Влияние лучистой системы отопления на теплоизолирующие свойства покрытий производственных зданий и сооружений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.03, кандидат технических наук Давлятчин, Рустам Русланович

• Давлятчин, Рустам Русланович
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Давлятчин, Рустам Русланович

АННОТАЦИЯ.

СОДЕРЖАНИЕ.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СОКРАЩЕНИЙ, ИНДЕКСОВ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

ГЛАВА 2. ТЕПЛОЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА ПОКРЫТИЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ.

2.1. ТЕПЛОВЛАЖНОСТНЫЙ РЕЖИМ ПОКРЫТИЙ.

2.2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕПЛОВЛАГОЗАЩИТНЫХ ТРЕБОВАНИЙ.

ГЛАВА 3. НЕСТАЦИОНАРНЫЙ ТЕПЛООБМЕН ГАЗОВЫХ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ С МНОГОСЛОЙНОЙ

КОНСТРУКЦИЕЙ КРОВЛИ.

3.1. ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ НЕСТАЦИОНАРНОГО ОДНОМЕРНОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА В ОДНОРОДНОМ ФРАГМЕНТЕ МНОГОСЛОЙНОЙ КОНСТРУКЦИИ

КРОВЛИ.

3.2 ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ТЕПЛОПЕРЕНОСА ИТЕРАЦИОННО-ИНТЕРПОЛЯЦИОННЫМ МЕТОДОМ.

3.3. ЛУЧИСТО-КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМ

ЛУЧИСТОГО ОТОПЛЕНИЯ.;.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КРОВЕЛЬ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние лучистой системы отопления на теплоизолирующие свойства покрытий производственных зданий и сооружений»

Актуальность работы. Активная техническая политика теплоэнергоресурсосбережения, начавшаяся в начале 90-х годов, послужила причиной масштабного внедрения радиационной системы отопления [1]. Так, для отопления корпусов одноэтажных промышленных предприятий больших объемов повсеместно производилась замена конвективной системы отопления на лучистую (радиационную), с использованием газовых инфракрасных излучателей (ГИИ).

В свою очередь, ограждающие конструкции эксплуатируемых промышленных зданий, рассчитанные с учетом традиционных конвективных систем отопления, оставались без изменения.

В настоящее время, по различным оценкам специалистов, износ кровельного ковра промышленных предприятий приблизился к критическому уровню. Это обусловлено, прежде всего, работой кровли в широком диапазоне температур, не исключая значений температур ниже точки росы и значений, превышающих максимально допустимые температуры.

Проблема теплоэнергоресурсосбережения при отоплении производственных зданий не может быть решена исключительно за счет экономии энергетических ресурсов при использовании радиационной системы отопления без учета влияния систем лучистого отопления на теплотехнические свойства покрытий.

Кроме решения вопросов о создании оптимальных условий микроклимата в рабочей зоне и экономии топливно-энергетических ресурсов при использовании газовых инфракрасных излучателей, необходимо уделять внимание отдельным аспектам лучистого отопления, в частности, сложному процессу лучисто-конвективного-теплообмена с многослойной конструкцией кровли.

Цель работы: создание рекомендаций эксплуатирующим организациям при внедрении лучистой системы отопления, а также проектным организациям при проектировании вновь строящихся зданий с лучистой системой отопления по устройству или реконструкции существующих конструкций кровель, оптимальному размещению ГИИ по высоте с учетом излучения в верхнюю зону, выбору конструкции и единичной мощности ГИИ.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

• разработать физико-математическую модель процесса нестационарного теплопереноса через многослойную конструкцию кровли при условии лучисто-конвективного теплообмена с ГИИ и численно показать ее состоятельность;

• получить эмпирические зависимости, позволяющие определить влияние лучистого отопления на теплозащитные свойства покрытий, при помощи экспериментальных исследований тепловлажностного состояния кровли и теплообмена газовых инфракрасных излучателей с многослойной конструкцией кровли производственных зданий.

Научная новизна диссертационной работы:

• впервые изучено влияние тепловой радиации ГИИ на теплотехнические свойства покрытий производственных зданий;

• для исследования влияния систем лучистого отопления на многослойные конструкции кровель разработан и опробован теоретико-экспериментальный метод, позволяющий в зависимости от интенсивности лучистого теплообмена определять тепловое состояние кровель, а также находить из решения обратной задачи эффективный коэффициент теплоотдачи на ее внутренней поверхности;

• разработан новый комплексный метод проведения теплотехнического тепловизионного измерения влияния ГИИ на теплозащитные свойства покрытий;

• разработаны рекомендации по выбору вида и типа покрытия производственного здания при радиационной системе отопления.

Практическая значимость работы заключается в эффективном внедрении результатов теоретико-экспериментальных исследований.

Реализация результатов работы: на основании теоретико-экспериментальных исследований обоснована необходимость реконструкции и реконструированы существующие кровли ряда производственных зданий; отдельные положения диссертации включены в курс лекций по строительной теплофизики.

На защиту выносятся:

• физико-математическая модель, описывающая процесс нестационарного теплопереноса через многослойную конструкцию кровли при условии лучисто-конвективного теплообмена с ГИИ;

• методика экспериментальных исследований по определению эмпирических зависимостей, отражающих влияние лучистого отопления на теплозащитные свойства покрытий;

• рекомендации по устройству и реконструкции кровель производственных зданий и сооружений, отапливаемых радиационной системой отопления.

Результаты исследований, включенные в диссертацию, базируются на аналитической теории теплопроводности, математической физике, математическом моделировании, метрологии и метрологическом эксперименте, на результатах научно-исследовательских работ.

Достоверность результатов подтверждается обоснованием принятых допущений при проведении теоретических и экспериментальных исследований и обеспечена:

• использованием современных методов проведения экспериментальных исследований на основе поверенного сертифицированного измерительного оборудования;

• сравнением результатов, полученных численными и экспериментальными методами;

• сопоставлением полученных результатов с результатами других исследователей.

Апробация работы в виде докладов проходила на следующих конференциях: Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири», г. Тюмень, 2008 г.; научная конференция молодых ученых, аспирантов и соискателей ТюмГАСУ, 2008 г., 2009 г.; Ill Международная научно-техническая конференция «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции», г. Москва, 2009 г.

В приложении представлены программа расчета теплового состояния многослойной конструкции кровли на языке Фортран, а также документы, подтверждающие внедрение полученных результатов в практику.

Заключение диссертации по теме «Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение», Давлятчин, Рустам Русланович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан и опробован теоретико-экспериментальный метод, позволяющий в зависимости от интенсивности лучистого теплообмена определять тепловое состояние кровли, а также находить из решения обратной задачи эффективный коэффициент теплоотдачи на ее внутренней поверхности.

2. Разработан новый комплексный метод проведения теплотехнического тепловизионного измерения влияния ГИИ на теплозащитные свойства покрытий.

3. Разработаны и реализованы рекомендации по выбору вида и типа покрытия производственного здания при радиационной системе отопления.

4. При разработке проектной документации на строительство или реконструкцию покрытий производственных зданий и сооружений необходимо учитывать тип системы отопления данных объектов.

5. Кроме решения вопросов о создании оптимальных условий микроклимата в рабочей зоне и экономии топливно-энергетических ресурсов при использовании газовых инфракрасных излучателей, необходимо уделять внимание отдельным аспектам лучистого отопления, в частности, сложному процессу лучисто-конвективного теплообмена с многослойной конструкцией кровли.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Давлятчин, Рустам Русланович, 2009 год

1. Мачкаши, А. Лучистое отопление / А. Мачкаши, Л. Банхиди; под ред. В.Н. Богословского, Л.М. Махова. М.: Стройиздат, 1985. - 464 с.

2. Маслов В.В. Патент RU2200808. Способ отопления помещения. Москва, 2001.

3. Козлов, И.В. Научно-техническая конференция «Строительная физика в XXI веке» / И.В. Козлов // «Строительные материалы». М.: 2006. с. -75.

4. Блох, А.Г. Основы теплообмена излучением / А.Г. Блох. — М.: Госэнергоиздат, 1967, —331 с.

5. Сперроу, Э.М. Теплообмен излучением / Э.М. Сперроу, Р.Д. Сесс. — М.: Энергия, 1971. 282 с.

6. Родин, А.К. Газовое лучистое отопление / А.К. Родин. — Л.: Недра, 1987.- 191 с.

7. Кутателадзе, С.С. Основы теории теплообмена / С.С. Кутателадзе. — М.: Атомиздат, 1979. 415 с.

8. Брюханов, О.Н. Радиационно-конвективный теплообмен при сжигании газа в перфорированных системах / О.Н. Брюханов. — Л.: ЛГУ, 1977. -238 с.

9. Исаченко, В.П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел. 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергия, 1975. - 488 с.

10. Михайлова, Л.Ю. Разработка методики расчета радиационного отопления зданий производственного назначения: диссертация канд. техн. наук / Л.Ю. Михайлова. — Тюмень: ТюмГАСА, 2004. 113 с.

11. Зиганшин, Б.М. Снижение энергетических затрат в системах отопления производственных объектов радиационными трубами: диссертация канд. техн. наук / Б.М. Зиганшин. Казань: КазГАСУ, 2006. - 163 с.

12. Патент RU2084762 Горелка инфракрасного излучения. Жебрак Ю.А.1994.

13. Патент RU2172453 Излучатель тепловой энергии. Зяблов В.А., Атаров М.Н., Капралов О.В. г. Королев. 1999.

14. Патент RU2127849 Радиационная горелка Барыбин Н.Ф. Красильников Е.Ю., Мягков К.Г., Якушин М.И. Москва. 1997.

15. Богомолов, А.И. Газовые горелки инфракрасного излучения и их применение / А.И. Богомолов. — М.: Издат. лит. по стр-ву, 1967. — 255 с.

16. Брюханов, О.Н. Радиационный газовый нагрев / О.Н. Брюханов, Е.В. Крейнин, Б.С. Мастрюков. Д.: Недра, 1989. - 296 с.

17. Юренева, В.Н. Теплотехнический справочник / В.Н. Юренева, П.Д. Лебедева. Т.2. - М.: Энергия, 1975. - 744 с.

18. Эстеркин, Р.И. Теплотехнические измерения при сжигании газового и жидкого топлива / Р.И. Эстеркин, А.С. Иссерлин, М.И. Певзнер. — Д.: Недра,1981.-424 с.

19. Григорьева, В.А. Тепло и массообмен теплотехнический эксперимент: справочник / В.А. Григорьева, В.М. Зорина. — М.: Энергоиздат,1982.-512 с.

20. Геращенко, О.Н. Тепловые и температурные измерения: справ, руководство / О.Н. Геращенко, В.Г. Федоров. Киев.: Наукова Думка, 1965. -304 с.

21. Осипова, В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена / В.А. Осипова. М.: Энергия, 1979 - 319 с.

22. Абрамова, Е.В. Комплексный тепловизионный контроль фактических теплотехнических показателей зданий. / Е.В. Абрамова, О.Н. Буданин // Строительные материалы. — 2004. №7. - с. 10-13.

23. Лездин, Д.Ю. Практика применения тепловизионного контроля в строительстве / Д.Ю. Лездин // АВОК. 2005. - №7. - с. 64-66.,

24. Шиванов, В.В. Обеспечение теплового режима производственных помещений системами газового лучистого отопления: диссертация канд. техн. Наук / В.В. Шиванов. Нижний Новгород: ННГАСУ, 2007. - 135 с.

25. Рекомендации по применению систем обогрева с газовыми инфракрасными излучателями. — М., 2006. 10 с.

26. Патент RU2225925 Покрытие Зельманович Я.И., Могилевский В.Д., Герцен В.Ф.

27. Ильинский, В.М. Строительная теплофизика / В.М. Ильинский. М.: Высш. шк., 1974. - 320 с.

28. Шпайдель, К. Диффузия и конденсация водяного пара в ограждающих конструкциях / К. Шпайдель. М.: Стройиздат, 1980. - 48 с.

29. Жолобов, A.J1. Формирование конкурентоспособных многокритериально оптимизированных технологических решений по ремонту многослойных кровель зданий: автореферат диссертации докт. техн. наук / A.JI. Жолобов. Ростов Н/Д - 2007. - 38 с.

30. Фокин, К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий / К.Ф. Фокин; под ред. Ю.А. Табунщикова, В.Г. Гагарина. 5-е изд., пересмотр. - М.: АВОК-ПРЕСС, 2006. - 256 с.

31. Гришин, A.M. Итерационно-интерполяционный метод и его приложения / A.M. Гришин, В.И. Зинченко, К.Н. Ефимов, А.Н. Субботин, А.С. Якимов. — Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. — 318 с.

32. Гришин, A.M. Решение некоторых обратных задач механики реагирующих сред / A.M. Гришин, В.И. Зинченко, А.Я. Кузин, С.П. Синицын, В.Н. Трутников. Томск: : Изд-во Том. ун-та, 2006. — 418 с.

33. Хуторной, А.Н. Теплозащитные свойства неоднородных наружных стен зданий / А.Н. Хуторной, Н.А. Цветков, А.Я. Кузин. — Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2006. 287 с.

34. Кузьмин, П.П. Процесс таяния снежного покрова / П.П. Кузьмин. -JL: Гидрометеоиздат, 1961. — 346 с.

35. Богословский, В.Н. Строительная теплофизика / В.Н. Богословский.- М.: Высшая школа, 1970. — 376 с.

36. Эккерт, Э.Р. Теория тепло- и массообмена / Э.Р. Эккерт, P.M. Дрейк.- J1.: Госэнергоиздат, 1961. — 680 с.