Розинський Давид Йосипович. Енергоощадна технологія електротеплоакумуляційного обігріву в агропромисловому комплексі

brief description

Розинський Давид Йосипович. Енергоощадна технологія електротеплоакумуляційного обігріву в агропромисловому комплексі: дис... канд. техн. наук: 05.09.16 / Національний аграрний ун-т. - К., 2004

Розинський Д.Й.Енергоощадна технологія електротеплоакумуляційного обігріву в агропромисловому комплексі. Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.16 електротехнології та електрообладнання в АПК. Національний аграрний університет. Київ, 2004.
Обґрунтовуються принципи і режими енергоощадної технології електрообігріву нагрівальними кабелями, що вбудовані у будівельні огороджувальні конструкції будинків, головним чином, у підлогу, в сільськогосподарському виробництві і побуті сільського населення. Розроблена інженерна комплексна методика (на базі як традиційних аналітичних, так і обчислювальних на основі комп‘ютерних технологій методів) розрахунку і математичного моделювання технології теплоакумуляційного електрообігріву. Розроблені теоретичні передумови для одержання узагальненої фізичної моделі протікання процесів теплообміну та головних їх особливостей у біотехнічній системі гріюча підлога, як опалювальний прилад періодичної дії, зовнішнє середовище”. Верифікація математичних моделей здійснена зіставленням з даними натурного експерименту, аналітичних рішень, розрахунку температур в контрольних точках. Для практичного застосування у кліматичних умовах України встановлені ефективні електротеплоакумуляційні періодичні режими з накопичуванням у інтервалах зарядки теплової енергії у кількості, достатній для забезпечення потреб теплопостачання у добовому циклі обігріву. Практичні результати підтверждують високу економічну доцільність технології електрообігріву.

У дисертації проведені теоретичні і експериментальні дослідження наукової задачі, яка виявляється у визначенні закономірностей режимів теплообміну та їх особливостей в системі гріюча підлога, як опалювальний прилад періодичної дії, зовнішнє середовище” стосовно енергоощадної технології ЕТА обігріву в АПК.
За результатами досліджень та їх узагальнення зроблені таківисновки:

Аналіз проблеми підтверджує необхідність розробки сучасної енергоощадної технології електрообігріву в АПК в напрямку розвитку технології ЕТА обігріву, в умовах, коли економічно виправдана частка електрообігріву у загальному балансі споживання електроенергії в АПК України в зимовий період складає близько 30 %.
Аналіз відомих теоретичних і експериментальних досліджень режимів теплообміну в системі гріюча підлога, як опалювальний прилад періодичної дії, зовнішнє середовище” дозволив обґрунтувати необхідність комплексного застосування як аналітичних, так і обчислювальних методів, у тому числі з використанням комп’ютерного пакетуANSYS, що суттєво скорочує час (у 10 разів і більше) при проектуванні конкретних систем ЕТА обігріву.

Теоретично обґрунтовано та експериментально доведено ефективність застосування теорії теплотривкості до аналізу теплової поведінки приміщень з урахуванням їх теплоємнісних властивостей у системі гріюча підлога, як опалювальний прилад періодичної дії, зовнішнє середовище”. Зокрема, обґрунтовано доцільність використання експериментально-аналітичногоМ-методу для моделювання теплоакумуляційних властивостей приміщення.
Впроваджено комп’ютерну модель, яка відображає процеси теплообміну у системі двомірна модель гріючої підлоги, як опалювальний прилад періодичної дії, одномірна модель огороджувальних конструкцій нульмірна модель об’єкта, що обігрівається, зовнішнє середовище” і дозволяє виконувати розрахунки гріючої підлоги в стаціонарних і нестаціонарних умовах з врахуванням температури жили нагрівального кабелю, параметрів його укладання, величини та характеру теплового навантаження, реальних характеристик шарів, з яких складається підлога.
Запропоновано методику і виконані експериментальні дослідження режимів теплообміну та їх особливостей в натурному приміщенні з технологією ЕТА обігріву, розташованому в автоматизованій кліматичній камері, дозволили здійснити верифікацію розроблених математичних і комп’ютерних моделей як в стаціонарних, так і нестаціонарних умовах.
Теоретично обгрунтовано і експериментально підтверджено можливість існування енергоощадної технології ЕТА обігріву в кліматичних умовах України, а також встановлені основні залежності і параметри системи:

температурні профілі гріючої підлоги в квазістаціонарних умовах від теплопровідності лицьового і акумуляційного шарів (рис. 3);
нерівномірність розподілу температури на лицьовій поверхні підлоги від кроку укладання нагрівального кабелю і від товщини акумуляційного шару (рис. 4; (4));
значення коефіцієнтів нерівномірності гріючої підлогиМвід товщини акумуляційного шару і теплотривкості огороджувальних конструкцій при різній тривалості зарядження підлоги (рис. 5; (5));
амплітуда коливань температурних хвиль за перерізом огороджувальних конструкцій від товщини шару різких коливань в нестаціонарних умовах у добовому циклі обігріву (3);
доцільна товщина акумуляційного шару в 0,8 ...1,0 м при застосуванні важкого бетону (2400 кг/м3, 2,04 Вт/(мС));
обґрунтовано комплекс технологічних і фізіологічних критеріїв для житлових приміщень з ЕКСО;
перевага денного догріву додатковими електроприладами, які безпосередньо впливають на повітряне середовище, що, зокрема, для житлових приміщень у три рази дешевше порівняно з нагрівальними кабелями-догрівачами у підлозі при одночасному зменшенні амплітуди коливання температури внутрішнього середовища до ± 1,5 С.

Розроблено і впроваджено у серійне виробництво сучасний вітчизняний нагрівальний кабель (ТУ У 31.3-05758730-029-2004), який за вартістю нижче закордонного на 30...40 %, що дозволяє суттєво знизити капітальні витрати на спорудження систем електрообігріву.

Застосування розробленої і впровадженої в експериментальне виробництво електронагрівальної панелі ЛЕКСО-3 з регулятором температури для новонароджених поросят і поросят-сосунів дозволяє знизити витрати електроенергії в 1,5...2 рази зі строком окупності менше двох років.

Техніко-економічні розрахунки, що були виконані при розробці та впровадженні технології електрообігріву на об’єктах різного призначення, показали її ефективність. Зокрема, для сільської школи площею 1500 м2(с. Сусловці на Хмельниччині), яка обладнана технологією ЕТА обігріву, при використанні нічного тарифу на електроенергію питомі втрати на обігрів дорівнюють 8,07 грн./м2, що нижче, ніж при застосуванні вугілля (12,11 грн./м2) і газу (14,54 грн./м2). Річний економічний ефект сягає, відповідно, 5 610 і 6 060 грн.
Результати досліджень використані при розробці низки нормативно-технічних документів, зокрема, в ДБН В.2.5-24-2003 Електрична кабельна система опалення” та ДНАОП 0.00-1.32-01 Правила будови електроустановок. Електрообладнання спеціальних установок” (розділ 9 Установки електричного кабельного обігріву”), а також включені в навчальні програми факультету електрифікації та автоматизації НАУ.