автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Комбинированные системы теплоснабжения, сочетающие традиционные и возобновляемые источники энергии

003484305

На правах рукописи

Сотникова Ксения Николаевна

КОМБИНИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ, СОЧЕТАЮЩИЕ ТРАДИЦИОННЫЕ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Специальность 05.23.03 — Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование

воздуха, газоснабжение и освещение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 6 НОЯ 2009

Воронеж - 2009

003484305

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет».

Зашита диссертации состоится 17 декабря 2009 г. в 10 час. на заседании диссертационного совета Д 212.033.02 при Воронежском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 394006 г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, д. 84, корпус 3, аудитория 3220, тел. (факс): (4732) 71-53-21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан 13 ноября 2009 г.

Ученый секретарь

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Муратов Александр Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Шитов Виктор Васильевич;

кандидат технических наук, доцент Лушникова Елена Николаевна

Ведущая организация:

Курский государственный технический университет (г. Курск)

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В зависимости от вида используемой энергии все системы теплоснабжения (СТС) мог}т быть классифицированы следующим образом: традиционные (использующие в качестве топлива невозобновляемые источники тепловой энергии — газ, мазут, твердое топливо и т.п.); нетрадиционные (использующие энергию возобновляемых источников -солнца, грунта, рек, ветра и т.п.); комбинированные (сочетающие в себе в том или ином соотношении два предыдущих типа систем).

Анализ опубликованных теоретических и экспериментальных исследований возобновляемых источников энергии (ВИЭ) позволил сделать вывод об энергетической и экономической перспективности для России совместного использования в комбинированных системах теплоснабжения (КСТС) двух разнородных возобновляемых источников - солнечной и грунтовой энергии. Благодаря своим естественным свойствам, в случае дефицита тепловой энергии традиционных источников, эти два вида ВИЭ позволяют осуществить взаимную компенсацию друг друга и сгладить неравномерность теплопотребления.

Солнечные и грунтовые источники энергии в тепловом отношении относятся к низкопотенциальным системам. Указанное обстоятельство обуславливает целесообразность включения в схемы КСТС объектов жилого и промышленного назначения специальных трансформаторов потенциала тепловой энергии, в качестве которых применяются ТН.

Значительный вклад в развитие научного обеспечения этого направления был сделан зарубежными учеными Р. Гордоном, Ж. Лундом, Л. Николе, Л. Рибахом, Г. Форх-геймером, К. Шпоссером и российскими учеными В. Н. Богословским, Г. П. Васильевым, Ю. В. Голевинским, Ю. П. Коротаевым, Б. Л. Кривошеиным, Б. Н. Новаковским, Б. Н. Курицыным, А. Н. Ложкиным, А. В. Лыковым, Е. С. Мартыновским, Н. И. Никитиной, Е. Я. Соколовым, Ю. А. Табунщиковым, X. Р. Хакимовым, Е. П. Шубиным и др.

Актуальность темы. Переход к широкому внедрению КСТС сдерживается в нашей стране, с одной стороны, рядом объективных обстоятельств: кризисным состоянием национальной экономики, искаженной тарифной политикой и структурой цен на энергетические ресурсы, преобладанием централизованного теплоснабжения.

С другой стороны, серьезным препятствием, сдерживающим внедрение КС'ГС, является фактическое отсутствие математического, программного и методического обеспечения для разработки таких систем в почвенно-климатических условиях России.

Этим обусловлены значимость и актуальность темы исследования.

Диссертационная работа выполнялась в рамках научного направления «Научно-технические проблемы развития централизованного и автономного теплоснабжения в современных условиях».

Цель работы - разработка схем КСТС, включающих в себя традиционные и возобновляемые источники энергии солнца и грунта.

Задачи исследований:

1. Анализ известных схемных решений и разработка на их основе принципиальной схемы функционирования КСТС, сочетающей в себе традиционные и возобновляемые источники энергии - фунтовые и солнечные.

2. Разработка функциональной модели КСТС как совокупности отдельных взаимосвязанных блоков параметров, описывающих ее работу.

3. Формирование базы статистических метеорологических данных по грунтовой и солнечной энергии для разработки математического описания КСТС.

4. Получение аналитических зависимостей пространственно-временного распределения температуры грунта.

5. Разработка математической модели и алгоритма расчета процессов теплообмена, протекающих в испарителях фунтовых теплообменников, и проверка адекватности предложенной модели путем сопоставления результатов собственных численных экспериментов с данными натурных исследований других авторов.

6. Модификация алгоритма расчета коэффициента замещения общей тепловой мощности КСТС солнечной энергией.

7. Разработка алгоритма оптимизации работы традиционных источников теплоты и осуществление его программной реализации в модели КСТС.

8. Разработка методики определения области эффективного применения КСТС.

Научная новизна:

1. Обоснована возможность проведения функциональной аналогии между моделью КСТС и теорией массового обслуживания. На основе такой аналогии модель КСТС представлена в виде совокупности отдельных взаимосвязанных блоков, описывающих: а) влияние внешней среды; б) работу источников теплоты, использующих возобновляемую энергию солнца и грунта; в) работу традиционных источников энергии. Данное представление модели позволило сформировать ее математическое описание таким образом, что выходные параметры предыдущих блоков расчета являются входными параметрами для последующих блоков.

2. Впервые предложены аналитические выражения пространственно-временного распределения температуры фунта, полученные в результате обработки данных «типичного климатического года», представляющих собой усредненные статистические метеорологические характеристики за последние 30 лет наблюдений.

3. Разработана математическая модель и структурная схема реализующего ее алгоритма расчета процессов теплообмена, происходящих в испарителях грунтовых теплообменников системы теплоснабжения, которая, в отличие от известных моделей, учитывает влияние на теплообмен фазовых превращений влаги в порах фунтового массива. Адекватность предложенной математической модели подтверждена сравнением результатов собственных численных исследований по модели с натурными экспериментальными данными других авторов.

4. Модифицирован алгоритм расчета доли тепловой мощности системы теплоснабжения, вырабатываемой за счет солнечной энергии, для решения обратной задачи: путем осуществления процедуры последовательных итераций определяется требуемая площадь преобразователей солнечной энергии в тепловую.

5. Разработан алгоритм оптимизации зафузки каждого котельного афегата традиционного источника теплоты.

6. На основе научных результатов диссертации разработана методика определения области эффективного применения КСТС.

Методы исследований. Для решения задач были использованы методы математической физики, статистического, математического и экономического анализа. Все допущения и упрощения в работе оговорены и обоснованы.

Достоверность результатов исследования подтверждается применением современных методов исследований; адекватностью принятых математических моделей; сходимостью теоретических результатов и экспериментальных данных.

Практическая значимость работы и реализация результатов. Результаты диссертационной работы применяются в виде методики при разработке раздела по технико-экономическому обоснованию принятых схем систем теплоснабжения в проектной

практике ЗАО ЦЧР «Гипроавтотранс» (г. Воронеж); использованы при разработке «Программы комплексного развития систем коммунальной инфраструктуры городского округа город Воронеж на период 2010-2020 гг.», о чем имеются соответствующие акты.

На защиту выносятся:

1. Математическая модель КСТС в виде совокупности отдельных взаимосвязанных блоков, описывающих: а) влияние внешней среды; б) работу источников теплоты, использующих возобновляемую энергию солнца и грунта; в) работу традиционных источников энергии.

2. Аналитические выражения пространственно-временного распределения температуры грунта.

3. Математическая модель и структурная схема реализующего ее алгоритма расчета процессов теплообмена, происходящих в испарителях грунтовых теплообменников системы теплоснабжения.

4. Алгоритм расчета площади солнечных коллекторов в зависимости от доли тепловой мощности системы теплоснабжения, вырабатываемой за счет солнечной энергии.

5. Алгоритм оптимизации загрузки каждого котельного агрегата традиционного источника теплоты.

6. Методика определения области эффективного применения КСТС.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены

на XXXVI межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов в области научных исследований «Молодежь и XXI век» (Курск, 19-22 мая 2008 г.); на международных научно-практических конференциях «Системные проблемы надежности, качества и информационно-телекоммуникационных технологий в управлении инновационными проектами (Инноватика - 2008 и 2009)» (Сочи, 2008 и 2009 гг.); на V межрегиональной научно-практической конференции «Экологические аспекты региона» (Воронеж, 28 мая 2009 г.); на XXXVII межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов в области научных исследований «Молодежь и XXI век» (Курск, 20-21 мая 2009 г.); на научных конференциях и семинарах профессорско-преподавательского состава Воронежского государственного технического университета (г. Воронеж, 2007-2009 гг.).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 17 научных работ общим объемом 83 страниц. Личный вклад автора составляет 57 страниц. Пять статей опубликованы в изданиях, приведенных в перечне ВАК РФ («Научный вестник ВГА-СУ. Строительство и архитектура»; «Вестник Воронежского государственного технического университета. Серия «Энергетика»),

В статьях, опубликованных в рекомендованных ВАК изданиях, изложены основные результаты диссертации: в работах [1,3] обоснована функциональная модель КСТС; в работе [2] приведена математическая модель процессов теплообмена, происходящих между грунтом и испарителями грунтовых теплообменников системы теплоснабжения; в работе [4] обоснован алгоритм оптимизации распределения тепловой мощности между котлоагрегатами традиционного источника теплоты; в работе [5] описана методика определения области эффективного применения КСТС.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов, списка литературы из 113 наименований, 3 приложений и содержит 200 страницы текста, включая 61 рисунок и 17 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, методы их решения, научная новизна, практическая значимость и положения, выносимые на защиту.

В первой главе проанализировано современное состояние вопроса проектирования схем КСТС, в состав которых входят, наряду с источниками теплоты, работающими на традиционном топливе, также и возобновляемые источники энергии. В качестве последних в данной работе рассматриваются энергия поверхностных слоев Земли (энергия грунта) и солнечная энергия. Проанализирована как собственно работа самих грунтовых и солнечных источников возобновляемой энергии, так и возможность и условия их использования в составе КСТС.

В качестве преобразователей, передающих теплоту грунта и солнечного излучения теплоносителю систем теплоснабжения, выступают соответственно испарители грунтовых теплообменников и солнечные коллекторы-абсорберы. Поэтому в диссертации рассмотрено современное состояние вопроса моделирования работы в составе систем теплоснабжения грунтовых трубчатых испарителей и солнечных коллекторов.

Поскольку энергия, получаемая от фунтовых теплообменников и солнечных коллекторов, характеризуется относительно низким тепловым потенциалом, а в системе теплоснабжения требуется применение тепловой энергии более высокого потенциала, необходимым условием работы КСТС является установка специальных трансформаторов (повысителей) потенциала тепловой энергии. В качестве последних в настоящем исследовании рассмотрены ТН, проанализированы общие условия их применения и схемы работы в системах теплоснабжения.

Проведенный анализ позволил сделать следующие выводы:

• КСТС, содержащие традиционные источники энергии и возобновляемые -грунтовые и солнечные, являются энергетически и экономически перспективными;

• необходимо обосновать и построить функциональную модель КСТС, включающей в себя математическое описание всех входящих в нее блоков источников энергии: традиционных, солнечных и грунтовых. Разработке математического описания этих блоков модели посвящены 3-я и 4-я главы диссертации;

• отсутствует необходимая методика решения многоплановых задач, связанных с совместным использованием традиционных и возобновляемых источников энергии и выбором схемы КСТС. Обоснование такой методики приведено в 5-й главе диссертации.

Анализ позволил также сформулировать цель и задачи настоящего исследования.

Во второй главе описаны исследования, позволившие выполнить обоснование функциональной модели КСТС, использующей ВИЭ.

В общем виде модель системы теплоснабжения жилых или промышленных объектов может быть представлена уравнением, описывающим процесс ее функционирования:

>>(г)=ГД*,«,А,г), (1)

где у(г) - совокупность выходных характеристик системы; х - совокупность воздействий внешней среды; и - совокупность воздействий, управляющих функционированием отдельных элементов системы; И - совокупность внутренних состояний системы теплоснабжения; г - время; Г - закон функционирования системы.

В диссертационной работе проведена функциональная аналогия между элементами, использующимися в математике для описания схем работы систем массового обслуживания ((¿-схемы), и элементами, входящими в состав КСТС.

Реализация уравнения (1) не является тривиальной задачей, так как альтернативные варианты КСТС могут отличаться как составом преобразователей и трансформаторов потенциала теплоты ТН, так и схемой их взаимодействия между собой.

Для упрощения процедуры в области прикладной математики был разработан набор типовых математических решений уравнения (1). В таких случаях процесс, соответствующий функционированию системы любой сложности, предлагается однозначно описывать (¿-схемой вида

(}=<№,Т,Л,и,Н,г,У,11» (2)

где IV- математическое описание закономерности поступления тепловых ресурсов ВИЭ; Т - математическое описание закономерности поступления тепловых ресурсов традиционных источников энергии; А - задаваемый алгоритм обработки информации о поступлении ресурсов; и - заданная закономерность изменения параметров управления системой КСТС; Н - множество значений собственных параметров систем преобразователей ВИЭ и собственных параметров систем теплонасосных установок; 2 - множество значений состояний КСТС; У - множество выходных характеристик КСТС; /? - оператор сопряжения традиционных источников теплоты, входящих в состав КСТС, преобразователей ВИЭ и трансформаторов тепловой энергии (теплонасосных установок); иначе говоря, это и есть собственно синтезируемая схема КСТС.

Принципиальная схема функциональной модели КСТС представлена на рис. 1.

Здесь выделены составные части синтезируемой схемы КСТС - блоки, имитирующие воздействие внешней среды и функционирование традиционных, грунтовых и солнечных источников теплоты, а также ТН фунтовой и солнечной части схемы.

Пунктиром показаны на схеме управляющие воздействия, характер и вид которых оставлены за рамками настоящей диссертации; Ытиъ Мгит, Мсит соответственно тепловая мощность, вырабатываемая источниками теплоты традиционного, грунтового и солнечного типов.

Таким образом, в общем случае задача моделирования состава КСТС сводится к задаче математического описания: блока «Внешняя среда»; блока «Традиционный источник теплоты», блока «Грунтовый источник теплоты»; блока «Солнечный источник теплоты»; блоков «Тепловой насос» - для солнечной и грунтовой частей схемы.

Предлагаемый вид блока расчета «Внешняя среда» модели КСТС представлен на рис. 2.

Схема блока «Грунтовый источник теплоты» модели КСТС представлена на

рис. 3.

Схема блока расчета «Солнечный источник теплоты» модели КСТС представлена на рис. 4.

Количество котлов, необходимых для покрытия нагрузки ТИТ при различных климатических параметрах, может быть различным. Очевидно, что оптимизация работы традиционных источников теплоты состоит в том, чтобы расход топлива по котельной был минимальным. Для решения этой задачи в модель был встроена программа отыскания оптимального распределения нагрузок между котлоагрегатами с целью минимизации расхода топлива в целом на теплоисточнике.

Рнс. 1. Функциональная модель КСТС: Ас - агрегат, имитирующий воздействие внешней среды; А^п- - агрегат, имитирующий работу традиционного источника те-

плоты ТИТ, А'

агрегат, ими-

У(г|

тирующий работу фунтового источника теплоты ГИТ; А"11т - агрегат, имитирующий работу солнечного источника теплоты СИТ; СУ - агрегат «Система управления»; ТН' - агрегат, имитирующий работу теплового насоса фунтового источника теплоты; ТН' - агрегат, имитирующий работу ТН солнечного источника теплоты; ()п -подача топлива к традиционному источнику теплоты; - температура наружного воздуха; 1Ы - значение прямой радиации с учетом коэффициента облачности; и'тн - требуемое значение управляемого параметра ТН грунтового источника теплоты ГИТ; С/*„ - требуемое значение управляемого параметра ТН солнечного источника теплоты СИТ; Ц_пг - вектор параметров управления традиционным источником теплоты ТИТ; -вектор параметров управления солнечным источником теплоты СИТ; У"т — множество результирующих параметров по ТИТ; У£ш - множество результирующих параметров по СИТ; Ур^ - множество результирующих параметров по ГИТ; ф - геофафическая широта местности расположения СИТ; <5(тс) - угол солнечного склонения, соответствующий системному времени моделирования тг; с/г -шаг моделирования; Гс - системное время моделирования в формате (год, месяц, номер дня с начала года); У(т~) - совокупность выходных характеристик КСТС; Упп - множество результирующих параметров на выходе из ТН ГИТ; У - множество результирующих параметров на выходе из ГЯСИТ

Н

Рис. 2. Схема блока расчета «Внешняя среда»: т - номер месяца; тс - системное время моделирования; 0(Г„,т)- функция обеспеченности среднесуточных значений температур наружного воздуха для каждого месяца т, ф - географическая широта местности расположения солнечного источника теплоты; - параметр использования значений температур наружного воздуха (равен нулю для случая, когда в схеме КСТС отсутствует ГИТ); И* - параметр использования значений плотности солнечной радиации (равен нулю для случая, когда в схеме КСТС отсутствует СИТ), /„ (гг ) - значение температуры наружного воздуха, соответствующее системному времени моделирования; Кр(гс) - значение плотности прямой солнечной радиации с учетом коэффициента облачности, соответствующее системному времени моделирования гг ; Тс - системное время моделирования в формате; с!т - шаг (интервал) моделирования

П/ П.*

> (нОс)

0(ш, ш)

¿1 Модель

ф . «Внешняя среда» Тс

Мт.ж)

Рис. 3. Схема блока расчета «Грунтовый источник теплоты»: с!т - шаг (интервал) моделирования; - значение теплопритока от единичного грунтового испарителя (тепловая мощность); с - количество грунтовых испарителей данного типа в составе ГИТ; 0{1Н ,/я) - функция обеспеченности среднесуточных значений температур наружного воздуха для каждого месяца; т - номер месяца; в(у) - зависимость температуры грунта (талого, мерзлого, сезонно промерзающего) от глубины у относительно его поверхности, граничащей с атмосферой (или снежным покровом);

зависимость температуры поверхности грунта во времени г для конкретного месяца т, множест-

во, определяющее принадлежность месяца т к зимнему, весеннему или летне-осеннему периоду; Тс - системное время моделирования в формате; (?(гс)- результирующий приток теплоты (вырабатываемая тестовая мощность) к испарителям грунтовых теплообменников, соответствующий системному времени моделирования гс

■^.А. тип СУ. Ь.р}}

й г

Модель «СИТ»

Рис. 4. Схема блока расчета «Солнечный источник теплоты»: Т) - коэффициент полезного действия солнечного коллектора; А - площадь поверхности солнечных коллекторов; тип СУ - тип системы управления солнечной установки СИТ; у ~ Угол поворота солнечных коллекторов; р - угол наклона поверхности солнечных коллекторов, ф - географическая широта местности расположения солнечных коллекторов; 5-угол солнечного склонения; Нр (гг) - значение плотности прямой солнечной радиации с учетом коэффициента облачности в момент времени, соответствующий системному времени тс ; 11т -шаг(интервал) моделирования; Тс -системное время моделирования в формате; Ы{тс) -значение тепловой мощности, вырабатываемой СИТ, соответствующее системному времени моделирования тс

По всем вариантам распределения нагрузок между котлами модель вычисляет суммарный удельный расход топлива Ь^ для всех котлов и находит его минимальное значение. По выбранному оптимальному варианту распределения нагрузки с минимальным расходом топлива определяются соответствующие КПД работы кот-

лов. Для возможности полной автоматизации расчетов нами была предложена зависимость удельного расхода топлива от степени загрузки водогрейных котлоагрегатов аппроксимационными выражениями вида

Ьуд=(а0ху-а1х2-а1ху\ (3)

где х - коэффициент загрузки котла, %; дв, а2 - коэффициенты, индивидуальные для каждого котла. В качестве примера некоторые из них приведены в табл. 1.

Программная реализация алгоритма осуществлена в среде программирования DELPHI7.

Таким образом, разработана функциональная модели КСТС в виде совокупности отдельных взаимосвязанных блоков расчета.

Таблица 1

Значения коэффициентов формулы (3) для некоторых типов котлов

Марка котла ао а. а2

КВ-ГМ-4-150 -0,038 0,227 0,314

КВ-ГМ-6.5-150 -0,010 0,108 0,109

КВ-ГМ-10-150 -0,002 0,029 0,160

КВ-ГМ-20-150 -0,001 0,011 0,033

КВ-ГМ-30-150 -9 10"03 0,004 0,034

КВ-ГМ-50-150 -210"°3 0,001 0,028

КВ-ГМ-100-150 -2-Ю"06 0,001 0,013

КЕ-25-24-350 0,001 - 0,025 - 0,029

UNIMAT -5-Ю"08 110oi -0,001

ПТВМ-30М 4•10"°' -4-Ю-03 0,001

Каждый из блоков имеет свои входные и выходные параметры, при этом выходные параметры блока «Внешняя среда» входят в состав входных параметров блоков «Грунтовый источник теплоты», «Солнечный источник теплоты» и «Традиционный источник теплоты», выходные параметры которых (кроме выходных параметров блока «Традиционный источник теплоты»), в свою очередь, являются составной частью входных параметров блока расчета «Тепловой насос» (рис. 5).

Рис 5. Схема блока «Тепловой насос»: Ы(тс) - значение потребляемой электрической энергии для привода ТИ, с!т - шаг (интервал) моделирования; 0(гс) - значение тепловой мощности, приходящей от испарителей, соответствующее системному времени моделирования тс, Nл, - требуемое значение тепловой мощности; г;ПР - коэффициент преобразования энергии ТН\ <,л. - максимально-возможная тепловая мощность для данного типа ТН, кВт; (¿Р -тепловая мощность, вырабатываемая 77/; Тс - системное время моделирования в формате

NIP ПИР NPMAX

NUc) 'Г Ч V ор

Модель «Тепловой насос»

dt Тс

QiO ,

Схема блока «Традиционный источник теплоты» приведена на рис. 6.

Рис. 6. Схема блока «Традиционный источник теплоты»: — зависимость КПД котлоагрегата от степени его загрузки Р по отношению к номинальной тепловой мощности; Р - степень загрузки котлоагрегата (в процентах по отношению к номинальной тепловой мощности); л(г„) - количество работающих котлоаг-регатов, соответствующее моменту начала процесса моделирования; й(г0) - значение расхода топлива в ТИТ, соответствующее моменту начала процесса моделирования; _ зависимость потерь теплоты из-за охлаждения в тепловых сетях ТИТ во времени (равно нулю, если ТИТ не имеет тепловых сетей); в(у) - зависимость температуры грунта от глубины у относительно его поверхности, граничащей с атмосферой; т - номер месяца; !г(г,т) - зависимость темпера туры поверхности грунта во времени г для конкретного месяца т, 1Н (гс ) - значение температуры наружного воздуха, соответствующее системному времени моделирования; Лг - шаг (интервал) моделирования; 0('н,т) _ функция обеспеченности среднесуточных значений темпбратур наружного воздуха для каждого месяца т; гс - текущее (системное) время моделирования; Мусг - устаноапенная тепловая мощность ТИТ; ¡РЯ.гп] - множество, определяющее принадлежность месяца ш к зимнему или летнему периоду (используется при уточнении нагрузки на горячее водоснабжение); NIШ - максимально возможная тепловая мощность, вырабатываемая ТИТ;М,1П. - минимально допустимая тепловая мощность, вырабатываемая ТИТ; - максимально возможный расход теплоносителя в ТИТ; 0,„л. - минимальный требуемый расход теплоносителя в ТИТ; п(тс) - количество работающих котлоагрегатов, соответствующих системному времени тс процесса моделирования; В (гс) ~ значение расхода топлива в ТИТ, соответствующее системному времени моделирования гс; -значение тепловой мощности, вырабатываемой ТИТ, соответствующее системному времени моделирования тс; Цгс) - КПД котлоагрегатов, соответствующий системному времени моделирования; /30яг(гг) - оптимальное значение расхода топлива в ТИТ, соответствующее системному времени моделирования; Тс - системное время моделирования в формате

И, наконец, выходные параметры блока «Тепловой насос» совместно с выходными параметрами блока «Традиционный источник теплоты» являются входными параметрами последнего блока модели, осуществляющего собственно синтез и выбор схемы КСТС (в долевом соотношении) из всего сформированного перечня возможных альтернативных вариантов схем.

^ШШ 0П|

¿з? г_

<№

_

воо

<л(ГС) [А1?, га]

п(тс)

Модель «ТИТ»

В(:с)

М'с)

'] (-с)

3ОПГ с)

Тс -*■

Третья глава посвящена получению математического описания работы преобразователей и трансформаторов низкопотенциальной энергии грунтовых и солнечных источников теплоты, с целью построения алгоритма обработки информации о поступлении этих тепловых ресурсов в КСТС.

Преобразователи грунтовой энергии. Расчетная схема задачи приводится на рис. 7. Испарительный трубопровод теплоотводящей среды представляет собой конструкцию типа «трубка Фильда» («труба в трубе»). Теплоноситель теплоотводящей среды (TTC) поступает в испарительный трубопровод по внутреннему (жидкофазно-му) трубопроводу. В межтрубном пространстве за счет разности температур между грунтом и TTC происходит испарение жидкой фазы. Полученные насыщенные (перегретые) пары TTC из межтрубного пространства поступают затем к ТН КСТС.

Рис. 7. Расчетная схема к постановке задачи теплообмена

Пренебрегая термическим сопротивлением металлической стенки испарительного теплообменника, математическая постановка задачи сформулирована в виде следующей системы уравнений.

Уравнение теплового баланса испарительного теплообменника:

2жг„аж~1ж)йу=Огс1х. (4)

Дифференциальные уравнения температурных полей: 1. В слое антикоррозионной изоляции:

Я2/ 15; д2(

дг2 г дг ду2 2. В мерзлой зоне фунта вокруг теплообменника:

d2t4 13/,, d2t„ .

дг г дг ду

3. В талой зоне грунта вокруг теплообменника:

аЧ . 13*.. в2/,

, -=-=0. (7)

Эг г Эг Э.у

4. В слое сезонно промерзающего грунта:

0> (8)

Зг г 5г Зу

где 1, г„, I" - соответственно температура талого, мерзлого и сезонно промерзающего фунтов; - температура антикоррозионной изоляции испарительного теплообменника; 1{ - температура на внутренней поверхности испарительного теплообменника; С -расход рабочего тела; у, г - координаты; аж- коэффициент теплоотдачи от стенки трубопровода к жидкой фазе рабочего тела; 1ж- температура жидкой фазы промежуточного теплоносителя; 1ф - температура фазовых превращений (замерзания) влаги в грунте; Ли - теплопроводность мерзлого фунта; Л„ - теплопроводность антикоррозийной изоляции; гы, гн, гф - соответственно радиусы антикоррозийной изоляции, наружного и внутреннего трубопроводов испарителя, радиус мерзлой зоны грунта вокруг фунтового теплообменника; гфк! - радиус промерзания фунта на к-м участке испарительного трубопровода в момент времени г; п - количество расчетных участков разбиения общей длины испарительного участка трубопровода; Д/ - протяженность каждого из п участков, на которые разбивается общая длина испарительного участка трубопровода.

В результате было получено решение для определения значения теплопритока к испарителю теплообменника фунтового источника теплоты:

д/

1 1п1+. 1

(9)

2л-Я, г, 2п Л„ г 2жа„г

ж н

Для доказательства корректности предложенной модели количественной оценки процесса теплопритока к испарительным теплообменникам фунтовых источников теплоты была проведена серия численных экспериментов.

С целью возможности сравнения наших расчетов с результатами, полученными другими авторами, исходные данные для численного эксперимента по предложенной нами модели принимались одинаковыми с условиями проведения сторонних натурных испытаний.

Результаты сравнения приведены на рис. 8. Наиболее близкими к расчетам по предложенной модели являются экспериментальные данные, опубликованные Г. П. Васильевым (расхождение составляет 5-7 %). Это подтверждает адекватность предложенной модели реальным физическим процессам и позволяет о том, что модель процесса теплообмена в испарителях фунтовых теплообменников: а) реализует задачу в обобщенной постановке путем строгого теоретического описания физической картины

теплового процесса; б) обеспечивает возможность выполнения расчетов с любыми заданными исходными данными.

Рис. 8. Сравнение расчетных данных с результатами сторонних натурных экспериментов: 1 -теплоприток к испарителю (нестационарный режим при наличии фазовых превращений грунтовой влаги); 2 - теплоприток к испарителю (квазистационарный режим при отсутствии фазовых превращений грунтовой влаги); 3 - радиус промерзания грунта (на середине высоты испарителя);

4 - теплоприток к испарителю [Коротаев Ю.П., Кривошеим Б.Л., Новаковский Б.Н., Хакимов Х.Р.];

5 - теплоприток к испарителю по [Васильев Г.П.]; 6 - радиус промерзания грунта (на середине высоты испарителя) [Васильев Г.П.]

Преобразователи солнечной энергии. Для возможности получения формализованного математического описания выходных параметров блока расчета «Солнечный источник теплоты» был модифицирован известный алгоритм определения коэффициента замещения (то есть той доли тепловой энергии от общей требуемой тепловой нагрузки потребителей, которая может быть выработана за счет солнечной энергии) с целью решения обратной задачи - определения требуемой площади солнечных коллекторов по известному значению коэффициента замещения.

Трансформаторы потенциала возобновляемых источников энергии. Для моделирования работы трансформаторов потенциала ВИЭ было использовано выражение, определяющее коэффициент преобразования энергии в ТН:

= + Т?)1[АЭк + Т°/ + А&И-Г/], (10)

где Ту - средняя температура промежуточного теплоносителя теплообменника тепло-отводящей среды грунтовых теплообменников, К; цк - КПД эквивалентного цикла Карно; А9К - разность температур в конденсаторе ТН; Л9П - разность температур в испарителе грунтового теплообменника; Т°вт - средняя температура теплоносителя в контуре потребителя теплоты КСТС.

Четвертая глава посвящена моделированию поступления ресурсов ВИЭ. Одной из важнейших задач, решаемых при схемном синтезе КСТС, использующих ВИЭ, является детальная оценка теплоэнергетических возможностей внешней среды. Так как математические законы определения количества тепловой энергии, которое может быть получено при сжигании традиционных видов топлив, достаточно подробно

исследованы и широко освещены в специальной научной и технической литературе, они использованы в расчетах в известном виде и в автореферате не приводятся.

Тепловые ресурсы грунтовой энергии. Была проанализирована полная база статистических климатических данных, приведенная в Справочниках по климату СССР и России и Метеорологических выпусках по областям РФ. Из этой базы нами были использованы: а) данные о среднемесячном потенциале тепловых ресурсов грунта на разных глубинах; б) данные о среднесуточном потенциале тепловых ресурсов солнечной энергии на разных географических широтах местности за данный месяц.

Для возможности использования в широкомасштабных численных экспериментах информации о температурном потенциале фунта для различных городов России были предложены корреляционные зависимости температур грунта от его глубины (определенные как среднемесячные значения).

В табл. 2 в качестве примера приведены уравнения регрессии, полученные для г. Воронеж с применением данных «типичного климатического года» (полученных в результате усреднения нами справочных данных по климату за последние 30 лет наблюдений). Аналогичным образом в результате обработки климатических справочных данных, получены также значения корреляционных зависимостей хода среднемесячных температур воздуха (в автореферате не приводятся).

Таблица 2

Зависимость температуры грунта от его глубины для г. Воронежа

Месяц Уравнение

Январь у = 0,0005л4 - 0,0109х3 - 0,0189л2 +1,9367* - 2,8841

Февраль у = 0, 0008л-4 - 0,0232л' + 0,1558л-2 +1,0402л- - 2,9135

Март у = 0,0007л4 - 0,0243л5 + 0,223+ 0,3167л -1,4524

Апрель у = 0,0006л4 - 0,0293л3 + 0,4566л2 - 2,2575х+6,6269

Май у = -0,0002л4 - 0,005л3 + 0,3114л2 - 3,4223л +16,627

Июнь у = -0,0008л4 + 0,0159л' + 0,0818л2 - 2,909л + 20,544

Июль у = -0,0009л4 + 0,02 Их3 - 0,0066л2 - 2,657* + 23,534

Август у = -0,0012.x4 + 0,0364л'0,2807л2 - 0,7903л + 20,886

Сентябрь у = -0,0011л4 + 0,0416 л' - 0,4995л2 +1,6254л +13,37

Октябрь у = -0,0005л4 + 0,0265л' - 0,4431л2 + 2,8002л + 5,6822

Ноябрь у = -0,0004л4 + 0,0117 л' - 0,3282л2 + 3,2963л - 0,7337

Декабрь у = 0,0005л4-0,0109л30,0631л22,4384х-3,0784

Тепловые ресурсы солнечной энергии. С целью определения потенциала тепловых ресурсов солнечной энергии на разных географических широтах местности были использованы работы других авторов, в которых приведены аналитические зависимости для определения валового потенциала солнечной энергии (прямой и рассеянной) на горизонтальную и вертикальную поверхности при безоблачном небе в зависимости от географической широты местности, а также значения понижающих коэффициентов, позволяющих учесть в расчетах теплового потенциала солнечной энергии характерную для данного населенного пункта облачность неба.

В пятой главе рассматривается реализация основных научных результатов, полученных в предыдущих главах: методика определения области эффективного применения КСТС. Приведен пример расчета и выбора КСТС для условий дискретной тестовой задачи - двенадцатиэтажного жилого дома в г. Воронеже.

ВЫВОДЫ

1. Обоснована функциональная модель КСТС, сочетающей традиционные и возобновляемые источники энергии: источник от сжигания природного топлива, солнечный источник теплоты и грунтовый источник теплоты.

2. С использованием методов теории массового обслуживания разработана новая математическая модель КСТС, включающая в себя математическое описание всех входящих в нее блоков: влияния внешней среды; работы традиционных источников теплоты; работы источников теплоты, использующих возобновляемую энергию грунта и солнца.

3. Предложены аналитические выражения пространственно-временного распределения температуры грунта, полученные в результате обработки данных «типичного климатического года», представляющих собой усредненные статистические метеорологические характеристики за последние 30 лет наблюдений.

4. Разработана математическая модель и структурная схема реализующего ее алгоритма расчета процессов теплообмена, происходящих в испарителях грунтовых теплообменников системы теплоснабжения, которая, в отличие от известных моделей, учитывает влияние на теплообмен фазовых превращений влаги в порах грунтового массива. Адекватность модели подтверждена сравнением результатов собственных численных исследований с натурными экспериментальными данными других авторов. Программа численного эксперимента реализована в многофункциональной системе автоматизации расчетов MATLAB5.

5. Модифицирован алгоритм расчета доли тепловой мощности системы теплоснабжения, вырабатываемой за счет солнечной энергии, для решения обратной задачи: путем осуществления процедуры последовательных итераций при заданном значении коэффициента замещения определяется требуемая площадь преобразователей солнечной энергии в тепловую.

6. Разработан алгоритм оптимизации загрузки каждого котельного агрегата традиционного источника теплоты при фиксированном значении доли общей тепловой мощности КСТС, вырабатываемой традиционным способом, с целью минимизации расхода топлива. Осуществлена программная реализация предложенного алгоритма в среде программирования DELPHI 7.

7. Обоснована методика определения области эффективного применения КСТС.

8. Результаты выполненных исследований: а) применяются в проектной практике «ЗАО ЦЧР «Гипроавтотранс» (г. Воронеж), при определении технико-экономической эффективности применения КСТС; б) использованы управлением ЖКХ городского округа г. Воронеж при разработке «Программы комплексного развития систем коммунальной инфраструктуры городского округа город Воронеж на период 2010-2020 гг».

Основные результаты исследований отражены в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Сотникова К.Н. Разработка модели синтеза состава традиционных систем теплоснабжения с использованием возобновляемых источников энергии / К. Н. Сотникова // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. - 2009. -№ 3 (15). - С. 25-31.

2. Сотникова К.Н. Постановка задачи тепломассообмена в грунтовых источниках теплоты систем теплоснабжения / Б.Н. Курицын, A.B. Лобода, К.Н. Сотникова // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. - 2009. - № 3(15). - С. 13-24.

3. Сотникова К.Н. Повышение эффективности энергоснабжения потребителей в системах с нетрадиционными источниками теплоты / К. Н. Сотникова // Вестник Воронежского государственного технического университета Серия «Теплоэнергетика». - 2009. - Т. 5, № 4. - С. 66-71.

4. Сотникова К.Н. Оптимизация распределения тепловой мощности в источнике энергоснабжения / К.Н. Сотникова, A.B. Муратов // Вестник Воронежского государственного технического университета. Серия «Теплоэнергетика». -2009. - Т. 5, №4. - С. 87-89.

5. Сотникова К.Н. Технико-экономическое обоснование использования систем энергоснабжения на базе нетрадиционных возобновляемых источников энергии / Д. М. Чудинов, К. Н. Сотникова // Вестник Воронежского государственного технического университета. Серия «Теплоэнергетика». - 2009. - Т. 5, № 6. - С. 197-199.

Публикации в других изданиях

6. Алексикова К.Н. Разработка программно-вычислительного комплекса для исследования и оптимизации систем теплоснабжения / К.Н. Алексикова, М.А. Ромащенко, A.B. Муратов // Современные проблемы радиоэлектроники: сб. науч. тр. - Красноярск: ИПК СФУ, 2008. - С. 57-61.

7. Алексикова К.Н. Автоматизация распределения нагрузки котлоагрегатов в системе централизованного теплоснабжения/ К.Н. Алексикова, A.B. Башкиров, A.B. Муратов// Современные проблемы радиоэлектроники: сб. науч. тр. - Красноярск: ИПК СФУ, 2008. - С. 62-65.

8. Алексикова К.Н. Разработка математической модели работы теплогенерирующей установки // Молодежь и XXI век. Материалы XXXVI межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов в области научных исследований (Курск, 19-22 мая 2008 г.): тез. докл. - С. 21-22.

9. Алексикова К.Н. Алгоритм определения оптимальной нагрузки котлоагрегатов в системе централизованного теплоснабжения// Молодежь и XXI век: материалы XXXVI межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов в области научных исследований (Курск, 19-22 мая 2008 г.). - С. 22-23.

10. Сотникова К.Н. Разработка информационно-аналитической системы теплоснабжения / К.Н. Сотникова, A.B. Муратов, A.B. Башкиров // Системные проблемы надежности, качества, информационно-телекоммуникационных и электронных технологий в управлении инновационными проектами (Инноватика - 2008): материалы международной конференции Российской научной школы (Сочи). - С. 37-39.

11. Сотникова К.Н. Моделирование потребителей теплоты систем теплоснабжения/ К.Н. Сотникова, A.B. Муратов // Системные проблемы надежности, качества и информационно-телекоммуникационных технологий в управлении инновационными проектами (Инноватика -2008): материалы международной конференции Российской научной школы (Сочи). - С. 40-42.

12. Сотникова К.Н. Автоматизация процесса управления тепловыми потоками в помещениях / К.Н. Сотникова, A.B. Муратов // Вестник Воронежского государственного технического университета. Серия «Теплоэнергетика». - 2008. - Т. 4, № 12. - С. 48-50.

13. Сотникова К.Н. Синтез модели энергокомплекса с использованием возобновляемых источников энергии / А. В. Муратов, К. Н. Сотникова, Д. М. Чудинов // Системные проблемы надежности, качества и информационно-телекоммуникационных технологий в управ-

лении инновационными проектами (Инноватика - 2009): материалы международной конференции Российской научной школы (Сочи). - С. 63-71.

14. Сотникова К.Н. Снижение загрязнения воздушного бассейна при эксплуатации источников энергоснабжения / К.Н. Сотникова // Экологические аспекты региона: материалы V межрегиональной научно-практической конференции (Воронеж, 28 мая 2009 г.). - С. 226-229.

15. Сотникова К.Н. Разработка алгоритма оптимизации расхода топлива источником теплоты I А. С. Бабич, М. А. Кирнова, К. Н. Сотникова П Инженерные системы и сооружения. -2009. -№ 1.-С. 125-131.

16. Сотникова К.Н. Разработка алгоритма обоснования структуры энергокомплекса на базе возобновляемых источников энергии / Д. М. Чудинов, К. Н, Сотникова, М. Ю. Морозов, С. В. Чуйкин // Инженерные системы и сооружения. - 2009. - № 1. - С. 147-154.

17. Сотникова К.Н. Повышение эффективности энергоснабжения потребителей в системах с нетрадиционными источниками теплоты / К. Н. Сотникова // Молодежь и XXI век: материалы XXXVI межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов в области научных исследований (Курск, 20-21 мая 2008 г.). - С. 44-45.

Сотникова Ксения Николаевна

КОМБИНИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ, СОЧЕТАЮЩИЕ ТРАДИЦИОННЫЕ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 12.11.2009. Формат 60 х 84 1/16. Бумага писчая. Усл. печ. л. 1,1. Тираж 100 экз. Заказ №567

Отпечатано: отдел оперативной полиграфии Воронежского государственного архитектурно-строительного университета 394006 г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА МОДЕЛИРОВАНИЯ 12 СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ ТЕПЛОТУ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.1 Источники низкопотенциальной возобновляемой тепловой 12 энергии

1.1.1 Грунтовые источники теплоты

1.1.2 Солнечные источники теплоты

1.2 Преобразователи энергии возобновляемых источников и 20 моделирование их работы

1.2.1 Преобразователи энергии грунта

1.2.1.1 Типы конструкций и перспективы использования преобра- 20 зователей энергии грунта

1.2.1.2 Применение грунтовых источников теплоты для тепло- 22 снабжения

1.2.2 Преобразователи солнечной энергии

1.2.2.1 Типы конструкций и перспективы использования преобра- 23 зователей солнечной энергии

1.2.2.2 Применение солнечных источников теплоты для горячего 28 водоснабжения

1.3 Повышение (трансформация) теплового потенциала возоб- 30 новляемых источников энергии с помощью тепловых насосов

1.3.1 Общие условия применения тепловых насосов в тепло- 30 энергетических системах

1.3.2 Принципиальные схемы теплоснабжения с тепловыми на- 34 сосами и преобразователями энергии возобновляемых источников теплоты

1.4 Состояние работ в области моделирования систем тепло- 40 снабжения, использующих теплоту возобновляемых источников энергии

1.4.1 Обоснование необходимости выполнения работ по САПР 41 комбинированных систем теплоснабжения

1.4.2 Анализ состояния и тенденции развития моделирования 43 комбинированных систем теплоснабжения

1.4.3 Критерии эффективности моделирования

1.4.4 Классификация задач' моделирования1 комбинированных . 44 систем теплоснабжения и их анализ

1.5 Методологические подходы к оценке технико- 46 экономической эффективности комбинированных систем теплоснабжения

1.5.1 Общие принципы и существующие методики расчета

1.5.2 Информационное обесценивание расчетов

1.6 Выводы по главе 1 и постановка задач исследований

2 РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРНО- 54 ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ МОДЕЛИ КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

2.1 Общие принципы и принятый подход к построению модели

2.2 Формирование блока «Техническое задание»

2.3 Обоснование формальной модели комбинированной сис- 61 темы теплоснабжения

2.4 Описание схемы комбинированной системы теплоснабжения

2.5 Выбор принципа построения моделирующего алгоритма

2.6 Предполагаемая процедура реализация моделирующего ал- 70 горитма

2.7 Предполагаемая реализация системы управления модели

2.8 Агрегат модели, имитирующий "Внешнюю среду"

2.9 Агрегат модели, имитирующий "Традиционный источник теплоты "

2.10 Агрегат модели, имитирующий «Грунтовый источник теп- 85 лоты»

2.11 Агрегат модели, имитирующий "Солнечный источник те- 87 плоты»

2.12 Агрегат модели, имитирующий теплонасосную установку

2.13 Блок оптимизации состава комбинированной системы те- 92 плоснабжения

2.13.1 Использование процедуры машинного синтеза

2.13.2 Синтез на базе библиотеки функций

2.14 Выбор и использование существующего адаптируемого 99 или приобретаемого программного обеспечения

2.15 Выводы по второй главе 100 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

И ТРАНСФОРМАТОРОВ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ ГРУНТА И СОЛНЦА 3.1 Моделирование работы грунтовых источниковаккумуляторов теплоты

3.1.1 Работа испарителя в водоносном грунте

3.1.2 Работа испарителя в ненасыщенном влажном грунте

3.1.3 Постановка задачи теплового взаимодействия испаритель- 116 ного трубопровода теплоотводящей среды с промерзающим грунтом

3.1.3.1 Исходные предпосылки к решению задачи и анализ приня- 121 тых допущений

3.1.3.2 Разработка математической модели и алгоритма расчета 124 теплообмена испарителя-аккумулятора с промерзающим грунтом

3.1.3.3 Анализ численных результатов решения задачи

3.1.3.4 Сравнение результатов, полученных по предложенной модели, с данными других исследователей 3.1.3.5 Надежность систем использования тепловой энергии грунта

3.2 Моделирование работы солнечных источников теплоты

3.3 Использование трансформаторов низкопотенциальной 148 энергии грунта и солнца

3.4 Выводы по главе

4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОСТУПЛЕНИЯ РЕСУРСОВ 152 ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

4.1 Определение потенциала тепловых ресурсов 153 грунта на разных глубинах

4.2 Определение потенциала тепловых ресурсов солнечной 157 энергии на разных географических широтах местности

4.3 Основные результаты гл.

5 СИНТЕЗ СХЕМЫ КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ТЕ- 163 ПЛОСНАБЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОДЕЛИ ИМИТАЦИИ ПОСТУПЛЕНИЯ РЕСУРСОВ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ И МОДЕЛЕЙ ТРАДИЦИОННЫХ, ГРУНТОВЫХ И СОЛНЕЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

5.1 Системный подход к решению задачи синтеза комбиниро- 163 ванной системы теплоснабжения

5.2 Постановка комплексной задачи синтеза комбинированной 166 системы теплоснабжения

5.3 Структура программно-вычислительного обеспечения

5.4 Пример работы алгоритма

В зависимости от вида используемой энергии все системы теплоснабжения (СТС) могут быть классифицированы следующим образом: традиционные (использующие в качестве топлива невозобновляемые источники тепловой энергии - газ, мазут, твердое топливо и т.п.); нетрадиционные (использующие энергию возобновляемых источников - солнца, грунта, рек, ветра и т.п.); комбинированные (сочетающие в себе в том или ином соотношении два предыдущих типа систем).

Анализ опубликованных теоретических и экспериментальных исследований возобновляемых источников энергии (ВИЭ) позволил сделать вывод об энергетической и экономической перспективности для России совместного использования в комбинированных системах теплоснабжения (КСТС) двух разнородных возобновляемых источников - солнечной и грунтовой энергии.

Благодаря своим естественным свойствам, в случае дефицита тепловой энергии традиционных источников, эти два вида возобновляемых источников энергии позволяют осуществить взаимную компенсацию друг друга и сгладить неравномерность теплопотребления.

Солнечные и грунтовые источники энергии в тепловом отношении относятся к низкопотенциальным системам.

Указанное обстоятельство обуславливает целесообразность включения в схемы комбинированных СТС объектов жилого и промышленного назначения специальных трансформаторов потенциала тепловой энергии, в качестве которых применяются тепловые насосы.

Значительный вклад в развитие научного обеспечения этого направления был сделан зарубежными учеными Р. Гордоном, Ж. Лундом, JL Николе, JI. Рибахом, Г. Форхгеймером, К. Шлоссером, и российскими учеными В.Н. Богословским, Г.П. Васильевым, Ю.В. Голевинским, Ю.П1 Коротаевым, Б.Л. Кривошеиным, Б.Н. Новаковским, Б.Н. Курицыным, А.Н. Ложкиным, А.В. Лыковым, Е.С. Мартыновским, Н.И. Никитиной, Е. Я. Соколовым, Ю.А. Та-бунщиковым, Х.Р. Хакимовым, Е.П. Шубиным и другими.

Актуальность темы. Переход к широкому внедрению комбинированных систем теплоснабжения сдерживается в нашей стране, с одной стороны, рядом объективных обстоятельств: кризисным состоянием национальной экономики, искаженной тарифной политикой и структурой цен на энергетические ресурсы, преобладанием централизованного теплоснабжения.

С другой стороны, серьезным препятствием, сдерживающим внедрение КСТС, является фактическое отсутствие математического, программного и методического обеспечения для разработки таких систем в почвенно-климатических условиях России.

Этим обусловлены значимость и актуальность темы исследования.

Диссертационная работа выполнялась в рамках научного направления «Научно-технические проблемы развития централизованного и автономного теплоснабжения в современных условиях».

Цель работы - разработка схем комбинированных систем теплоснабжения, включающих в себя традиционные и возобновляемые источники энергии солнца и грунта.

Задачи исследований:

1 .Анализ известных схемных решений и разработка на его основе принципиальной схемы функционирования комбинированной системы теплоснабжения, сочетающей в себе традиционные и возобновляемые источники энергии - грунтовые и солнечные.

2. Разработка функциональной модели комбинированной системы теплоснабжения как совокупности отдельных взаимосвязанных блоков параметров, описывающих ее работу.

3. Формирование базы статистических метеорологических данных по грунтовой и солнечной энергии для разработки математического описания комбинированной системы теплоснабжения.

4. Получение аналитических зависимостей пространственно-временного распределения температуры грунта.

5. Разработка математической модели и алгоритма расчета процессов теплообмена, протекающих в испарителях грунтовых теплообменников, и проверка адекватности предложенной модели путем сопоставления результатов собственных численных экспериментов с данными натурных исследований других авторов.

6. Модификация алгоритма расчета коэффициента замещения общей тепловой мощности комбинированной системы теплоснабжения солнечной энергией.

7. Разработка алгоритма оптимизации работы традиционных источников теплоты и осуществление его программной реализации в модели комбинированной системы теплоснабжения.

8. Разработка методики определения области эффективного применения комбинированных систем теплоснабжения.

Научная новизна:

1. Обоснована возможность проведения функциональной аналогии между моделью комбинированной системы теплоснабжения и теорией массового обслуживания.

На основе такой аналогии модель комбинированной системы теплоснабжения представлена в виде совокупности отдельных взаимосвязанных блоков, описывающих: а) влияние внешней среды; б) работу источников теплоты, использующих возобновляемую энергию солнца и грунта; в) работу традиционных источников энергии.

Данное представление модели позволило сформировать ее математическое описание таким образом, что выходные параметры предыдущих блоков расчета являются входными параметрами для последующих блоков.

2. Впервые предложены аналитические выражения пространственно-временного распределения температуры грунта, полученные в результате обработки данных «типичного климатического года», представляющих собой усредненные статистические метеорологические характеристики за последние 30 лет наблюдений.

3. Разработана математическая модель и структурная схема реализующего ее алгоритма расчета процессов теплообмена, происходящих в испарителях грунтовых теплообменников системы теплоснабжения, которая, в отличие от известных моделей, учитывает влияние на теплообмен фазовых превращений влаги в порах грунтового массива.

Адекватность предложенной математической модели подтверждена сравнением результатов собственных численных исследований по модели с натурными экспериментальными данными других авторов.

4. Модифицирован алгоритм расчета доли тепловой мощности системы теплоснабжения, вырабатываемой за счет солнечной энергии, для решения обратной задачи - путем осуществления процедуры последовательных итераций определяется требуемая площадь преобразователей солнечной энергии в тепловую.

5. Разработан алгоритм оптимизации загрузки каждого котельного агрегата традиционного источника теплоты.

6. С использованием основных научных результатов диссертации разработана методика определения области эффективного применения комбинированных систем теплоснабжения.

Методы исследований. Для решения задач были использованы методы математической физики, статистического, математического и экономического анализа. Все допущения и упрощения в работе оговорены и обоснованы.

Достоверность результатов исследования подтверждается применением современных методов исследований; адекватностью принятых математических моделей; сходимостью теоретических результатов и экспериментальных данных.

Практическая значимость работы и реализация результатов. Результаты диссертационной работы применяются в виде методики при разработке раздела по технико-экономическому обоснованию принятых схем систем теплоснабжения в проектной практике ЗАО ЦЧР «Гипроавтотранс», г. Воронеж; использованы при разработке «Программы комплексного развития систем коммунальной инфраструктуры городского округа город Воронеж на период 2010-2020 гг.», о чем имеются соответствующие акты.

На защиту выносятся:

1. Математическая модель комбинированной системы теплоснабжения в виде совокупности отдельных взаимосвязанных блоков, описывающих: а) влияние внешней среды; б) работу источников теплоты, использующих возобновляемую энергию солнца и грунта; в) работу традиционных источников энергии.

2. Аналитические выражения пространственно-временного распределения температуры грунта.

3. Математическая модель и структурная схема реализующего ее алгоритма расчета процессов теплообмена, происходящих в испарителях грунтовых теплообменников системы теплоснабжения.

4. Алгоритм расчета площади солнечных коллекторов в зависимости от доли тепловой мощности системы теплоснабжения, вырабатываемой за счет солнечной энергии.

5. Алгоритм оптимизации загрузки каждого котельного агрегата традиционного источника теплоты.

6. Методика определения области эффективного применения комбинированных систем теплоснабжения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены: на XXXVI межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов в области научных исследований «Молодежь и XXI век» (Курск, 19-22 мая 2008 г.); на международных научно-практических конференциях «Системные проблемы надежности, качества и информационно-телекоммуникационных технологий в управлении инновационными проектами (Инноватика - 2008 и 2009)» (Сочи, 2008 и 2009 гг.); на V-й межрегиональной научно-практической конференции «Экологические аспекты региона» (Воронеж, 28 мая 2009 г.); на XXXVII межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов в области научных исследований «Молодежь и XXI век» (Курск, 20-21 мая 2009 г.); на научных конференциях и семинарах профессорско-преподавательского состава Воронежского государственного технического университета (Воронеж, 2007-2009 гг.).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 17 научных работ общим объемом 83 страницы. Личный вклад автора составляет 57 страниц.

Пять статей опубликованы в изданиях, приведенных в перечне ВК РФ («Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура»; «Вестник Воронежского государственного технического университета. Серия «Энергетика»).

В статьях, опубликованных в рекомендованных ВАК изданиях, изложены основные результаты диссертации:

- в работах [1,3] обоснована функциональная модель комбинированной системы теплоснабжения;

- в работе [2] приведена математическая модель процессов теплообмена, происходящих между грунтом и испарителями грунтовых теплообменников системы теплоснабжения;

- в работе [4] обоснован алгоритм оптимизации распределения тепловой мощности между котлоагрегатами традиционного источника теплоты;

- в работе [5] описана методика определения области эффективного применения комбинированных систем теплоснабжения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов, списка литературы из 113 наименований, 3 приложений и содержит 200 страниц, из которых 150 страниц - машинописного текста, 61 рисунок и 17 таблиц.

ВЫВОДЫ

1. Обоснована функциональная модель комбинированной системы теплоснабжения, сочетающей традиционные и возобновляемые источники энергии: источник от сжигания природного топлива, солнечный источник теплоты и грунтовый источник теплоты.

2. С использованием методов теории массового обслуживания разработана новая математическая модель комбинированной системы теплоснабжения, включающая в себя математическое описание всех входящих в нее блоков: влияния внешней среды; работы традиционных источников теплоты; работы источников теплоты, использующих возобновляемую энергию грунта и солнца.

3. Предложены аналитические выражения пространственно-временного распределения температуры грунта по его глубине, полученные в результате обработки данных «типичного климатического года», представляющих собой усредненные статистические метеорологические характеристики за последние 30 лет наблюдений.

4. Разработана математическая модель и структурная схема реализующего ее алгоритма расчета процессов теплообмена, происходящих в испарителях грунтовых теплообменников системы теплоснабжения, которая, в отличие от известных моделей, учитывает влияние на теплообмен фазовых превращений влаги в порах грунтового массива. Адекватность модели подтверждена сравнением результатов собственных численных исследований с натурными экспериментальными данными других авторов. Программа численного эксперимента реализована в многофункциональной системе автоматизации расчетов MATLAB5.

5. Модифицирован алгоритм расчета доли тепловой мощности системы теплоснабжения, вырабатываемой за счет солнечной энергии, для решения обратной задачи - путем осуществления процедуры последовательных итераций при заданном значении коэффициента замещения определяется требуемая площадь преобразователей солнечной энергии в тепловую.

6. Разработан алгоритм оптимизации загрузки каждого котельного агрегата традиционного источника теплоты при фиксированном значении доли общей тепловой мощности комбинированной системы теплоснабжения, вырабатываемой традиционным способом, с целью минимизации расхода топлива. Осуществлена программная реализация предложенного алгоритма в среде программирования DELPHI 7.

7. Обоснована методика определения области эффективного применения комбинированных систем теплоснабжения.

8. Результаты выполненных исследований: а) применяются в проектной практике «ЗАО ЦЧР «Гипроавтотранс», г. Воронеж, при определении технико-экономической эффективности применения комбинированных систем теплоснабжения; б) использованы Управлением ЖКХ городского округа г. Воронеж при разработке «Программы комплексного развития систем коммунальной инфраструктуры городского округа город Воронеж на период 2010-2020 гг.».

1. Абакумов В.Н. Как правильно выбрать САПР / В.Н. Абакумов // Открытые системы. - 1997. - № 2. - С. 52-54.

2. Ададуров Е.А. Повышение эффективности использования аккумуляторов теплоты с возобновляемыми источниками энергии: автореф. дне. . канд. техн. наук / Е.А. Ададуров. Краснодар, 2004. - 17 с.

3. Алексикова К.Н. Автоматизация распределения нагрузки котлоагрегатов в системе централизованного теплоснабжения / К.Н. Алексикова, А.В. Башкиров, А.В. Муратов // Современные проблемы радиоэлектроники: сб. науч. тр. Красноярск, 2008. - С. 62-65.

4. Алексикова К.Н. Разработка программно-вычислительного комплекса для исследования и оптимизации систем теплоснабжения / К.Н. Алексикова, М.А. Ромащенко, А.В. Муратов // Современные проблемы радиоэлектроники: сб. науч. тр. Красноярск, 2008.-С. 57-61.

5. Амерханов Р.А. Аккумулирование теплоты в системах теплоснабжения сельского хозяйства / Р.А. Амерханов, А.А. Долинскин, Т. В. Морозов // Промышенная теплотехника. 2002. - Т. 24, № 1. С. 106-108.

6. Амосов, А.А. Вычислительные методы решения инженерных задач / А.А. Амосов, Ю.А. Дубинский, Н.В. Копченова. М.: Высшая школа, 1994. - 544 с.

7. Бельянский А.Б., Развитие малой энергетики путь выживания / А. Б. Бельян-ский // Промышленное и гражданское строительство. - 2002. - № 4. - С. 45-52.

8. Бурков В.Н. Как управлять проектами / В.Н.Бурков, Д.А. Новиков. М.: Син-тез-ГЭО, 1997. - 188 с.

9. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем / Н.П. Бусленко. М.: Наука, 1978.-399 с.

10. Васильев Г. П. Геотермальные теплонасосные системы теплоснабжения и эффективность их применения в климатических условиях России Электронный ресурс. / Г. П. Васильев. Режим доступа: http://www.abok.ru.

11. Васильев Г. П. Использование нетрадиционных источников энергии в системах энергообеспечения объектов городского хозяйства Электронный ресурс. / Г.П.Васильев. Режим доступа: http:// www.abok.ru.

12. Васильев Г. П. Использование низкопотенциальной тепловой энергии земли в теплонасосных системах Электронный ресурс. / Г. П. Васильев, Н. В. Шилкин. Режим доступа: http://www.abok.ru.

13. Васильев Г. П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциалыюй тепловой энергии поверхностных слоев Земли / Г. П. Васильев. М.: Красная звезда, 2006. - 341 с.

14. Васильев Г. П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли: автореф. дис. . д-ра техн. наук / Г.П.Васильев. М., 2007. - 23 с.

15. Васильев Г. П. Экономически целесообразный уровень теплозащиты зданий / Г. П. Васильев // Энергосбережение. 2002. - № 5. - С.54-57.

16. Васильев Г. П. Энергоэффективная сельская школа в Ярославской области / Г.П. Васильев, Н.С. Крундышев //АВОК. 2002. - №5. - С. 34-38.

17. Васильев Г. П. Энергоэффективные здания с теплонасосными системами теплоснабжения / Г.П.Васильев // Жилищно-коммунальное хозяйство. 2002. - № 12. - С.73-78.

18. Васильев Г. П. Энергоэффективный жилой дом в Москве / Г. П. Васильев //АВОК. 1999. - №4. - С. 22-25.

19. Васильев Г. П. Энергоэффективный экспериментальный жилой дом в микрорайоне Никулино-2 / Г. П. Васильев // АВОК. 2002. - № 4. - С. 31-37.

20. Васильев Ф. П. Численные методы решения экстремальных задач / Ф.П. Васильев. М.: Наука, 1988. - 518 с.

21. Вентцель Е.С. Теория вероятностей и ее инженерные приложения / Е.С. Вент-цель, Л.А.Овчаров. М.: Высшая школа, 2000. - 480 с.

22. Гантмахер Ф. Теория матриц / Ф. Гантмахер. М.: Наука, 1988. - 552 с.

23. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика / В.Е. Гмур-ман.- М.: Высшая школа, 2000. 399 с.

24. Грунтовый испаритель технического бутана: информ. лист, о науч.-техн. достижении / Е.Н. Щукин, Б.Н. Курицын, В.П. Богданов, А.П. Усачев. №54-82, НТД, сер. 08. -4 с.

25. Гультяев А.К. MATLAB 5.2. Имитационное моделирование в среде Windows: практ. пособие / А.К. Гультяев. СПб.: КОРОНА-принт, 1999. - 288 с.

26. Дьяконов В.П. MATLAB 5.0/5.3. Система символьной математики / В. П. Дьяконов, И. В.Абраменкова. М.: Нолидж, 1999. - 640 с.

27. Егоров Н. В. Математические модели регазификации сжиженного газа в грунтовых испарителях шахтного типа / Н. В. Егоров, Б. Н.Курицын, А. П.Усачев // Использование газа в промышленности: межвуз. науч. сборник. Саратов, 1990. - С. 34-40.

28. Зиндер Е. 3. Новое системное проектирование: информационные технологии и бизнес-реинжиниринг / Е. 3. Зиндер // Системы управления базами данных. 1995. - № 4.-С. 37-30.

29. Интеллектуальные системы принятия проектных решений / А.В. Алексеев, А.Н. Борисов, Э. Р. Вилюмс, Н.Н. Слядзь, С.А.Фомин. Рига: Зи-натне, 1997. - 320 с.

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

31. Кальянов Г.Н. CASE структурный и системный анализ (автоматизация и ее применение) / Г.Н. Кальянов. М.: Лори, 1996. - 105 с.

32. Канер С. Тестирование программного обеспечения / С. Канер, Дж. Фолк, Енг Кек Нгуен. М.: ДиаСофт, 2001. - 544 с.

33. Компаниец Р.И. Системное программирование основы построения трансляторов / Р.И. Компаниец Е.В. Маньков, Н.Е. Филатов. - СПб.: Корона, 2000. - 286 с.

34. Коротаев Ю.П. Тепловой расчет скважин в талых и мерзлых породах / Ю. П. Коротаев, Б.Л. Кривошеин, Б. Н. Новаковский // Известия вузов СССР. Нефть и газ. -1976. -№ 5. -С. 33-38.

35. Краюшкин В. Современный рынок систем PDM / В. Краюшкин // Открытые системы. 2000. - № 9. - 56-62 с.

36. Кукк В. Управление вычислительным процессом / В. Кукк, Е. Венделин // Автоматизация проектирования в электронике система SPADE. Тр. Таллинского политехнического ин-та. - 1982. - № 535. - С. 33-45.

37. Курицын Б. Н. Грунтовые испарители сжиженного газа / Б. Н. Курицын, В. П. Богданов, А. П.Усачев // Использование газа в народном хозяйстве: сб. статей / СГТУ. -1978. Вып. 12. - С .109-115.

38. Курицын Б. Н. Коэффициент теплоотдачи грунтового испарителя сжиженного газа / Б. Н. Курицын, А. П. Усачев // Распределение и сжигание газа: межвуз. сб. науч. трудов / СГТУ. 1977. - Вып. 3. - С. 65-68.

39. Курицын Б. Н. Паропроизводительность грунтового испарителя сжиженного газа / Б. Н. Курицын, В. П.Богданов, А. П. Усачев // Использование газа в народном хозяйстве: сб. статей / СГТУ. 1976. - Вып. 12. - С. 180-185.

40. Курицын Б.Н. Системы снабжения сжиженным газом / Б.Н. Курицын. Саратов, 1988. - 196 с.

41. Липай Б.Р. Алгоритмы и программы синтеза параметров технических систем как стохастических объектов / Б.Р. Липай, С.И. Маслов // Вестник МЭИ. -1997. №5 - С. 68-73.

42. Меренков А.П. Математические модели и методы для анализа и оптимального проектирования трубопроводных систем: автореф. . д-ра техн. наук / А. П. Меренков. -Иркутск, 1974.-32 с.

43. Метеорологический ежемесячник / ВНИИГМИ-МЦД. Вып. 28, ч. П. - №№ 112. - Обнинск, 1979-2008.

44. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования: утв. Мин-вом экономики РФ, Мин-вом финансов РФ, Госкомпромом России, Госстроем России 31.03.94, № 7-12/47. М., 1994.

45. Милевский В.Ю. Программа климатического описания СССР и методическое описание к ней / В.Ю. Милевский. Л.: Гидрометеоиздат, 1950. - 56 с.

46. Моисеев Б. В. Исследование теплового взаимодействия подземного канала теплотрассы с сезонно промерзающими грунтами в условиях среднего приморья методом гидроаналогии / Б. В. Моисеев // Труды Гипротюменнефтегаза. 1970- Вып. 21. - 52-58 с.

47. Мосэнерго в цифрах Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.mosenergo.ru.

48. Николаев Ю.Е. Взаимосвязь тепловых потерь в системах теплоснабжения и влияние их на топливную экономичность / Ю.Е. Николаев, А.И. Андрющенко // Вестник СГТУ. 2004. - №3(4). - С. 80-85.

49. Новая энергетическая политика России / под ред. Ю.К. Шафраник. -М.:Энергоатомиздат, 1995. 510 с.

50. Порхаев Г. В. Методика теплотехнического расчета теплового взаимодействия нефте и газопроводов с промерзающим протаивающим грунтами / Г. В Порхаев // Материалы к изучению о мерзлых зонах земной коры / АН СССР. 1962. - Вып. VIII. - С. 1221.

51. Поспелов Д.А. Прикладная семиотика / Д. А. Поспелов, Г. С. Осипов // Новости искусственного интеллекта. 1999. - № 1. - С. 9-35.

52. Потемкин В.Г. Система MATLAB 5 для студентов / В.Г. Потемкин, П.И.Рудаков. 2-е изд., испр. и дополн. - ДИАЛОГ-МИФИ, 1999 - 448 с.

53. Преображенский Н. И. Расчет естественной регазификации сжиженных газов / Н. И. Преображенский // Газовая промышленность. 1967. - № 9. - С. 19-22.

54. Руководство по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых источников энергии / Мос-комархитектура, ГУП «НИАЦ». М., 2001. - 87 с.

55. Рутберг Г.А. Использование солнечной энергии Электронный ресурс. / Г.А. Рутберг. Режим доступа: http://wvvvv.solar.com.

56. Семенов JI. П. Тепловой расчет нефтепровода, проложенного в сезонно промерзающем грунте / JI. П. Семенов // Материалы к учению о мерзлых зонах земной коры / АН СССР. Вып. 9. - 1963. - С. 38-52.

57. Сеннова Е.В. Оптимизация развития и реконструкции теплоснабжающих систем с учетом надежности: автореф. .д-ра техн. наук / Е.В. Сеинова. Иркутск, 1999. - 34 с.

58. СНиП П-18-76. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1977.- 48 с.

59. СНиП П-3-79. Строительная теплотехника. Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1979. - 32 с.

60. Советов Б.Я. Моделирование систем / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. М.: Высшая школа, 1998. - 319 с.

61. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети / Е.Я. Соколов. М. Изд-во МЭИ, 1999. - 472 с.

62. Сотникова К.Н. Автоматизация процесса управления тепловыми потоками в помещениях / К.Н. Сотникова, А.В. Муратов // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2008. - Т.4, № 12. - С. 48-50.

63. Сотникова К.Н. Оптимизация распределения тепловой мощности в источнике энергоснабжения / К.Н.Сотникова, А.В.Муратов // Вестник Воронежского государственного технического университета. Теплоэнергетика. 2009. - Т.5, № 4. - С. 87-89.

64. Сотникова К.Н. Повышение эффективности энергоснабжения потребителей в системах с нетрадиционными источниками теплоты / К.Н. Сотникова // Вестник Воронежского государственного технического университета. Теплоэнергетика. 2009. - Т.5, № 4. -С. 66-71.

65. Сотникова К.Н. Разработка алгоритма обоснования структуры энергокомплекса на базе возобновляемых источников энергии / Д.М. Чудинов, К.Н. Сотникова, М.Ю. Морозов, С.В. Чуйкин // Инженерные системы и сооружения. 2009. - № 1. - С. 147-154.

66. Сотникова К.Н. Разработка алгоритма оптимизации расхода топлива источником теплоты / А.С.Бабич, М.А. Кирнова, К.Н.Сотникова // Инженерные системы и сооружения. 2009. - № 1.-С. 125-131.

67. Справочник по климату СССР. Вып. 28, ч. П. - JL: Гидрометеоиздат, 1965. -С. 180-185.

68. Тарнижевский Б.В. Подбор емкости аккумуляторов для регулирования выработки энергии солнечными установками / Б.В. Тарнижсвский // Использование солнечной энергии. М: АН СССР, I960. - С. 118-122.

69. Твайделл Дж. Возобновляемые источники энергии / Дж. Твайделл, А. Уэйр. -М.: Энергоатомиздат, 1990. 392 с.

70. Трахтенгерц Э.А. Компьютерная поддержка принятия решений / Э.А. Трахтен-герц. М.: СИНТЕГ, 1998. - 376 с.

71. Тягунов М. Г. Метод построения сетевой модели системы управления / М.Г. Тягунов, О.Г. Лушников, Н.А. Соболенко // Электронное моделирование. 1991. - Т. 13. -№3.-. 81-85 с.

72. Усачев А. П. Исследование процессов регазификации сжиженных углеводородных газов в грунтовых испарителях проточного типа: автореф. дис. .канд. техн. наук / А. П. Усачев. Саратов, 1977. - 22 с.

73. Хакимов X. Р. Замораживание грунтов в строительных целях / X. Р. Хакимов. -М.: Госстройиздат, 1962. 257 с.

74. Чудинов Д.М. Определение эффективности использования солнечных систем теплоснабжения: автореф. дис. . канд. техн. наук / Д.М. Чудинов. Воронеж, 2007. - 18 с.

75. Экология энергетики / под общ. ред. В.Я.Путилова. М., 2003. - 716 с.

76. Экспертные системы. Принципы разработки и программирование / под ред. С.Я. Гидельмана. СПб.: Вильяме, 2007. - 1152 с.

77. Atkinson, L. single pressure absorption heat pump analysis. A dissertation presented to the Academic faculty. Georgia Institute of Technology, 2000.

78. Baxter, R. Energy storage enabling a future for renewable // Renewable Energy World, July August, 2002.

79. Behrens, W., Hawranek, P. Manual for the Preparation of Industrial Feasibility Studies. Vienna, UNIDO, 1996.

80. Briganti А. Тепловые насосы в жилых помещениях / A. Briganti // АВОК. -2001.-№5.-с. 24-30.

81. Fearon, J. The history and development of the heat pump, refrigeration and air conditioning. 1978.

82. Flavin, C., Dunn, S. Comming of age-the energy revolution // Re-neweble Energy World. July, 1999. p. 29-32.

83. Gipe, P. Soaring to new heights the world wind energy market, Paul // Renewable

84. Energy World 2002, July August, p. 33 - 47.

85. Kyoto Protocol to the United Nations Frameworks Convention on climate change / Conference of the Parties to the UNFCCC in Kyoto 1997.

86. Laabs, H., Shultz, G.A. Generation and selection of reservoir operating rules with the aid of multiple criteria decision making metods // Water World Der. Proc. 6th IWRA World Cong. Water Resour., Ottawa, 1988.

87. Lambert, D. Professional power storage // Renewable Energy World, September -October, 2002.

88. Maycock, P. The world PV market production increases 36% // Renewable Energy World, July August, 2002.

89. Moriey, T. The reversed heat engine as a means of heating buildings // The Engineer 133: 1992.102.0RKUSTOFNUN Working Group, Iceland (2001): Sustainable production of geo-thermal energy suggested definition. IGA News no. 43, January-March 2001.

90. Rabin, Y., Korin, E. An Efficient Numerical Solution for the Multidimensional Solidification Problem Using a Microcomputer // International Journal Heat and Mass Transfer. -1993. Vol. 36. - № 3. - PP. 673-683.

91. Rybach, L. Status and prospects of geothermal heat pumps (GHP) in Europe and worldwide; sustainability aspects of GHPs. International course of geothermal heat pumps, 2002.

92. Rybach, L. Status and prospects of geothermal heat pumps (GHP) in Europe and worldwide; sustainability aspects of GHPs. International course of geothermal heat pumps, 2002.

93. Rybach, L., Sanner, B. Ground-source heat pump systems the European experience. GeoHeat- Center Bull. 21/1, 2000.

94. Sanner, B. Ground Heat Sources for Heat Pumps (classification, characteristics, advantages). 2002.

95. Saving energy with Residential Heat Pumps in Cold Climates. Maxi Brochure 08. CADDET, 1997.

96. Svec, O.J., Palmer, ILL. Performance of Spiral Ground Heat Exchanger for Heat Pump Application// International Journal of Energy Research. 1989. Vol. 13. PP. 503-510.

97. Teidmann, J. D., Rigby, D. L., and Ameri, А. А/ A Three-Dimensional Coupled Internal/External Simulation of a Film-Cooled Turbine Vane,//ASME J. Turbomach. 2000. Vol. 122. PP. 348-359.

98. Teylek, J. H., and Zerkle, R. D./ Discrete-Jet Film Cooling: A Comparison of Computational Results with Experiments// ASME J. Turbomach. 1994. Vol. 116. PP. 358-368.

99. Vangston, L. S., Nice, M. L., and Hooper, R. M. /Three-Dimensional Flow Within a Turbine Cascade Passage// ASME J. Eng. Power. 1977. Vol. 99. PP. 21- 28.

100. Wadomsky, R. W., and Thole, K. A./ Flowfield measurements for a highly turbulent flow in a stator vane passage//ASME J. Turbomach. 2000. Vol. 122. PP. 255-262.

101. Председателю диссертационного совета Д 212.033.02д.т.н., профессору Мелькумову В.Н.1. АКТ ВНЕДРЕНИЯ

102. Генеральный директор ЗАО ЦЧР «Гипроавтотранс»,г. Воронеж

103. Председателю диссертационного совета Д 212.033.02 д.т.н., профессору Мелькумову В.Н.1. АКТ ВНЕДРЕНИЯ

104. Заместитель руководителе Управления ЖКХ городского округаг. Воронеж1. В. Черенков