинамического совершенства и оптимизация теплообменников. // Теплоэнергетика, № 10, 1988.

30. Лаврентьев А.В., Шапошникова Т.Л. Методы неравновесной термодинамики и математической физики в решении задач сложного теплообмена. — Краснодар: Издательство КубГТУ, 1999.

31. Матросов Ю.А. Регионы России переходят на энергетический принцип проектирования и строительства зданий // Энергосбережение, №2, 2002.

32. Маркус Т.А. Моррис Э.Н. Здания, климат и энергия. — Л.:Гидрометеоиздат, 1985.

33. Мартыновский B.C. Анализ действительных термодинамических циклов. — М.: Энергия, 1972.

34. Мартыновский B.C. Циклы, схемы и характеристики термотрансформаторов. — М.: Энергия, 1979.

35. Микулин Е.Н. Криогенная техника. — М.: Машиностроение, 1969.

36. Миронова В.А., Амелъкин С.А., Цирлин A.M. Математические методы термодинамики при конечном времени. — М.: Химия, 2000.

37. Ноготов Е.В., Шнип А.И. Теплопроводность и задачи оптимизации теплообмена. — М., 2000.

38. Орлов В.А., Розоноэр Л.И. Оценки эффективности управляемых термодинамических процессов на основе уравнений баланса энергии, вещества и энтропии. // 10-е Всесоюзное совещание по проблемам управления. — М.: Наука, 1986.

39. Поль В.Х., Штаннат В.Д., Деннерт Г. Энергосберегающий дом. Опыт Германии. — Минск: Минский экологический клуб. 1996.

40. Попков А.В. Основы термодинамики. — J1.: Судостроение, 1964.

41. Расчет ограждающих конструкций зданий: Учеб.-метод, пособие под ред. П.Я. Григорьева — Хабаровск: Издательство ДВГУПС, 1999.

42. Розоноэр Л.И., Руденко А.В., Цирлин А.М. Использование методов оптимизации для оценки предельных термодинамических возможностей абсорбционно-десорбционных циклов. // Теор. основы хим. тех-нол., Т. 18, №3, 1984.

43. Розоноэр Л.И., Цирлин A.M. Об оптимальной организации процессов необратимого тепло- и массообмена. // ТОХТ, Т. 21, №3, 1987.

44. Розоноэр Л.И., Цирлин A.M. Оптимальное управление термодинамическими системами. // Автоматика и телемеханика, №1-3, 1983.

45. Савельев И.В. Курс общей физики: Кн. 3. Молекулярная физика и термодинамика. — М.: Наука. Физматлит, 1998.

46. Сигачев Н.П. Математическое моделирование тепловоздухообменных процессов в зданиях. — М.: Компания Спутник+, 2000.

47. Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. — М.: Энергия, 1982.

48. Софиев М.А. К расчету активной тепловой изоляции. // Теоретические основы химической технологии. —№3, 1988.у 52. СНиП II-3-79* Строительная теплотехника / Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 1998.

49. СНиП 2.04.05-9Г Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха / Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 1999. \у/54. СП 23-101-2000. Проектирование тепловой защиты зданий / Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 2001.

50. Сучков В.П., Цирлин A.M. Задача об оптимальности в среднем и распределение нагрузок между параллельными агрегатами. // Известия Академии наук СССР. Техническая кибернетика, № 3, 1972.

51. Табунщиков Ю.А. Энергоэффективное здание как симбиоз творчества архитектора и инженера. — М.: Настоящие труды РААСН, 2003.

52. Фокин К.Ф. Расчет последовательного увлажнения материалов. В сб.: Вопросы строительной физики в проектировании — М.: ЦНИИПС, 1941.

53. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. М., 1974.

54. Хейвуд Р. Термодинамика равновесных процессов. — М.: Мир, 1983.

55. Цирлин A.M., Андреев Д.А., Могутов В.А. Термодинамический анализ задачи термостатирования. // Известия Академии наук. Энергетика, №5, 2003.

56. Цирлин A.M., Беляева Н.А. Предельные возможности процессов теплообмена. // Теплоэнергетика, №9, 1998.

57. Цирлин A.M. Методы оптимизации в необратимой термодинамике и микроэкономике. — М.: Физматлит, 2003.

58. Шильд Е., Касселъман Х.-Ф., Дамен Г., Поленц Р. Строительная физика. — М.: Стройиздат, 1982.

59. Шорин С.Я. Теплопередача. — М.: Высшая школа, 1964.

60. Чикота С.И. Теплофизические расчеты ограждающих конструкций зданий. — Магнитогорск, 1999.

61. Энергоэффективный жилой дом в Москве // АВОК, №4, 1999.

62. Энергоэффективные здания. — М.: Стройиздат, под. ред. Сарнацкий Э.В. Селиванов Н.П., 1988.

63. Andresen В. Finite-time thermodynamics. — Copenhagen, 1983.

64. Andresen В., Berry R.S., Ondrechen M.J., Salamoti P. Thermodynamics for processes in finite time. // Acc. Chem. Res., 1984, V.17, №8.

65. Andresen В., Gordon J.M. Optimal heating and cooling strategies for heat exchanges design // J. Apll. Phys. — 1992, №1.

66. Andresen В., Salamon P., Berry R.S. Thermodynamics in finite time: extremals for imperfect heat engines. // J. Chem. Phys, V.66, №4, 1977.

67. Andresen В., Salamon P., Berry R.S. Thermodynamics in finite time. // Phys. Today., September 1984, №62.

68. Bejan A. Convection heat transfer. — New York: Wiley, 1994.

69. Berry R.S., Kazakov V.A., Sieniutycz S., Szwast Z. and Tsirlin A.M. Thermodynamic optimization of finite-time processes., Wiley, 1980.

70. Bosnjacovic F. Technische Thermodynamic Vol.1., Steinkopf, Dresden -Leipzig, 1953.

71. Rybach L., Sanner B. Ground-source heat pump systems — the European experience. // GeoHeatCenter Bull, 21/1, 2000.

72. Salamon P., Nitzan A., Andresen В., Berry R.S. Minimum entropy production and the optimization of heat engines. // Phys. Rev., A21, 1980.

73. J 78. Fanger P.O. Thermal comfort. — New York, 1972.

74. V^ 79. Feist W. Passivhaus ein neuer standard mit hohem entwicklung spotential. // Energie Effizientes Bauen, №1, 2000.

75. Tsirliti A.M., Andreev D.A., Mogutov V.A., Kazakov V. Optimal Thermostatting. // Int.J. Thermodynamics, Vol.6 (No.2), June-2003.

76. Tsirlin A.M., Kazakov V.A., Andreev D.A. Optimal thermostatting of a building. // 2nd International Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics (HEFAT2003), 23-26 June 2003, Victoria Falls, Zambia, Paper number: TA2.

77. Tsirlin A.M., Sofiev M.A., Kazakov V.A. Finite-time thermodynamics. Active potentiostatting. // J. Phys. D.: Appl. Phys., V.31, №18, 1998.

78. Yasuhiro Hamada, Kioyoshi Ochifuji, Katsunori Nagano and Makoto Nakamura. Low energy house with ground sourche heat pump in Hokkaido. // Proceedings World Geothermal Congress 2000, Kyushu Tohoku, Japan, May 28 - June 10, 2000.