CC BY
42
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки
вать тепловую энергию с низкотемпературными параметрами теплоносителя.
При получении электроэнергии наиболее распространенным в тепловой энергетике способом - в цикле силового теплового двигателя, - это обстоятельство обуславливает невозможность перегреть рабочее тело генератора свыше 100 °С.
С использованием традиционных рабочих тел (вода) преобразовать такой потенциал в электроэнергию не представляется возможным.
Перспективными и наиболее распространенными методами трансформации тепловой энергии в механическую и электрическую являются паросиловые циклы на турбомашинах. Такие циклы функционируют по принципу переноса тепла от источника к области теп-лосброса с выработкой энергии. При указанных температурных напорах паросиловой цикл возможно осуществить только с помощью специфических рабочих тел - органических (этанол, фторхлоруглерод, изобутан и т. д.). В литературе для их обозначения используется аббревиатура ОРТ - органическое рабочее тело.
Исследования в области паротурбинных установок (ПТУ) на ОРТ ведутся большей частью за рубежом.
Актуальность исследования и разработки вышеприведенных энергетических ресурсов заключена в том, что, не смотря на их перспективность, до сих пор отсутствуют адекватные и оптимальные методы их использования. Инженерные разработки подобных паротурбинных установок (ПТУ) на органических рабочих телах (ОРТ), представленные на мировом рынке (Turboden (Italy), Infinity Turbine LLC (USA)), имеют эффективный КПД в диапазоне 10-12 % и ограниченные диапазоны применения. Эффективных методов проектирования и оптимизации подобных установок еще не разработано.
В связи с изложенным выше возрастает потребность в математическом моделировании подобных установок. Разработка и создание инструмента проек-
тирования и оптимизации ПТУ ОРТ на основе математической модели позволит эффективно решить задачу использования низкопотенциальных тепловых источников различных типов.
Перспективным направлением энергосбережения промышленных предприятий за рубежом является применение паротурбинных установок на органическом рабочем теле (ПТУ ОРТ) для утилизации сбросного тепла производственных процессов и охлаждения компрессоров. Известны установки мощностью до 200 кВт, разрабатываемые для газовых турбин (East Hartford, CT), и для поршневых двигателей (Danville, IL) (реализуется бинарный цикл) [2].
В результате проделанной работы было проанализировано современное состояние существующих технологий утилизации тепловых сбросов энергоустановок и степени их внедрения в производство. Было установлено приоритетное направление данных технологий - разработка паротурбинных установок на органических рабочих телах. На сегодняшний день направление утилизации тепловых выбросов энергоустановок сдерживается отсутствием эффективных энергетических установок, позволяющих утилизировать тепловую энергию с низкотемпературными параметрами теплоносителя.
Библиографические ссылки
1. Sotirios Karellas, Andreas Schuster Supercritical Fluid Parameters in Organic Rankine Cycle Applications Int. J. of Thermodynamics Vol. 11 (No. 3), pp. 101-108, September 2008.
2. Brasz Joost J. Power Production from a Moderate -Temperature Geothermal Resource // Joost J. Brasz, Bruce P. Biederman, Gwen Holdmann. Paper presented at the Geothermal Resources Council Annual Meeting September 25-28th, 2005; Reno, NV, USA.
© Мамедли Р. Р., Парфенок С. И., 2014
УДК 621.5
М. В. Мошенец Научный руководитель - Е. В. Черненко Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СКВ ЗАКРЫТЫХ СПОРТИВНЫХ ОБЪЕКТОВ
Рассматриваются особенности проектирования систем кондиционирования и вентиляции закрытых спортивных объектов. Эта тема актуальна, так как во многих странах идет активное развитие спортивных объектов.
Одними из самых сложных спортивных объектов с точки зрения проектирования системы кондиционирования являются ледовые арены и объекты с открытыми водными пространствами (бассейны). На любом подобном спортивном сооружении можно выделить минимум две зоны. Первая — это «чаша» арены с поверхностью льда или воды и трибунами, вторая — подтрибунные помещения. Система климатизацииса-мих арен имеет некоторые особенности. Поверхность
льда, к примеру, имеет обычно околонулевую температуру, то есть является своеобразным «генератором холода». Математическое моделирование с использованием специализированного программного обеспечения дает возможность проектировщикам обеспечить такое взаимное движение масс воздуха, при котором струи с различной температурой не перемешиваются между собой. Над ледовым покрытием образуется своеобразный «воздушный шатер» из доста-
Секция «Моделирование физико-механических и тепловых процессов»
точно прохладного воздуха. Все пространство делится на две зоны: «теплую» зону над зрительскими местами и «холодную» - над ледовым покрытием. При такой организации воздушных потоков нет никаких препятствий к раздаче по периметру ледового покрытия воздуха с относительно низкой температурой.
Одной из основных проблем при проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха ледовых арен является необходимость поддержания отличающихся значений параметров внутреннего воздуха вблизи ледовой поверхности и на трибунах. Невыполнение требований к параметрам воздуха у ледовой поверхности приведет к неравномерному подтаиванию льда, искривлению его поверхности, что абсолютно недопустимо для олимпийских объектов [1]. Кроме того, параметры воздушной среды непосредственно влияют на эмоциональное и физическое состояние зрителей и спортсменов.
Немаловажной задачей при проектировании данных объектов является обеспечение их современной системой вентиляции и кондиционирования воздуха, позволяющей поддерживать параметры воздушной среды в объеме помещения арены. Интервал таких значений должен соответствовать комфортным и технологическим условиям.
При проектировании СКВ в бассейнах существует основная особенность воздуха, - это повышенная влажность. Если не предпринимать специальных мер по ее снижению, на окнах и стенах образовывается конденсат, что приводит к коррозии конструкции бассейна. Кроме того, в помещении должна быть обеспечена комфортная для посетителей атмосфера. Это означает, что необходимо стабильно поддерживать надлежащий уровень температуры и относительной влажности воздуха, достаточно активный воздухообмен (чтобы избежать запотевания поверхностей) при правильном распределении потоков воздуха по помещению, а также исключить сквозняки. Подбор соответствующего вентиляционного оборудования делается на основе точных расчетов количества выделяющейся влаги и параметров помещения. При этом применение специального оборудования в идеале должно решать три задачи: осушение, обогрев и вентиляция воздуха в помещении.
Все характерные для воздуха крытых бассейнов проблемы решаются с помощью системы приточно-вытяжной вентиляции. Параметры соответствующих установок существенно зависят от площади обслуживаемого помещения и поверхности бассейна. В больших общественных бассейнах устанавливают центральные системы вентиляции на базе одного или нескольких кондиционеров и независимой вытяжки либо более экономичные, но не менее масштабные системы приточно-вытяжной вентиляции, обеспечивающие также необходимое осушение и подогрев воздуха. (Вообще говоря, использование наружных кондиционеров в бассейнах нежелательно, поскольку создаваемые ими направленные потоки воздуха создают явный дискомфорт для посетителей.) В неболь-
ших частных бассейнах обычно монтируются децентрализованные системы вентиляции, основанные на компактных моноблочных приточно -вытяжных установках; иногда вентиляция частного бассейна является частью общей климатической системы коттеджа [2].
В любом случае, с поправкой на масштаб, существует два типовых решения приточно-вытяжной вентиляции бассейна. В одном варианте отдельно смонтированные приточная и вытяжная системы работают одновременно. Эта схема менее дорогостоящая и в определенной степени схожа с организацией приточ-но-вытяжной вентиляции в жилых помещениях. Приточная система в данном случае производит забор и фильтрацию воздуху с улицы, регулирует в соответствии с заданными параметрами его температуру и влажность и с помощью приточного вентилятора обеспечивает приток воздуха в помещение. Для более равномерного распределения свежего воздуха его подача может осуществляться по системе воздуховодов (для помещений большой площади такая схема тем более целесообразна). Вывод воздуха обеспечивается с помощью системы вытяжных каналов, оборудованных вентиляторами.
Другой вариант - это моноблочная приточно-вытяжная система. В этом случае обеспечивается экономия электроэнергии, поскольку нагревание поступающего в помещение воздуха осуществляется частично за счет вытяжного потока (потоки при этом не смешиваются). В небольшом частном бассейне забор и подача воздуха могут осуществляться при помощи клапанов, расположенных непосредственно на установке; общественный бассейн в случае такого решения оборудуется соответствующими системами воздуховодов.
Независимо от способа организации вентиляции в бассейне существует несколько общих рекомендаций. Во-первых, струи воздуха не должны подаваться непосредственно к поверхности воды, поскольку это существенно увеличит скорость испарения. Во-вторых, поток вытяжного воздуха должен быть больше приточного во избежание переноса влаги и запахов в соседние помещения. Наконец, при наличии стеклянной кровли желательно обеспечить ее обдув в качестве дополнительной защиты от запотевания.
Библиографические ссылки
1. Денисихина Д., Колосницын А., Луканина М. Ледовые арены Сочи. Опыт математического моделирования // Здания высоких технологий, 2014 [Электронный ресурс]. URL: http://zvt.abok.ru/articles/98/ Ledovie_areni_Sochi_Opit_matematicheskogo _modelirovaniya (дата обращения: 28.03.2014).
2. Системы кондиционирования и вентиляции бассейнов [Электронный ресурс]. URL: http://www. conditionery.ru/dlja-basseinov (дата обращения: 28.03.2014).
© Мошенец М. В., 2014
