Синхронний температурний моніторинг опалювальних систем та приміщень, що опалюються

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДОНБАСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук: "СИНХРОННИЙ ТЕМПЕРАТУРНИЙ МОНІТОРИНГ ОПАЛЮВАЛЬНИХ СИСТЕМ ТА ПРИМІЩЕНЬ ЩО ОПАЛЮЮТЬСЯ"

Спеціальність - Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання

Тітієвський Володимир Ілліч

Макіївка - 2002



Дисертацією є рукопис

Роботу виконано в Донбаській державній академії будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник:

доктор технічних наук Шелудченко Володимир Ілліч, Донбаська державна академія будівництва і архітектури, професор кафедри "Теплотехніка, теплогазопостачання і вентиляція"

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Строй Анатолій Федорович, завідувач кафедри теплогазопостачання і вентиляції Полтавського технічного університета ім. Ю.Кондратюка

кандидат технічних наук Пашков Валерій Федорович, доцент кафедри "Міське будівництво та господарство" Донбаської державної академії будівництва і архітектури

Провідна установа:

Харківська державна академія міського господарства Міністерства освіти і науки України (кафедра експлуатації газових та теплових мереж)

Захист відбудеться 4 липня 2002 року об 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д12.085.01 Донбаської державної академії будівництва і архітектури за адресою: 86123, Донецька обл., м. Макіївка, вул. Державіна, 2, 1 навчальний корпус, зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Донбаської державної академії будівництва і архітектури (86123, Донецька обл., м. Макіївка, вул. Державіна, 2).

Автореферат розісланий 3 червня 2002 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, к.т.н., доцент Югов А.М.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Основна частка енерговитрат у житлово-комунальній сфері припадає на опалення і гаряче водопостачання. Одним із шляхів зниження енерговитрат є технічне удосконалювання систем теплопостачання. У процесі пошуку оптимальних систем теплопостачання добре проглядаються дві тенденції: перехід від централізованого до децентралізованого одержання і розподілу тепла, як більш гнучкого і економічного, і перехід до систем із зворотним зв'язком, коли проводиться безперервний моніторинг температури опалюваних приміщень і є можливість оперативно реагувати на ситуацію в автоматичному режимі. Ці системи все частіше використовують комп'ютерні технології збору й обробки даних. При цьому облік і обробка інформації не викликають утруднень, а проблема збору великої кількості достовірної інформації і доставки її до комп'ютера часто залишається невирішеною. Насамперед це відноситься до випадків, коли потрібно знати температуру у великому числі точок реального об'єкта, та ще з прив'язкою до реального часу. Крім того, при пуску в експлуатацію нових опалювальних систем або після реконструкції старих виникає потреба експериментально перевірити їх працездатність і відповідність розрахунковим параметрам.

У зв'язку з цим актуальною є розробка надійних і ефективних способів температурного моніторингу опалювальних систем і опалюваних приміщень. Такі способи повинні легко забезпечувати реєстрацію температури будь-якої точки об'єкта що обстежується, мати перешкодозахищені канали зв'язку з комп'ютером, бути простими в експлуатації. Усе це припускає використання телеметричних датчиків, що перетворюють температуру в цифровий код і передають його в лінію зв'язку. При одночасній роботі великої кількості датчиків, щоб уникнути ускладнення комунікаційного каналу, вони повинні ідентифікувати себе в системі і уміти виконувати призначені для них команди комп'ютера, тобто володіти деяким інтелектом. Застосування інтелектуальних датчиків температури, а також новітніх технологій збору, переносу і збереження даних однопровідної MicroLAN і безпровідної iButton до потреб теплопостачання дозволить істотно спростити процес температурного моніторингу розглянутих об'єктів і зробити його більш информативним і достовірним. Дотепер подібні розробки були відсутні.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основні дослідження теоретичного і прикладного характеру виконувались в межах держбюджетної науково-дослідної теми К30801 "Розробка і удосконалення екологічних процесів утилізації теплоти та використання нетрадиційних джерел енергії" (№№ держ. реєстрації 0102U002850) та госпдоговірної науково-дослідної теми 10201 "Экотер" "Дослідження температурного режиму житлових будинків в умовах обмежених постачань природного газу" (№№ держ. реєстрації 0102U002851) за програмою "Донбас2020".

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка методу температурного моніторингу опалюваних приміщень та оцінки ефективності роботи опалювальних систем на базі автономних котелень, побудованого на використанні інтелектуальних датчиків температури.

Для досягнення поставленої мети вирішувались наступні задачі:

розробка апаратурного і програмного забезпечення для організації комп'ютерної мережі температурного моніторингу;

здійснення температурного моніторингу на об'єктах різного призначення, обладнаних автономними котельнями, з використанням технологій MicroLAN та iButton;

дослідження характеру взаємозв'язку між породжувальними і дочірніми тепловими процесами по часових залежностях температури;

розробка кількісних методів аналізу температурно-часових залежностей і їхніх спектрів для характеристики опалюваних приміщень і опалювальних систем;

розробка технологічної інструкції для тестування температурних режимів приміщень і опалювальних систем на основі автономних котелень з використанням технології iButton.

Об'єкт дослідження житлові, цивільні і виробничі приміщення, опалювальні системи на основі автономних котелень.

Предмет дослідження закономірності зміни температурних характеристик опалювальних систем і опалюваних приміщень.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

розроблено новий метод дослідження температурного режиму приміщень і ефективності роботи опалювальних систем, заснований на здійсненні синхронного виміру температури одночасно у великому числі точок досліджуваного об'єкта з наступним застосуванням засобів регресійного, кореляційного і спектрального аналізів для обробки вихідних температурно-часових залежностей;

показано, що статистичні параметри, які одержуються в результаті аналізу зв'язків породжувального і дочірніх теплових процесів коефіцієнти регресії і кореляції температурно-часових залежностей і їхніх спектрів, адекватно відбивають статичні і динамічні характеристики опалювальних систем і теплотривкість опалюваних приміщень і можуть бути використані для їхньої кількісної оцінки;

встановлено параметри первинної статистичної обробки вихідних температурно-часових залежностей (граничний період згладжування, часове запізнювання еволюцій дочірнього теплового процесу стосовно еволюцій породжувального), врахування яких дозволяє виключити вплив побічних процесів і підвищити достовірність одержуваних результатів.

Практичне значення одержаних результатів:

розроблено спеціальний апаратний інтерфейс і програмне забезпечення для організації мереж температурного моніторингу на основі технологій MicroLAN та iButton;

запропоновано метод і розроблена технологічна інструкція для експресного тестування температурних режимів приміщень і опалювальних систем на основі автономних котелень;

на базі технології MicroLAN створені технологічні основи для реалізації комплексної системи керування температурним режимом у приміщеннях;

запропоновано метод аудита температурного режиму гарячого водопостачання і опалення житлового фонду;

результати дисертаційної роботи впроваджені на об'єктах ВАТ "Донецькоблгаз", у Донецькому ботанічному саду НАН України, використовуються в навчальному процесі (ДДАБА, ДНТУ).

Особистий внесок здобувача. Виконані в співавторстві дослідження, що вміщені в дисертації, проведені при особистій участі автора на всіх етапах роботи. Здобувачем сформульована постановка задач, розроблені експериментальні методики і програмне забезпечення, здійснений температурний моніторинг розглянутих об'єктів. Аналіз результатів, підготовка публікацій, доповідей, заявок на винаходи, впровадження результатів роботи здійснені у творчій співдружності з колегами.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися на VII Міжнародній науково-технічній конференції "Машинобудування і техносфера на рубежі XXI століття" (Севастополь, 2000р.), на Міжнародній науково-технічній конференції "Тепло. Теплий дім 2000" (Київ, 2000р.), на 15й щорічній Міжнародній науково-технічній конференції "Прогресивні технології в машинобудуванні" (Одеса, 2000р.), на Регіональній науково-практичній конференції "Екологія і безпека життєдіяльності: інноваційні процеси в науці, технологіях і освіті" (Макіївка, 2001р.), на 1й Міжнародній науковій конференції "Раціональне використання природних ресурсів. Проблеми екології, енергозбереження, економіки, освіти та інформації в умовах ринкових відносин" (Черкаси, 2001р.), на 9му Міжнародному семінарі-виставці "Сучасні методи і засоби неруйнівного контролю і технічної діагностики" (Ялта, 2001р.), на науково-практичній конференції "Донбас2020: охорона довкілля та екологічна безпека" (Донецьк, 2001р.).

Публікації. Основний зміст дисертаційної роботи викладено у 2 монографіях, 3 статтях у наукових журналах, 5 статтях у збірниках наукових праць, 3 статтях і 3 тезах у матеріалах конференцій.

Структура й обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, п'яти розділів, висновків, списку літературних джерел і двох додатків. Повний обсяг дисертації складає 175 сторінок. Дисертація містить 121 сторінку машинописного тексту, 46 рисунків, 22 таблиці, 165 посилань на роботи вітчизняних і закордонних авторів.



ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі освітлений стан проблеми й обґрунтована актуальність теми; сформульовані мета і задачі досліджень, наукова новизна і практична цінність одержаних результатів; наведені відомості про апробацію роботи і публікації за темою дисертації.

У першому розділі розглянуті основні тенденції сучасних досліджень, спрямованих на організацію раціональної експлуатації будинків і споруджень, зниження енерговитрат на їх теплопостачання. Шляхом аналізу літературних джерел (роботи В.М.Богословського, І.М.Карпа, Ю.Я.Кувшинова, О.М.Сканаві, А.Ф.Строя, В.Ф.Пашкова, А.Я.Ткачука, В.П.Туркіна, С.А.Чистовича, В.І.Шелудченка та ін.) виділений ряд найбільш ефективних технічних рішень, що пропонуються для зменшення енерговитрат.

Показано, що все більша увага приділяється системам автоматичного регулювання із зворотним зв'язком, коли первинні дані про стан мережі теплопостачання і споживаючих тепло об'єктів збираються за допомогою постійного чи періодичного технічного моніторингу, результати якого по каналах зв'язку передаються на центральний диспетчерський пункт, де приймається рішення про змінення режиму подачі тепла. Обговорюються різні способи технічного, у тому числі температурного моніторингу і його апаратного забезпечення.

Оскільки температурний режим будинку є одним із ключових експлуатаційних параметрів, що забезпечують нормальне його функціонування і комфортні умови для людей, які знаходяться в ньому, дуже важливий температурний моніторинг будинку, а також систем його життєдіяльності. Сучасний будинок, як правило, складається з безлічі приміщень різного призначення і з різним режимом експлуатації, тому необхідний моніторинг, що забезпечує вимірювання температури одночасно в багатьох точках.

На підставі критичного огляду наявної науково-технічної інформації зроблений висновок про можливість створення зазначеної системи синхронного температурного моніторингу, побудованої на застосуванні інтелектуальних датчиків температури і сучасних технологій обміну даними між датчиками і комп'ютером.

У другому розділі обгрунтовані апаратні засоби, необхідні для створення провідної (MicroLAN) і безпровідної (iButton) систем температурного моніторингу й особливості експлуатації інтелектуальних телеметричних датчиків температури фірми Dallas Semiconductor, що використовуються у роботі. Приведено результати оптимізації апаратного і програмного інтерфейсу, яку виконано автором з метою збільшення інформаційної ємності мікролокальної мережі (MicroLAN). Дано опис об'єктів дослідження, методики тестування опалювальних систем на стійкість до регулюючих дій і визначення оптимальної функції регулювання температури теплоносія.

Датчики температури являли собою спеціалізовані мікропроцесори, що здійснюють за командою комп'ютера перетворення температури навколишнього середовища в цифровий двійковий код і передачу цього коду по однопровідній лінії зв'язку. Кожен датчик мав унікальний серійний номер, що дозволяло на одну лінію підключати велику їх кількість. Діалог датчика з комп'ютером здійснювався після попередньої посилки в лінію зв'язку серійного номера датчика.

У MicroLAN діалог був організований програмно таким чином, що в кожен момент часу комп'ютер "бачив" тільки обмежене число датчиків. Цим досягалося розвантаження мережі і можливість її побудови з великою кількістю датчиків (до 4000).

Основу технології iButton складали автономні термохронні датчики-нагромаджувачі, які вимірювали температуру навколишнього середовища

і записували її значення в захищені області пам'яті. Кожен датчик мав внутрішнє джерело живлення, годинник реального часу, календар і за одну місію міг записувати до 2048 значень температури.

Як об'єкти дослідження обрані будівлі, обладнані автономними котельнями, що включають будинки різного призначення (житлові, цивільні, виробничі), різної поверховості (від одно до дев'ятиповерхових), з різним типом огороджуючих конструкцій (цегельні, бетонні, скляні). Системи опалення всіх об'єктів працювали за замкнутою схемою з використанням ручного чи автоматичного регулювання температури.

В третьому розділі розглянуте проведення синхронного температурного моніторингу опалювальних систем за допомогою технології iButton. Він виконувався з метою вивчення циркуляції теплоносія, визначення величини запізнювання регулюючих дій, стійкості опалювальних систем до глибоких регулюючих дій, знаходження оптимальної функції регулювання. Для цього датчики кріпилися на подавальному і зворотному трубопроводах котельні, радіаторах опалення, північному фасаді опалюваного будинку. У такий спосіб досягалася можливість встановлення характеру зв'язку між температурами подавальної труби і інших елементів системи опалення, а також між температурами зовнішнього повітря і подавальної труби.

Якість опалювальної системи оцінювалася по ступеню зкорельованості двох зв'язаних теплових процесів залежності від часу температури подавальної труби і синхронно з нею зареєстрованої залежності від часу температури конкретного радіатора опалення. Чим вище кореляція цих процесів, тим ближче опалювальна система до ідеальної.

Для виключення впливу побічних процесів коефіцієнти регресії і кореляції обчислювалися на основі попередньо згладжених температурно-часових залежностей. Дослідження показали, що згладжування з періодом відсічки в 4 години та ігнорування часових запізнювань при обчисленні коефіцієнта кореляції не приводять до помітного зменшення достовірності результату.

Внаслідок проведеного моніторингу виявлені високочастотні осциляції температури на подавальній трубі одного з обстежених об'єктів, які зв'язані з позаштатним режимом роботи автоматики котлів; виявлені ділянки з утрудненою циркуляцією теплоносія; досліджено вплив різних режимів регулювання температури теплоносія ручних і автоматичних на температурні режими приміщень.

Оцінити ступінь відрегульованості опалювальної системи дозволяє також спектральний аналіз температурних коливань її ділянок. Кількісною характеристикою є спектральна міра

що визначає, у якім числі гармонік зосереджена основна потужність спектра. Тут fxx(aa) спектральна щільність; ww число сумованих гармонік.

Прийнявши як спектральну міру число гармонік, у яких вміщена переважна частина потужності спектра (90%), ми встановили, що число діючих гармонік M у коливаннях зовнішньої температури дорівнює 14. Для відрегульованої системи M завжди менше цього значення, у розрегульованої значно перевищує його.

Спектри температурних коливань для елементів порівнюваних опалювальних систем приведені на рис.1. Ознакою відрегульованості є добра кореляція спектра подавальної труби зі спектрами всіх радіаторів і зворотної труби, а також мале число діючих гармонік. Для відрегульованої системи комплексу будинків виробничо-експлуатаційної бази газового господарства м.Шахтарська величина M дорівнює 6 (на рисунку приведений спектр одного радіатора, тому що для інших вони ідентичні). Для розрегульованої системи оранжереї Донецького ботанічного саду М дорівнює 23. На рисунку показані спектри радіаторів з полярними значеннями коефіцієнтів регресії, а також спектр зворотної труби, який слабо корелює зі спектром подавальної труби.

Для з'ясування стійкості опалювальної системи до глибоких регулюючих дій остання переводилася в режим нульової потужності і витримувалась у цьому режимі 12 годин. Потім потужність стрибком піднімалася настільки, щоб підвищити температуру теплоносія на 10 градусів, і знову витримувалась 12 годин. Так продовжувалось до виходу опалювальної системи на штатний режим експлуатації. При цьому контролювалися запізнювання регулюючих дій у різних точках системи і спектральний склад, тобто схильність до виходу із синхронізму з подавальною трубою.

Представлені спектри двох опалювальних систем, які одержані в процесі такого експерименту. Видно, що відрегульована система (Шахтарськ), незважаючи на підвищену потужність коливань, усе-таки не вийшла із синхронізму з регулюючими діями, і спектр її ділянок добре корелює зі спектром подавальної труби. Друга система (офіс ВАТ "Донецькоблгаз") показала повну нестійкість до такого роду дій.

Необхідно відзначити, що високі експлуатаційні якості першої системи досягалися шляхом емпіричного налагодження протягом шести опалювальних сезонів. Моніторинг, про який йде мова, значно прискорює цей процес. За одну-дві 14добових місії з'ясовуються багато неполадок в опалювальній системі і знаходиться оптимальна функція регулювання температури теплоносія. Така процедура, зокрема, виконана для опалювальної системи 9поверхового житлового будинку з верхньою подачею теплоносія.

Період експерименту тривалістю 14 діб був розбитий на три однакових ділянки. На ділянках AB і BC застосовувався пропорційний режим регулювання з різною крутістю передатної функції. На ділянці CD використовувався каскадний режим, коли температура теплоносія стрибком змінювалася на 5°°С при проходженні зовнішньою температурою заданих граничних значень. Для кожної з ділянок стандартним образом обчислювалися значення коефіцієнтів кореляції і лінійної регресії, що характеризують ступінь зв'язку температури усередині приміщень із зовнішньою температурою. Встановлено, що кореляція внутрішньої і зовнішньої температур мінімальна при режимі регулювання (ділянка AB), коли на кожен градус змінення зовнішньої температури припадає в середньому 1.27 градуса змінення температури теплоносія. Найгірші результати для даного об'єкта дає каскадний режим регулювання.

Моніторинг на основі автономних датчиків показав себе і як зручний інструмент для аудита температурних режимів гарячого водопостачання й опалення житлового фонду. Запропонований варіант аудита дозволяє швидко і легко одержувати об'єктивну інформацію для усунення конфліктів між теплогенеруючою і теплоспоживаючою сторонами й одержав підтримку Донецького обласного товариства споживачів. Він також може бути використаний для формування бази даних розподілу тепла в масштабах міської мережі теплопостачання і виявлення об'єктів, що вимагають підвищеної уваги.

Результати синхронного температурного моніторингу опалювальних систем з використанням технології iButton узагальнені у відповідній технологічній інструкції.

В четвертому розділі приведені результати моніторингу опалюваних приміщень з використанням технології iButton. При обстеженні температурних режимів і теплотривкості приміщень датчики розташовувались на внутрішніх перегородках удалині від вікон, дверей і опалювальних приладів. Датчик зовнішньої температури на північному фасаді в місці, недоступному для прямих сонячних променів. Метою цих досліджень було одержання температурно-часових залежностей, подібних приведеним на рис.4 для комплексу будинків макіївської газонаповнювальної станції (ГНС).

Суть математичної обробки одержаних залежностей зводилася до пошуку зв'язку між часовими рядами, що характеризують температуру в приміщеннях, і рядом, що характеризує зовнішню температуру. Як числові параметри, що описують цей зв'язок, обрані коефіцієнти регресії і коефіцієнти кореляції.

За своєю природою зв'язок між змінами температури в приміщенні і змінами зовнішньої температури носить кореляційний характер. У першому наближенні він може бути замінений регресійною прямою, тангенс кута нахилу якої чисельно описує ступінь зв'язку між двома тепловими процесами. На рис.5 відображені діаграми розсіювання, що зв'язують температури в згаданих уже приміщеннях ГНС (рис.4) з температурою зовнішнього повітря. Регресійним прямим 1 і 2 відповідають коефіцієнти регресії b1=0.095, b2=0.382 і коефіцієнти кореляції R1=0.414, R2=0.848, розраховані стандартним образом.

Оскільки для приміщення з ідеальною теплотривкістю b=0, R=0, легко побачити, що зв'язок між температурою адміністративного корпуса і зовнішньою температурою значно слабкіше, ніж зв'язок температури в НКВ з температурою зовнішнього повітря. Іншими словами, теплотривкість приміщення НКВ істотно нижче теплотривкості приміщень адміністративного корпуса. котельня автономний опалювальний приміщення

Аналогічний висновок зроблений і при розгляді індивідуальних гармонічних складових температурних коливань зв'язаних теплових процесів що розглядаються. На рис.6 на фоні спектрів для зовнішньої температури показані спектри коливань температури в приміщеннях адміністративного корпуса і НКВ. Видно, що у випадку НКВ значна потужність гармонік, що складають спектр коливань зовнішньої температури. Зазначені спектри будувалися на основі попередньо згладжених температурно-часових залежностей, що дозволило виключити коливання температури за рахунок нагрівання технологічного устаткування, а також впливу дискретності датчиків.

П'ятий розділ присвячений організації оперативного температурного моніторингу на основі однопровідної технології MicroLAN. Стаціонарна система температурного моніторингу була розроблена і змонтована в одній з оранжерей тропічних рослин Донецького ботанічного саду Національної академії наук України і призначена для фіксування добового і сезонного розподілу температури по простору оранжереї. На різних етапах досліджень застосовувалися два варіанти мікролокальної мережі з деревоподібною і лінійною топологією. У першому випадку через одну лінію зв'язку здійснювалися діалоги з кожним із датчиків мережі, а комутація гілок проводилася за командою комп'ютера напівпровідниковими ключами. В другому існувала лише одна лінія, що зв'язувала датчики, розташовані на різній висоті уздовж вертикальної осі купола.

Дана система дозволяє за рік здійснювати більш 200 тисяч вимірювань, результати яких зберігаються у відповідних файлах і при необхідності можуть бути затребувані. Вони представляють значний науковий інтерес для фахівців, що вивчають особливості розвитку рослин.

Система виконує також контролюючу функцію. При виході температури на якій-небудь ділянці оранжереї за граничне значення (+5°°С) вона сповіщає про це звуковим сигналом, що дає можливість ужити своєчасних заходів і уберегти рослини від переохолодження і загибелі. При наявності відповідних можливостей ця система моніторингу легко вбудовується в автоматичну систему підтримки заданого температурного режиму оранжереї.

Як приклад приведений добовий фрагмент панорами показань чотирьох датчиків, розташованих на різній висоті по вертикальній осі купола оранжереї. Видно, що в нижньому ярусі, зайнятому рослинами, існує помітний температурний градієнт, у верхньому ярусі він відсутній. Цей факт мав місце протягом усього періоду спостережень і зв'язаний із впливом крон рослин на температуру навколишнього повітря і її розподіл у просторі.

Досвід використання методу синхронного температурного моніторингу показав його високу інформативність і ефективність. На основі результатів проведених досліджень розроблена технологічна інструкція щодо його використання, видані рекомендації щодо поліпшення опалювальних систем на досліджуваних об'єктах.



ВИСНОВКИ

1. Розроблений новий метод температурного моніторингу приміщень та опалювальних систем базується на сучасних технологіях збору, переносу і збереження інформації однопровідній MicroLAN та безпровідній iButton і дозволяє за рахунок синхронного вимірювання температури одночасно в великій кількості точок досліджуваного об'єкта застосувати для обробки даних сукупність засобів регресійного, кореляційного і спектрального аналізів, яка гарантує найбільш достовірне визначення температурних характеристик приміщень та ефективності роботи опалювальних систем.

2. Технологічними основами, створеними для здійснення синхронного температурного моніторингу, є: спеціальний апаратний інтерфейс, незалежний від стандартних портів компьютера і розширюючий інформаційну ємність мережі в 32 рази; програмне забезпечення; гнучка топологія мікролокальної мережі з підвищеною інформаційною ємністю.

3. Дослідженнями можливостей синхронного температурного моніторингу на прикладі виробничих, цивільних і житлово-комунальних об'єктів, обладнаних автономними котельнями, показано, що зіставлення температурно-часових залежностей, одержаних для різних приміщень і елементів опалювальної системи в однакові моменти часу, дозволяє визначити ряд експлуатаційних характеристик: порівняльну теплотривкість приміщень, наявність в них градієнта температури і його змінення в часі, відповідність температурного режиму санітарним нормам, характер циркуляції теплоносія в опалювальній системі і ступінь стійкості останньої до регулюючих дій.

4. Визначені параметри для опису теплотривкості приміщень коефіцієнти кореляції температурно-часових залежностей і їхніх спектрів для повітря в робочій зоні і зовнішнього повітря, а також температурних режимів роботи опалювальних систем коефіцієнти регресії і коефіцієнти кореляції температурно-часових залежностей і їхніх спектрів для пар зв'язаних теплових процесів.

5. Розроблено експресний метод знаходження оптимальної функції регулювання температури теплоносія, побудований на визначенні режиму роботи автономної котельні, при якому кореляційний зв'язок температури в приміщенні і зовнішньої температури мінімальний.

6. На основі синхронного температурного моніторингу запропоновано об'єктивний варіант аудиту гарячого водопостачання й опалення житлового фонду, призначений як для усунення конфліктів між постачальниками і споживачами тепла, так і для формування бази даних по режимах теплопостачання і теплоспоживання.

7. Розроблено технологічну інструкцію з проведення температурного моніторингу приміщень і опалювальних систем з використанням технології iButton. Результати досліджень впроваджені на об'єктах ВАТ "Донецькоблгаз".

8. В оранжереї тропічних рослин Донецького ботанічного саду НАН України створена стаціонарна система синхронного температурного моніторингу, що дозволяє здійснювати постійний контроль і дослідження просторово-часового розподілення температури для дотримання необхідних умов розвитку рослин та дослідження їх впливу на температурний режим приміщення.



СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Карначёв А.С., Белошенко В.А., Титиевский В.А. Микролокальные сети. Донецк: Норд Компьютер, 2000. 199 с.

2. Технология "iButton" в температурном мониторинге зданий и отопительных систем / В.А.Белошенко, А.С.Карначёв, В.И.Титиевский, В.И.Шелудченко. Донецк: Норд Компьютер, 2001. 151 с.

3. Белошенко В.А., Шелудченко В.И., Титиевский В.И. Технический мониторинг объектов теплопотребления // Коммунальное хозяйство городов. К.: Техніка, 2000. Вып.21. С.114120.

4. Титиевский В.И., Шелудченко В.И. Сопряжение телеметрических датчиков температуры с персональным компьютером в системах регулирования тепловой нагрузки // Коммунальное хозяйство городов. К.: Техніка, 2000. Вып.23. С.139143.

5. Шелудченко В.И., Титиевский В.И. О рациональном соотношении централизованных и автономных систем теплоснабжения // Інженерні системи та техногенна безпека у будівництві. Вісник ДДАБА. 2000. Вип.3(23). С.128129.

6. Белошенко В.А., Шелудченко В.И., Титиевский В.И. Автоматизированные системы контроля и управления системами тепловодоснабжения // Экотехнологии и ресурсосбережение. 2000. №№4. С.7679.

7. Шелудченко В.И., Титиевский В.И. Перспективные разработки ОАО "Донецкоблгаз" в сфере энергоресурсосбережения // Строительные материалы и изделия. 2000. №№1. С.1920.

8. Белошенко В.А., Шелудченко В.А., Титиевский В.А. Распределенный температурный мониторинг в сетях теплоснабжения: экономичная топология сетей MicroLAN // "Машиностроение и техносфера на рубеже ХХІ века Прогрессивные технологии и системы машиностроения". Донецк: ДГТУ, 2000. Вып.11. С.5256.

9. Титиевский В.И., Шелудченко В.И. Микролокальные сети для температурного мониторинга объектов теплоснабжения // Экотехнологии и ресурсосбережение. 2001. №№3. С.6468.

10. Титиевский В.И., Шелудченко В.И. Температурные режимы объектов с автономными источниками теплоснабжения // Інженерні системи та техногенна безпека у будівництві. Вісник ДДАБА. 2001. Вип.2(27). С.118122.

11. Титиевский В.И. Экспрессопределение оптимальной функции регулирования автономной котельной // Інженерні системи та техногенна безпека у будівництві. Вісник ДДАБА. 2001. Вип.6(31). С.135137.

12. Карначёв А.С., Белошенко В.А., Титиевский В.И. Система автоматического управления на основе технологии MicroLAN // Матер. н.пр. конф. "Экология и безопасность жизнедеятельности: инновационные процессы в науке, технологиях и образовании". Макеевка: МЭГИ, 2001. С.106109.

13. Применение интеллектуальных датчиков температуры для мониторинга помещений и отопительных систем // В.А. Белошенко, А.С. Карначёв, В.И. Титиевский, В.И. Шелудченко. Зб. доп. н.пр. конф. "Донбас2020: охорона довкілля та екологічна безпека". Донецьк: Новый мир. 2001. С.263266.

14. Титиевский В.И., Шелудченко В.И. Универсальный параллельный интерфейс для систем сбора и обработки информации на базе персонального компьютера // Матер. 15й Междунар. н.т. конф. "Прогрессивные технологии в машиностроении" (Технология2000). Киев: ИСМ НАНУ, 2000. С.246247.

15. Определение параметров отопительной системы с помощью технологии iButton // В.А. Белошенко, А.С. Карначёв, В.И. Титиевский, В.И. Шелудченко. Тези доп. 1ї Міжнар. н. конф. "Раціональне використання природних ресурсів. Проблеми екології, енергозбереження, економіки, освіти та інформації в умовах ринкових відносин" (РВПР12001). Черкаси: ЧГТІ. 2001. С.2324.

16. Температурный мониторинг оранжерей и теплиц // В.А. Белошенко, А.С. Карначёв, В.И. Титиевский, В.И. Шелудченко. Матер. 9го ежег. междунар. семинаравыставки "Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики". Киев: УИЦ "Наука, техника, технология", 2001. С.22.

17. Ріш. про вид. пат. України, МПК 7F24D3/00, G05D23/00, G07C3/00. Спосіб моніторингу об'єктів теплопостачання та спосіб контролю системи опалювання будівель / В.О.Білошенко, О.С.Карначов, В.І.Тітієвський, В.І.Шелудченко (Україна). №№2001085907. Заявл. 22.08.01. Прийн. ріш. 28.03.02.

18. Ріш. про вид. пат. України, МПК 7G07C3/00, 3/14, G05D23/00, F24D3/00. Спосіб контролю блока опaлювання / В.О.Білошенко, О.С.Карначов, В.І.Тітієвський, В.І.Шелудченко (Україна). №№2001085908. Заявл. 22.08.01. Прийн. ріш. 28.03.02.



АНОТАЦІЯ

Тітієвський В.І. Синхронний температурний моніторинг опалювальних систем та приміщень що опалюються. Рукопис. / Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю: 05.23.03 вентиляція, освітлення та теплогазопостачання. Донбаська державна академія будівництва і архітектури, Макіївка, 2002.

Дисертацію присвячено вивченню можливостей сучасних компьютерних технологій температурного моніторингу MicroLAN та iButton в дослідженні ефективності роботи опалювальних систем на основі автономних котелень, а також температурного режиму приміщень що опалюються. В роботі розроблено новий метод, заснований на здійсненні синхронного виміру температури одночасно у великому числі точок досліджуваного об'єкта з наступним застосуванням засобів регресійного, кореляційного і спектрального аналізів для обробки вихідних температурно-часових залежностей.

Створено стаціонарну багатофункціональну систему оперативного моніторингу температурного режиму приміщення.

Результати роботи впроваджені на об'єктах ВАТ "Донецькоблгаз", у Донецькому ботанічному саду НАН України.

Ключові слова: температурний моніторинг, приміщення що опалюються, опалювальні системи, автономні котельні.



АННОТАЦИЯ

Титиевский В.И. Синхронный температурный мониторинг отопительных систем и отапливаемых помещений. Рукопись. / Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности: 05.23.03 вентиляция, освещение и теплогазоснабжение. Донбасская государственная академия строительства и архитектуры, Макеевка, 2002.

Диссертация посвящена исследованию возможностей новых компьютерных технологий температурного мониторинга MicroLAN и iButton в изучении эффективности работы отопительных систем на базе автономных котельных, а также температурного режима отапливаемых помещений. Разработан метод определения теплоустойчивости помещений, а также эксплуатационных характеристик отопительных систем, основанный на осуществлении синхронного измерения температуры одновременно в большом числе точек исследуемого объекта с последующим использованием средств регрессионного, корреляционного и спектрального анализов для установления количественных параметров.

Показано, что получаемые в результате математической обработки коэффициенты регрессии и корреляции исходных температурновременных зависимостей и их спектров адекватно отражают теплоустойчивость отапливаемых помещений, характер циркуляции теплоносителя в отопительной системе, ее устойчивость к глубоким регулирующим воздействиям и другие характеристики. Предложен метод быстрого определения оптимальной функции регулирования температуры теплоносителя.

На основе синхронного температурного мониторинга предложен метод аудита температурного режима горячего водоснабжения и отопления жилого фонда.

Разработано аппаратное и программное обеспечение для практического осуществления температурного мониторинга в проводном (MicroLAN) и беспроводном (iButton) вариантах.

Разработана технологическая инструкция для экспрессного тестирования температурных режимов помещений и отопительных систем на основе автономных котельных.

Создана стационарная многофункциональная система оперативного мониторинга температурного режима помещения.

Результаты работы внедрены в Донецком ботаническом саду НАН Украины, на объектах ОАО "Донецкоблгаз".

Ключевые слова: температурный мониторинг, отапливаемые помещения, отопительные системы, автономные котельные.



ABSTRACT

Titievsky V.I. Synchronous temperature monitoring of rooms and heating systems. Manuscript. / Thesis for candidate's degree of engineering science by speciality 05.23.03 ventilation, lighting, gas and heat supply. Donbass State Academy of Civil Engineering and Architecture, Makeevka, 2002.

The thesis is dedicated to investigation of the possibilities of novel temperature monitoring technologies MicroLAN and iButton in obtaining some operating characteristics of rooms and heating systems. The method for investigating heatretaining properties of rooms and some static and dynamic characteristics of heating systems is developed. The method is based on synchronous temperature measuring simultaneously in large number of points of the object under investigation. Subsequent regression, correlation and spectral analyses of initial data allow to obtain quantitative parameters describing properties of the object.

Stationary multyfunctional system for temperature monitoring of rooms was developed and put into operation.

The developments have been adopted in Donetsk botanical gardens and installations of jointstock company "Donetskoblgas".

Key words: temperature monitoring, heating systems, selfcontained boiler unit.

Размещено на Allbest.ru