автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Энергосберегающие режимы электроприемников усадебных домов с единым энергетическим вводом

АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ-ЭТШЕРСИТЕТ ЙМЕНИ И. И. ПОЛЗУНОВА

РГб од

На правах рукописи

2 5 НОЯ

УЖ 697(075.8), 631.171:621.311

БАСТРОИ Андрей Владимирович-

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ РЕЗйИ аСТТРШРЙЕШЖОЗ. УСАЛЕБНЫХ ЛОМОВ С ЕШЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ВВОДОМ

05.20.02 - Электрификация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук „:

Барнаул 1996

Работа выполнена в Челябинском государственном агроинженерном университете и Красноярском государственном аграрном университете.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Благих В.Т.

Научные консультанты: . кандидат технических наук, член-корреспондент Российской Академии аграрного образования, профессор Кунгс Я.А.,

кандидат технических наук, академик Академии технологических наук РФ Дуглеиок Н.В. ,

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Сошников A.A.,

кандидат технических наук, доцент . Выдрин и. П.

Ведущее предприятие: Красноярскгражданпроект (г.Красноярск)

Защита состоится 25 декабря 1396 г. в 10 часов на заседании специализированного Совета К 064.29.03 в Алтайском государственном техническом университете им. И.К.Ползунова.

С диссертацией иахко ознакомиться в. библиотеке Алтайского государственного технического университета.

Ваши отзывы и замечания по автореферату (в двух экземплярах), заверенные-печатью, просим направлять по адресу: , 656099, г.Барнаул, пр. Ленина, 46, АдтГТУ.

Автореферат разослан " ^ " ^ 1996 г.

Ученый секретарь Совета, кандидат технических наук профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность .теш. В настоящее вреыя. в России шроко ведется проектирование и строительство усадебных домов и.коттеджей с единым энергетическим вводом (ЕЗВ), в которых электрифицированы процессы пизеприготовления, горячего водоснабжения, обогрева, воздухообмена и прочие. Например, только АО "Институт Красноярс-кагропромлроект" в 19^.0-1996 гг. -запроектировано более 200 коттеджей с ЕЭВ (электрический'ввод -3 N. 50 Гц, 380В).

однако широкое использование электрической энергии в заши домах, сдерживается низкой пропускной способностью сельских электрических сетей, большая! расходами энергии на поддержание нормативного микроклимата.

Расчетная нагрузка вводов, питакщях 'линий электропередач (ЛЭП) и на шинах распределительных устройств (РУ) 0.38 кВ трансформаторных подстанций (ГО)' от электроприемников', усадебных-домов или коттеджей с ЕЭВ и их энергопотребление могут быть суцествен-..о снижены за счет регулирования воздухообмена лшлища, использования тепловой энергии удаляемого воздуха путем .■применения тер-мотрансформатерньк установок. (ТТУ), а. такие управления режимами потребления электрической энергии аккумуляционными. устройствами обогрева и горячего водоснабжения.

Реализация каждого из указанных путей- требует- обоснования радаональных режимов энергопотребления, разработки новых.-алгоритмов управления и создания технических- средств, необходимых для их реализации.

• Целью диссертационной работы является снижение энергопот-ребл лия на поддержание 'нормативного ьшфоклкмата усадебных домов и расчетных нагрузок ЕОЗ, ЛЭП и ТП за счет'повышения эффективности функционирования электропрт'ёшиков.

Для достижения цели в райотё'ставились :и решались следушке задачи:..

- исследование., и обоснование. рациональных ^ режимов работы устройств воздухообмена и обогрева для поддержания нормативного мжроклимата в усадебных домах;

- исследование и обоснование.рациональных режимов работы

ЕЭВ;

- разработка и исследование способов и технических средств, позволяющих реализовать рациональные режимы работу ЕЭВ. ЛЗП и

ттт.

- разработка комплекса программ для ПЭВМ типа IBM PC по расчету основных параметров новых технических средств и ж технико-экономической оценки;

- технико-экономическое сравнение разработанных вариантов воздухообмена и обогрева усадебных домов.

Объект исследований: режимы работы ЕЭВ, ЛЗП и ТП при использовании регулируемого воздухообмена, ТГУ в устройствах воздухообмена, устройств аккумуляционного электрообогрева и устройств ограничения мощности вводов в усадебных домах с ЕЭВ.

Предмет научного исследования состоит в установлении взаимосвязи энергетических показателей злектроприемников усадебных домов, ЕЭВ, ЛШ и-ТО от режимов работы электроприемников.

При выполнении работы были использованы следующие основные методы исследования:

- пассивные эксперименты по определению графика нагрузки ЕЗВ и подачи воздуха установки воздухообмена;

- статистические методы обработки и оценки результатов экспериментов;

- имитационное моделирование по определению расхода энергии на поддержание нормативного микроклимата усадебного дома;

- имитационное моделирование по определению экономической эффективности разработанных способов и устройств.

Научная новизна:

- разработаны методика и алгоритм расчета параметров настрой® системы... автоматического управления ССАУ) воздухообменом усадебного дома при : случайном характере изменения расчетного воздухообмена; . „

- разработана методика расчета нагрузок усадебных домов при , использовании устройств ограничения'мощности (У0.М) ЕЭВ;

- установлены области рационального '.-'применения УОМ ЕЭВ в поселках с домами усадебного типа;

- разработаны алгоритмы работы устройств управления воздухообменом, ТТУ воздухообмена и УСМ ЕЭВ;

- разработаны структурные блок-схемы систем автоматического управления воздухообменом, ТТУ воздухообмена и УШ ЕЭВ;

- разработаны и исследоваш технические средства по управ-денк» воздухообменом. ТТУ воздухообмена и УОМ ЕЭВ, новизна которых подтверздева 2 патентами и 3 решениями о выдаче патента на

изобретения.

Практическая ценность:

- разработаны методические рекомендации для проектЕых организаций по снижению энергопотребления усадебных домов с ЕЭЗ;

- разработана энергосберегающая система регулируемого воздухообмена усадебного дома с применением ТТУ;

- разработаны алгоритм работы, структурная блок-схема, принципиальная схема и изготовлен опытный образец УОМ ЕЭВ усадебного дома с аккумуляционным злектрообогревом;

- разработаны алгоритмы функционирования, структурные блок-схемы, принципиальные схемы и изготовлены опытные образцы САУ воздухообменом усадебного дома при случайном законе подключения потребителей■к системе воздухообмена и САУ ТТУ воздухообмена;

- разработан комплекс программ для ПЭВМ типа 1ВМ РС по расчету основных параметров новых технически средств и их технико-экономической оценки;

- результаты работы представляют собой оснозу для реализации комплексного подхода при создании новой техники для обогрева . и воздухообмена усадебных дсмов с ЕЭВ.

Реализация и внедрение результатов работы:

- по результатам исследований разработаны методические рекомендации "Снижение энергопотребления усадебных домов с единым энергетическим вводом за счет повышения эффективности функционирования электроприемников", которые, внедрены в АО "Институт Красноярскагропромпроект";

-.ЕЭВ с УОМ внедрен в с. Лрокино Емельяновского района Красноярского края;

- разработанные электронные таблицы по расчёту_экономической эффективности использования''.новых технических средств снижения энергопотребления усадебных домов вкгшеиы в библиотеку программного обеспечения дисплейного класса экономического факультета КрасГАУ;

- материалы . диссертационной работы, касаояшеся методики расчета параметров настройки САУ воздухообменом усадебного дома и разработанной по этой методике программы для П®.! типа 1ВМ РС. легли в основу учебного пособия, которое используется в учебном процессе кафедры сисгемоэнергетики КрасГАУ при проведении заня-

тий по дисциплинам "Электропривод в сельском хозяйстве" к "Электрооборудование и средства автоматизации сельскохозяйственной техники", курсовом-и дипломном проектировании;

- разработанные программы включены в библиотеку программного обеспечения дисплейного класса энерготехнологического факультета КрасГАУ, а такяе используются на кафедре электротехники Красноярской государственной технологической академии при проведении занятий по дисциплине "Основы электропривода" для студентов факультета автоматизации и робототехники.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и одобрены:

- на научных конференциях Челябинского государственного аг-роиняенериого университета з 1989, 1990, 1991, 1992 гг.;

- на научных конференциях Красноярского государственного аграрного университета в . 1991, 1992, 1993, 1994 гг.;

- на научной конференции Кустанайского сельскохозяйственного института в 1989 г.

На защиту выносятся: . .

- комплекс организационных " и -.технических мероприятий по снижению энергопотребления усадебных домов;

- методика . -И алгоритм расчета параметров настройки системы автоматического управления воздухообменом: усадебного дома;

- методика расчета активных нагрузок усадебных домов, при использовании устройств ограничения мощности Е2В;

- алгоритмы.функционирования САУ воздухообменом, ТТУ воздухообмена и -УОМ'ESE усадебных, домов;

- структурные блок-схемы систем автоматического управления воздухообменом,, ТТУ воздухообмена и УОМ ЕЭВ усадебных домов;

- перспективные технические решения по способам и устройствам управления »злеетроприешш^ами усавебных. домов и ЕЭВ..

Публикация результатов исследований. По результатам исследований *опусджованог; ;рдно учебное пособие, 8 статей, 7 тезисов и 7 информационных, листков. Получено 2 патента на изобретения ■ и 3 решения о выдаче патента.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы (125 наименований, из них 11 на иностранных языках):и 19 приложений. Ее общий объем, без списка литературы и приложений,

составляет 132 страницы машинописного текста, включая 27 рисунков, 10 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Анализ энергопотребления и путей снижения энергозатрат усадебных домов

В главе проведен анализ энергопотребления усадебных домов, который показал, что при использовании ЕЗЗ более 60% здеетроз-нергии. идет на покрытие потоков тепловой энергии через огргвсшэ-щие конструкции и на подогрев проточного воздуха. При этом использование устройств экку>даяшюин6го эдектрообсгрева (УДЭО) приводит к-увеличения расчетной нагрузки ЕЭЗ до 20'кВт.

Проанализированы отечественные и зарубстше публикации,, посвященные вопроса1.! разработки и эксплуатации энергоэфгЪектетных устройств создания микрокЕкаата в гшк зданиях, систем автоматического управления микроклиматом и энергопотреблением элект-роприемникоз зхеащ зданий. Эти вопросы освещены в научных трудах М.Б. Алималеяова. В.Т. Благих. В.Н. Богослосбкого, H.A. Будэко, В.А. Воробьева, B.C. Горбачева, М.Д. Гргазша. H.H. Зуля, Н.С. Каяакина,-Е.Е, Карписа, Ю.М. Когаяаг. В.П. Конечного, А.П. .Ксплу-нова, - С.М. ..Луганского, В.4. Малюгина, B.C. 'Мартыновского, ¡O.A. Матросова, В.В. Морозова. A.A. Назаренко, А.Н. Скаяави. Ю.А. Т&-бунщкова, М.В. Тарнижевского, Я.А.. Тихомирова, U.K. 'Тульчкна, В.М. Усаковского,. Я.Ю. Хроыеца и многих 'других авторов.

Выявлено, что расчетная-нагрузка вводов, 'пнгаапих ЛЗП и ка винах РУ 0. S3 кВ трансформаторных' подстанций от электропркемян-ков 'усадебных домов иди коттеджей с ЕЭВ я их энергопотребление могут быть существенно снижены за счет регулирования, воздухообмена KKSEEsa, ■ использования темовой энергия удаляемого воздуха путем применения ТТУ, а также управления ;'режимами'- потребления электрической энергии устройствами аккумуляционного электрообогрева и горячего водоснабжения.

Управление воздухообменом в современных ггклнх зданиях, в том числе юттедаах, за; рубежом (С52А, Синляндия, C-FT. Швеция и др.) осуществляется путем применения .регулируемых злектропрсто-дов вентиляторов. Однако известные САУ воздухообменом слоила и неудовлетворительны для решения проблемы изменяющейся ступекча-

то, по случайному закону, требуемой подачи вентиляторов.

Повышение эффективности 'использования ТТУ в устройствах воздухообмена усадебных домов связано с решением вопросов управления режимами оттайки и переключения ТТУ с режима нагрева приточного воздуха (зимой) на его охлаждение (летом), энергетической оценки, в комплексе с регулируемым возддаообмеком, баланса тепловой энергии дома и энергопотребления за период обогрева, с учетом природно-климатических особенностей Сибири.

Снижение расчетной нагрузки £ЭВ, ЛЭД 0.38 кВ и ТП связано с решением вопросов управления энергопотреблением электроприемников усадебных доков путем установления их приоритета и ограничения, за счет этого, мощности ЕЖ. Изменение режимов работы злегетроприемкиков домов требует оценки их влияния на ЕЭВ, ЛЭП 0.38 кВ и ТП.

Отсвда вытекает необходимость в разработке энергоеберегэо-ших режимов электроприемников усадебных домов с ЕЭВ, создании систем управления электропрйемвиками, обеспечизадих снижение энергопотребления и расчетной мощности, улучшавши при этом микроклимат в жилище. .

2. Рациональные режимы злестрсяриемников усадебных домов

Рассмотрены возмокные варианты воздухообмена усадебного дома на примере одноэтажного одноквартирного 3-комнатного жилого дома по типовому проекту 183-17-77.8/, который идентичен по планировке аналогичным домам серий 14S и 181.

Установлено, что минимально допустимая кратность воздухообмена жилых помещений составляет 0.3...0.5 ч-1. При этом изменение расчетного воздухообмена отдельных помещений усадебного дома носит случайный характер.

Подача приточного вентилятора, подающего в жилые помещения сыесь ' подогретого наружного и очищенного рециркуляционного воздуха. при изменяющейся по случайному закону потребности LB!, м3/ч иди кг/с, определяется^ по выражению

п

LBi = Lmin + SûLi+Lp. (1)

. i-l

где Ltfîin - минимальный расход приточного воздуха для всех помещений дома,

ЛЦ - увеличение расхода приточного воздуха от минимального до требуемого для 1-го помещения, м3/ч;

Ьр - расход рециркуляционного воздуха, м3/ч; п - количество помещений с регулируемым воздухообменом.

Регулирование подачи приточного и вытяжного вентиляторов производится■ за счет изменения напряжения питания электродвигателей по системе импульсно-фазового управления (СИФУ). Зависимость изменения угловой скорости вращения вентилятора, от напряжения питания электродвигателя определена при совместном решении уравнений механических характеристик вентилятора й электродвигателя с помощью программы для ПЭВМ. Вентилятор изменяет подачу с 79.6 до 254.3 м3/ч при регулировании фазного напряжения электродвигателя от 70 до 220В, что удовлетворяет требуемому диапазону регулирования воздухообмена дома по рассмотренным вариантам.

Для регулирования угловой скорости вращения электродвигателей вентиляторов за базовое принято устройство управления "Кли-матика 1" типа ТСУ-2-КЛУЗ. Управляющим параметром СИФУ устройства "Климатика 1" является сопротивление переменного резистора, расположенного в блоке регулятора, регулирующего угловую скорость вращения электродвигателей приводов вентиляторов в ручном режиме. Требуемая подача приточного вентилятора изменяется ступенчато. по случайному закону, следовательно и значение указанного сопротивления также должно изменяться по случайному закону.

Минимальному расходу приточного воздуха для всех помещений дома ит. м3/ч,. соответствует значение Нтш. Ом (рис. 1), а увеличение расхода приточного воздуха от минимального Ц,т до требуемого для 1-го помещения , м3/ч» производится за счет увеличения сопротивления резистора на значение 1?1. Максимальному расходу Ьщах. определенному го выражении (1). будет соответствовать значение Ртах сопротивления.

Сопротивление каждого резистора Й1. Ом, в соответствии с разработанным нами способом управления электроприводом вентиляционной установки, формируют согласно расходу воздуха через соответствующий приточный воздуховод и определяют по выражению

ЛЬ!

= --:- (1%пах - йтш). (2)

Ьтах ~ Ьщ1п

Режимы работы ТТУ воздухообмена с утилизацией тепловой энергии удаляемого воздуха определяются параметрами наружного воздуха и теплотехническими свойствами ограящаэдих конструкций усадебного дсыа. Установка позволяет иметь три режима работы и несколько вариантов организации воздухообмена.

1. Основной режш. Реями подогрева приточного воздуха за счет утилизации тепловой энергии удаляемого воздуха.

2. Режим рециркуляции. Используется в том случае, когда температура наружного воздуха опускается ниже значения, при котором тепловой энергии, извлекаемой ТТУ из удаляемого воздуха, недостаточно для подогрева наружного воздуха до требуемой температуры. При этой уменьшится расход наружного воздуха и дополнительно используется в качестве приточного предварительно очинённый фильтром воздух из жилых ксшат.

3.. Регшм охлаждения приточного воздуха. При этом ТТУ реверсируется за счет переключения четырехходовых электромагнитных кгаттоЕ.

Мгавюсть потока тепловой энергии, извлекаемой ТТУ из удаляемого из ванной комнаты, уборной и кухни воздуха Ру определяется разностью энтальпий удаляемого и выбрасываемого из ТТУ наружу воздуха при известном расходе воздуха. Энтальпия воздуха I, и2Ш/кг, содерасаяего влагу.;не только в виде пара, но и в виде жидкости (туман) или льда (слег) при его известных параметрах: температуре Т, К, содержании в воздухе пара, вод: и льда - соответственно с1п. сЦ и ¿л. кг/кг, определяется выражением I = Т.+ с1п(2501 + 1.93Т) + 4.16 Г + йл(-335 + 2.1Т). (3)

Выражение для модности потока тепловой энергии,, извлекаемой ТТУ из удаляемого воздуха Ру, кВт, запишется:

П

Ру = (Цпт + 2 йЬ1>(1у - 1Вб) Ю-3, (4)

1-1 -

где 1у - энтальпия удаляемого: воздуха, .-«йж/кг;

¡ее - энтальпия выбрасываемого воздуха, кДж/кг.

При использовании в качестве ТТУ четырех параллельно включенных по воздуху термотрансформаторов (ТТ) ВС 500 с поршневыми компрессорами (ыоаность электродвигателя компрессора Рк = 0.25 кВт, холодопрскзводительность установки РХОл = 0.53 кВт, . кощ-

кость' электродвигателя вентилятора РВан = Q.018 кВт) тепловая энергия, выделяемая на конденсаторе каждого из них, определится: Рт =■ Рк + Рхол + 0.5-рвен. (5)

При работе ТТУ в режиме поочередной оттайки испарителей ТТ . по "бегущей волне", как предложено нами, требуется уточнение коэффициента преобразования термотрансформаторвой установки - Кп. Коэффициент Кп определится по выражения

п

£ PXI^PKI (%зб1 + "Cari) - PTPÍ/PKÍ tori Kn , ------- (6)

П (to6i + -Cotí)

где PTi - тепловая мощность, выделяемая на конденсаторе 1-го ТТ. Вт;

Pki - мощность, потребляемая электродвигателем привода

гамярессора i-го ТТ, Вт; tosí - время работы 1-го ТТ от оттай® до обледенения за

один цикл последовательной оттайки ТТУ, с; тОТ1 - время оттайки 1-го ТТ, с;

п - количество ТТ в ТТУ. пт. Подставляя в выражение (б) энергетические параметры- ТТ, время обледенения и оттайки каждого.из, них - получим действительный коэффициент преобразования ТТУ. Принимая teat - 3300 с. а Тот! = 300 с, для описанной вше ТТУ, Кп Судет равен ЗЛЕ. На рис.2 представлены зависимости мощности потока тепловой энергии Ру. 'извлекаемой ТТУ из удаляемого воздуха от температуры удаляемого воздуха Ту.

.При температуре наружного воздуха вьше 258.9 К (-14.1 °С), при варианте воздухообмена по СНШ 08.01-85 (подача наружного воздуха - во все помещения дома, воздухообмен для яяных помещений - 3 м3/ч на 1 м2 площади, для ванной комнаты - 25 м3^. для уборной - 25 м3/ч. для кухни - не менее 60 м?/ч). ТТУ способна производить больше тепловой энергии, чем требуется для подогрева приточного воздуха. Снижение расхода приточного воздуха до 140.4 м3/ч (подача наружного воздухгГ^ жилые помещения, по СНиП 2.08.01-85, удаление вытяжного воздуха из кухни, ванной и уборной) позволяет понизить указанную величину до 238.3 К (-34.7 °С). Необходимость в использовании доводчика для подогрева при-

точного воздуха при температуре наружного воздуха ниже 235'. 3 к отпадает при переходе системы воздухообмена на вариант с рециркуляцией. Расходы наружного и рециркуляционного воздуха равны -89.4 м3/ч (в целом - одноразова! кратность воздухообмена дома). При использовании ТТУ, состояцей из трех термотрансформаторов ВС 500, указанные температуры будут составлять 267.4 и 252 К (-5.6 и -21 °С соответственно), и доводчик не требуется.

В результате оценки теплоэнергетического баланса ус дебкого дома установлено:

- потребление электроэнергии на воздухообмен и обогрев усадебного дома при использовании регулируемого воздухообмена, в сочетании с ТТУ, снияается, по сравнению с естественным воздухообменом, со 14.6.33 до 65.33 ГДк;

- расчетная мощность ЕЭВ изменяется от 7 (при использовании У ОМ) до 22 кВт (при аккумуляционном электрообогреве), в зависимости от вариантов обогрева, воздухообмена и горячего водоснабжения дома, а также от способа управления указанные электропри-еаниками.

Проведенный анализ схем электроснабжения поселков с домами усадебного типа показал, что предельно допустимое количество усадебных домов, подключаемых к подстанциям с трансформаторами 100, 160, 250, 400 и 620 кВА, при использовании УОМ ЕЭВ для управления режимами' энергопотребления электроприемников по приоритетному принципу, как предложено нами,. увеличивается на 22 ... 40 г.

Для проеотирования схем электроснабжении поселков усадебных домов определены зависимости изменения удельных потерь напряжения и предельно допустимые по потерям напряжения расстояния от числа усадебных домов для различных расчетных нагрузок ЕЭВ при свободном графике электропотребления и при использовании УОМ (приведены на рис.3).

3. Алгоритмы и структурные схемы управления электроприемниками усадебных домов

Разработан алгоритм расчета параметров настройки САУ воздухообменом (рис.4), реализованный в виде программы для ПЭВМ. Алгоритмы настройки и работы САУ воздухообменом позволяют разработать и изготовить САУ (конструктивные особенности защищены патентом РФ), установить расчетные параметры и автоматически уп-

разлить воздухообменом усадебного доаа в зависгаюсти от изменяющейся потребности. Структурная схе^а САУ и ззааФчкка подачи воздуха вентилятора приведены на рис.5, б.

В диссертации приводятся алгоритм функционирования и структурная схема САУ ТТУ воздухообмена, позволяйте изготовить САУ ТТУ воздухообмена (ког^трукшшые особенности защипни патентом РФ). САУ повышает эффективность работа ТТУ за счет использования ее в режимах охлаяяения и нагрева приточного воздуха, автоматического переключения режима работы (с схдагйенкя на нагрев и наоборот) и оттайки обмерзатак испарителей ТТ по "бегущей волне". Приведены структурная, схема устройства управления злектрсприеи-никами усадебного дока и алгоритм ее работы, которые позволяю? изготовить устройство ограничения мощности- ЕЗЗ (на конструктив-' ные особенности получено полссштельвое репение на патент РФ)-, провести его настройку- Устройство измеряет уровень тиса, потребляемого электроприемкишш. работающими по свободвоиу графику и, в зависимости от него, дает разрешение на вкйзчеяие требуеко-го числа УАЭО, включаемых. по принципу "бегущих огней".

4. Работа устройств управления злектропркешпжаыи усадебко--го дсма в производственных условиях

В усадебном доме в с. Дрогашо Емельяновского района Красноярского края проведен эксперимент по определенко воздукоо&.'зна усадебного дома с САУ воздухообменом с учетом действительного отклонения напряжения в сети.. В качестве гипотезы была выдвинута статистическая "гипотеза о том, что.результаты проведенного эксперимента, при уровне значимое®!» 4=0.05, подЯвер^лййт результаты теоретических исследований. В качестве критерия установления достоверности различий между сравниваемыми теоретическими и экспериментальными величинами принят Р-критерий.

Расчетная величина Г-критерия после статистический обработки результатов выборки из 25 экспериментов составляет 1.32. Определенное по таблицам значение Р-критерия при д-=0;05 составляет 1.о1. С доверительной вероятностью 95Х можно предположить, что установленные теоретические зависимости не противоречат действительности и могут быть использованы при проведении практических расчетов.

Производственные испытания ЕЭВ с УОМ показали, что коэффициент заполнения графика нагрузки ЕЭВ составляет 0.62...0.84.

- IS -

При установленной мощности ЕЭВ 9.5 кВт работа УАЗО, с точки зрения поддержания нормативного микроклимата, удовлетворяет жильцов дома.

5. Определение эффективности применения устройств управления злектроприемниками усадебного дома

Методика технико-экономической оценки по приведенным затратам (с учетом замыкающих затрат на энергоносители) и по потребительским ценам на энергоносители для рассмотренных i риантов создания нормативного микроклимата реализована в виде электронных таблиц для ПЭВМ (EXCEL 5а в среде Windows З.Х). Технико-экономическое сравнение восьми вариантов создания нормативного микроклимата в помещениях усадебного дома по критерию минимума приведенных затрат показало, что варианты естественного воздухообмена с использованием твердотопливной котельной для обогрева и принудительного регулируемого воздухообмена с ТТУ, обогревом дома от УАЭО, при использовании УШ ЕЭВ. примерно равноценны. Однако увеличение удаленности потребителя от топливной базы приводит к увеличение приведенных затрат, первого из них. Для жильцов дома, при существующих тарифах на электроэнергию и уголь предпочтительнее является последний вариант.

Использование УОМ ЕШ при комбинированном обогреве с принудительным воздухообменом позволяет снизить приведенные затраты, ло сравнению с естественным воздухообменом и электрообогревом дома, в 1:73 раза. Указанный вариант может быть принят за основной при проектировании усадебных домов, при дальнейшем насыщении домов САУ воздухообменом и ТТУ с САУ.

Основные выводы и результаты исследований

1. Использование ЕЭВ в усадебных домах и коттеджах сдерживается в связи с низкой пропускной способностью сельских электрических сетей и;большими расходами энергии на поддержание микроклимата.

2. в результате исследований режимов работы установки воэ-духообмена усадебного доыа установлено, что при изменяющейся по случайному закону готребности воздухообмена применение предложенного способа управления электроприводами приточного и вытяжного вентиляторов позволяет поддерживать воздухообмен в диапазоне 79.6 до 254.З ы3^. при этом отклонение действительного воздухообмена от расчетного не превышает 5 7..

3. В результате исследований режимов работы ТГУ воздухообмена установлено, что регулирование воздухообмена усадебного дома в требуемом диапазоне от 89.4 до 250.4 м3/ч. позволяет использовать ТТУ для нагрева и охлаждения приточного воздуха в диапазоне наружных температур для климатических условий Сибири, при этом установленная мощность установки для подогрева приточного воздуха уменьшается в 3.9 раза, а энергозатраты на микроклимат, по сравнению с естественным воздухосбменом, уменьшаются в 2.2 раза.

4. Использование предложенного принципа оттайки ТТУ путем реверсирования ТТ по "бегущей волне" и автоматического переключения ТТУ с нагрева приточного воздуха на его охлаждение, в зависимости от температуры наружного воздуха, позволяет производить оттайку испарителей ТТ и переключение режима работы установки без остановки ТТУ, при этом коэффициент преобразования ТТУ практически не снижается и составляет 3.02 ... 3.16.

5. В результате исследований режимов работы ЕЭВ усадебного дома установлено, что регулирование потребления электроэнергии электроприемниками усадебного дома по приоритетному принципу, осуществляемому разработанным устройством ограничения мощности ЕЗВ, позволяет снизить расчетную мощность ЕЗВ в 2.6 раза, по сравнению с режимом работы злектроприемниксв по свободному графику.

6. В результате проведенного расчета предельно, допустимого количества усадебных домов, подключаемых к типовым ТП. по разработанной методике расчета нагрузки ЛЗП 0.38 кВ и РУ - 0.38 кВ от злектропряемников усадебных домов при использовании УОМ ЕЭВ, установлено, что использование УОМ при ЕЭВ 7 кВт позволяет подклг-чать к ТП на 22...40% больше домов, чем при свободном графике потребления электроэнергии, что при известных, полученных в результате расчетов, зависимостях изменения удельных потерь напряжения и допустимой длшш линий от числа домов для проводов А25...А95 при использовании УОМ для разных мощностей'ЕЭВ, позволяет проектировать схемы электроснабжения поселков усаяебных домов для новых расчетных нагрузок.

7. Проведенные испытания САУ воздухообменом в экспериментальном усадебном доме с УОМ ЕЭВ показали, что режимы САУ описываются установленными теоретическими зависимостями с вероят-

ностью 95 X. Производственные испытания ЕЭ8 с УОМ показали, что коэффициент заполнения. графика нагрузки ЕЭВ составляет 0.62...0.84.

8. Разработанная методика технике-экономической оценки по приведенным затратам (с учетом замыкающих затрат на энергоносители) и по потребительским ценам на энергоносители для вариантов создания нормативного микроклимата, реализованная в. виде электронных таблиц для ПЭВМ, позволяет проводить технико-экономическое. сравнение вариантов создания нормативного микроклимата в помещениях усадебного дома по критерий минимума приведенных затрат. Одним из результатов применения методики явилась оценка степени предпочтительности варианта принудительного регулируемого воздухообмена с ТТУ, обогревом дома от УАЭО, при использовании УСМ ЕЗВ, по сравнению с естественным воздухообменом и применением твердотопливной котельной, которая показала, что они примерно равноценны. Однако, увеличение удаленности потребителя от топливной базы .приводит к увеличению приведенных затрат второго. Лля жильцов дома, при существующих тарифах на электроэнергию и уголь, предпочтительнее является первый из вариантов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Бзстрон A.B., Корабдев В.А., Липнягова Л.В. Комплексная электрификация и автоматизация усадебного дома-термоса с единым энергетическим вводом // Студент и научао-тех-:ический прогресс: Тез. докл. к краевой конференции 11 мая 1984 г. / Красноярский краевой совет НТО. - Красноярск, 1984. - С.8.

2. Бастроя A.B., Сухалетов И.П. Применение теплохолодшгьных установок ТХУ-14 в устройствах обогрева усадебных домов'с единым энергетическим вводом // Молодежь - аграрному производству: Тез. докл. регионал. научно-техн. конф. / краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 1991. - С. 18-19.

3. Бастрон A.B. Расчет эффективности использования термот-рансфорыаторов . в устройствах обогрева и воздухообмена усадебных домов с единым энергетическим вводом // Молодежь - аграрному производству: Тез. докл. регионал. научно-техн. конф. - Красноярск, 19S1. - С.14-15.

4. Бастроя A.B., Кунгс Я.А. Устройство управления оттайкой

термотрансформаторных установок: йнформ. листок. К 170-33. -Красноярск: ЦНТИ, 1903. - 5с.

5. Бастрон A.B., Куягс Я.А. Термотрансформаторные установки в устройствах обогрева зданий // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1393. - N 9. - С.19-20.

6. Бастрон A.B., Благих В.Т., Кулаков Н.В., Юрченко е.В. Устройство ограничения мощности, потребляемой усадебными домами (коттеджами) с единым энергетическим вводом: Информ. листок N 153-93. - Красноярск: ЦНТИ, 1993. - 4с.

7. Бастрон A.B. Снижение расчетной нагрузки усадебных дсмоб с единым энергетическим вводом // Наука - сельскохозяйственному производству: Тез. науч. конференции / Краснояр. гос. аграр. ун-т.- Красноярск, 1993. - С.53-54.

8. Бастрон A.B. Устройство ограничения мощности, потребляемой усадебными домами (коттеджами) с единым энергетическим вводом при водяном аккумуляционном обогреве: Информ. листок N 253-93. - Красноярск: ЦНТИ. 1993. - 4с.

9. Бастрон A.B.. Кунгс Я,А. Управление режимами работы термотрансформаторных установок, используемых'в устройствах воздухообмена и обогрева зданий // Промышленная энергетика. - 1994. -N 4. - C.25-2S.

10. Аверьянов А.Д.. Бастрон A.B.. Кунгс Я.А. Снижение расчетной нагрузки усадебных домов путем ограничения мощности единого энергетического ввода Промышленная энергетика. - 1994. -N 9. - С.32-36.

11. Бастрон A.B., Кулаков Н.В., Греб A.A., Овсянкин Е.А., Яковлев С.М., Голубков C.B. Способ регулирования воздухопроизво-дительности вентиляционной установки: Информ. листок N 83-94. -Красноярск: ЦНТИ. 1994. - Зс.

12. Бастрон A.B., Кунгс Я.А.. Аверьянов л.Д. Управляемый аккумуляционный водяной электрообсгрев усадебных домов для выравнивания графика нагрузки ТП 10/0.4 кВ: йнформ. листок ii 593-94. - Красноярск: ЦНТИ. 1994. - 4с.

13. Бастрон A.B., Кунгс Я.А.. Шляпин В.Е. Устройство управления электротепловыми аккумулирующими системами с^огрева усадебных домов (коттеджей) для выравнивания графика нагрузи? ТП 10/0.4 кВ: йнформ. листок N 594-94. - Красноярск: ЦНТИ. 1994. -5с.

14. Патент на изобретение 2006758 (РФ). Устройство управления термотрансформаторной установкой /Бастрон A.B., Бастрон Т.Н., Силантьева E.H., Сухадетов И.П. - Опубл. в БИ., 1994, N2.

15. Бастрон A.B.. Рожнев И.А., Рыбин В.Е. Управление воздухообменом усадебных домов (коттеджей). при расчете ' характеристик электроприводов вентиляторов на ПЭВМ IBM PC/XT/AT: Инфор. листок К 720-94. - Красноярск: ПНТИ, 1994. - 5 с.

16. Бастрон A.B., Благих В.Т. Устройство ограничения мощности, потребляемой усадебными домами с единым энергетическим вводом // Вестник-Челябинского государственного агроинженерного университета. - 1994. - С.47-49.

17. Бастрон A.B., Костюченко Л.П. Анализ системы электроснабжения сельских поселков с домами усадебного типа // Наука -сельскохозяйственному производству: Тез. науч.' конференции/ Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 1995. - С.87.

18. Бастрон A.B., Кунгс Я.А.. Энергосберегающая система автоматического управления воздухообменом усадебного дома // Наука - сельскохозяйственному производству: Тез. науч. конференции/ Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск. 1995. - С.90-91.

19. Патент на изобретение 2031323 (РФ). Способ управления электрсприводом вентиляционной установки / Бастрон A.B., Бастрон Т.Н., Давыдов В.А. - Опубл. в Б.И., 1995, N8.

20. Бастрон А.В., Кулаков Н.В. Автоматическое управление подачей вентиляторов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1995. - N5-6. С.17-19.

21. Бастрон A.B., Гоф'М.Г., Куков Ю.А. Пути и технические средства снижения энергопотребления усадебных домов с единым энергетическим вводом // Студент, наука и цивилизация: Тез. докладов краевой студенч. науч.-техн. конференции / Краснояр. краевое отделение Фонда науч.-техн.,- инновацион. и творч. деятельности молодежи. - Красноярск, 1995. - С.126.

22. Бастрон A.B..Костюченко Л.П. Электроснабжение сельских поселков с домами усадебного типа при ограничении мощности единых энергетических вводов // Межвузовский сборник научных трудов. Раздел 1. Энергетика и электрификация. Раздел 2. Гуманитаризация обучения в высшей школе / Под общ. ред. O.K. Никольского и Н.й. Большовой; Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. -Барнаул: Изд-во АдтГТУ. - 1995. - С.63-71.

23. Бастрон A.B., Костюченко Л.П., Кунгс Я.А. Управление режимами работы электроприемников усадебных домов (коттеджей; с единым энергетическим вводом с учетом температуры наружного воз духа // Межвузовский сборник научных трудов. Раздел 1. Энергетика и электрификация. Раздел 2. Гуманитаризация обучения в высшей школе / Под общ. ред. О.К- Никольского и Н.И, Бельковой; Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АдтГТУ. : 1995. - С.140-148.

24. Бастрон A.B., Кунгс Я.д., Рожнев И.А. Управление воздухообменом усадебного дома (коттеджа) при случайном законе подключения потребителей к системе воздухообмена помещений // Промышленная энергетика. - 1995. - N 12: - С.37-41.

25. Бастрон A.B., Кунгс-Я. А., Лысенко A.A., Рожнев И.'А.. Цугленок Н.В. Применение ПЭВМ при проектировании электроприводов сельскохозяйственного производства / Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск! 1996. - 41 с.

26. Положительное решение по заявке на патент ГО N9X55765 от 29.03.95 т. Устройство управления термотрансформаторкой установкой /Бастрон A.B., Кунгс Я.А.

27. Положительное р пение по заявке на патент PS N93013568 от 15.02.96 г. Устройство управления электроприемниками / Бастрон A.B., Благих В.Т., Кунгс Я.А.

28. Положительное решение по заявке на патент N93050845 от 26.09.96 г. Споссб работы.аккумуляционного электрообогрева и устройство управления для его осуществления / Бастрон A.B., Благих В.Т.. Бенц В.А.

Рис.1. Зависимость угловой скорости вращения вентилятора о' сопротивления регулировочного резистора СИФУ

Ру,

кВт

2 \-----:--—и——.. ......I.-,—;-

288 291 294 297 300 Ту, К

Рис.2. Зависимости Ру от Ту при влажности: удаляемого воздуха 60 X, 75 % и 90 X соответственно: 1, 2. 3 - при температуре выбрасываемого воздуха Твй-273 К; 4, Б, 6 - яри 3 К, 100 X конденсации влаги и замерзании ёе в лед (1У~250..1 ы3/-«.-:

Дпом

Рис.3. Зависимости длины ЛЭП 1 и удельных потерь напряжения ЛУ от числа домов при использовании УОМ ЕЗВ. Мощность устройств воздухообмена и обогрева 7 кВт

Рис,4. Блок-схема алгоритма расчета параметров настрою® САУ. воздухообменом

Окончание ряс.4

50Гц, 380В "ЧСиагатака 1" '

Рис.5. Структурная блок-схема схема САУ зоздухоойзгвом из базе устройства "Клкматика":

ЕП - блок переключателя; ВС - блок силовой; БУ - блок управления; ГШ - источник питания; СРС - система регулирования и сигнализации; УИ - усилитель ¡шпульсов; СИФУ - система .кипульсно-фа-зового управления; ВР - блок регулятора; Б? - перекгичатаяь режимов; ЗПВВ - зздатчик. подачи воздуха вентиляторе

К переключателю режимов САУ

А Ж ф

< 1

Кт1п.2

■

ЗОп

Кп.2

ЗОп ■

с

-!

Кп.1 }

Кгпт.1

¿01

В1-.2

—£——£

Кпод

Рис.6. Структурная схема задатчика подачи воздуха вентилятора САУ воздухообменом; >

1?сд - резистор сдвига (установка минимального значения выходного .напряжения);

йпт - резистор установки минимального воздухообмена усадебного дома;

)?1..,Кпрезисторы для установки требуемой подачи а каждом из п помещений;

Кг.од - подстроечный резистор

Зодписано в печать 1.11.96 г. Заказ N ¿¿9

гормат 60*84/16

Объем I Т^п.л. Тираж 100 зкз.

Информационно-издательская служба

Красноярского государственного аграрного университета

560049, Красноярск, ул.Ленина, 117