Основы научно - исследовательской деятельности и перспективы развития теплоэнергетической отрасли

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

«Алтайский государственный  технический университет

им. И.И. Ползунова»

Бийский технологический  институт (филиал)

 

 

 Н.А. Орлова

 

 

 

 

ОСНОВЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ

 

 

Конспект лекций по курсу «Основы НИР и перспективы развития отрасли» для студентов специальности: 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция» и по курсу «Введение в специальность» для студентов, обучающихся по направлению 270800 «Строительство»

 

 

Авторы:

 

 

Зав. кафедрой Е.А.Пазников 

Нормоконтролер каф. Л.В. Ломоносова 

Заместитель МКФ В.В. Еремина 

Зав. библиотекой Л.В. Волкова 

Инженер по стандартизации Л.И. Идт 

Проректор по УР В.А. Харитонов 

 

 

 

Бийск 2012

 

УДК

Орлова, А.А. Основы научно-исследовательской деятельности и перспективы развития теплоэнергетической  отрасли: Конспект лекций  по курсу «Основы НИР и перспективы развития отрасли» для студентов специальности: 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция» и по курсу «Введение в специальность» для студентов, обучающихся по направлению 270800 «Строительство»/Н.А. Орлова.

 

 

 

Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова, БТИ. – Бийск:

Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2012 г.– 115 с.

 

 

 

В настоящем учебном  пособии излагается материал, затрагивающий основные проблемы развития систем теплогазоснабжения и вентиляции и пути их решения. Излагается методология научных исследований, теория планирования эксперимента при исследовании систем ТГСиВ и обработка результатов эксперимента. А также рассматриваются вопросы экологии систем ТГСиВ.

Пособие предназначено для студентов специальности: 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция», а также для студентов, обучающихся по направлению 270800 «Строительство» для изучения курса «Введение в специальность»

 

 

Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры «ТГВ ПАХТ. Протокол № ____ от _____________г.

 

Рецензенты:

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………...5

1. Логистика  систем теплогазоснабжения и вентиляции…………………………………………………………….6

2. Проблематика  систем теплогазоснабжения и  вентиляции…………………………………………………………...13

2.1 Теплопотери в зданиях  и сооружениях……………………………..13

2.1.1 Теплопотери через  ограждающие конструкции………………….14

2.1.2 Теплопотери через оконные проемы……………………………...21

2.1.3 Теплопотери в системах  вентиляции……………………………..26

2.2 Теплопотери в тепловых  сетях ……………………………………...27

3 Пути  решения проблем теплогазоснабжения  и вентиляции…………………………………………………………..29

3.1 Теплозащита зданий  и сооружений…………………………………29

3.1.1 Теплоизоляция внешних  стен……………………………………..30

3.1.2 Теплоизоляция окон………………………………………………..33

3.1.3 Система вентиляции………………………………………………..38

3.2 Теплозащита тепловых  сетей………………………………………...41

4 Энергоэффективность  систем теплогазоснабжения и вентиляции………………………………………………………...46

4.1 Методика определения экономической  целесообразности применения энергосберегающего  мероприятия………………………..47

4.2 Экономия теплоты,  воды и электроэнергии в системах  водоснабжения жилых микрорайонов…………………………………..48

4.3 Эффективность изоляции  стояков системы горячего водоснабжения……………………………………………………………49

4.4 Использование вторичных энергоресурсов  для нагрева теплоносителей в  системах отопления, вентиляции  и кондиционирования воздуха……………………………………………..50

4.5 Сокращение энергопотребления…………………………………….51

4.6 Повышение энергоэффективности  теплосетей…………………….51

5 Методология  научных исследований………………….53

5.1 Цели и задачи НИР…………………………………………………...53

5.1.1 Организация НИРС…………………………………………………54

5.2 Формы НИР…………………………………………………………...55

5.3 Финансирование НИР………………………………………………..57

5.4 Внедрение и эффективность  научных исследований ……………..59

5.5 Этапы НИР……………………………………………………………62

5.6 Основные методы  НИР………………………………………………68

5.6.1 Методы эмпирического  исследования…………………………….68

5.6.2 Методы теоретического  исследования……………………………73

6. Информационные  технологии в теплогазоснабжении  и вентиляции……………………….76

6.1 Основные этапы работы с информацией……………………………76

6.1.1 Определение цели и план работы………………………………….76

6.1.2 Сбор информации…………………………………………………..77

6.1.3 Обработка и систематизация информации………………………..79

6.1.4 Интерпретация информации……………………………………….81

6.1.5 Составление информационного отчета…………………………...82

6.2 Культура работы  с информацией …………………………………...83

6.2.1 Критерии оценки источников информации………………………83

6.3 Представление и распространение информации…………………...85

6.3.1 Уровни представления информации………………………………87

6.3.2 Каналы распространения информации……………………………87

7. Планирование  эксперимента………………………………92

8. Обработка результатов эксперимента…………………98

8.1 Предварительная обработка………………………………………….99

8.2 Дисперсия параметра  оптимизации………………………………..102

8.3 Проверка однородности  дисперсий………………………………..103

8.4 Рандомизация………………………………………………………..105

9. Экология  систем теплогазоснабжения и вентиляции………………………………………………………….106

9.1 Технологии в энергетике……………………………………………106

9.2 Защита от шума, инфразвука  и вибраций………………………….110

9.2.1 Акустический расчет  и методы снижения шума………………..110

9.3 Загрязнение водных  ресурсов………………………………………111

9.4 Мероприятия по охране  атмосферы………………………………..113

Библиографический список…………………………………………….115

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Трудно назвать отрасль  народного хозяйства, в которой  не применялась бы тепловая энергия. Обеспечение нормальных микроклиматических условий в помещениях жилых, общественных зданий и зданий промышленного назначения, обеспечение нормального хода технологических процессов в промышленности, обеспечение чистоты атмосферы в помещениях и на рабочих местах — далеко не полный перечень сторон разнообразной деятельности и жизни человека, требующих применения тепловой энергии. Поэтому так остро поставлены вопросы развития техники теплогазоснабжения и вентиляции.

Теплогазоснабжение и  вентиляция как самостоятельная  отрасль науки и техники сформировалась относительно недавно, однако отдельные ее составляющие имеют многовековую историю. К самому древнему разделу этой науки можно отнести отопление, которое с момента возникновения человеческого общества служило для обогрева жилья. По мере развития общества развивалась и отопительная система. Укрупнение отдельных источников получения тепловой энергии явилось причиной создания централизованного отопления, а создание электростанций большой мощности вызвало появление крупных систем теплоснабжения, объединяющих тепловые станции, тепловые сети, отопление и вентиляцию, что позволило резко снизить затраты на выработку тепловой энергии.

В настоящее время  большое значение придается вопросам сохранения здоровья и оздоровления населения. Эту задачу должна решить, совместно с другими отраслями науки и техники, вентиляция, занимающаяся обеспечением чистоты атмосферы в помещениях зданий и сооружений, а также очисткой воздуха, выбрасываемого из помещений в окружающую среду.

Основой энергоснабжения  жилых, общественных и промышленных зданий является газоснабжение. Газ как топливо используется для выполнения технологических процессов на производстве, для приготовления тепловой энергии на теплостанциях, для приготовления пищи и т.д., поэтому в настоящее время добыче, транспорту и рациональному использованию газообразного топлива придается большое значение.

 

1. Логистика  систем теплогазоснабжения и  вентиляции

 

Логистика – наука  о планировании, контроле и управлении транспортированием, складированием и др. материальными и нематериальными операциями, совершаемыми в процессе доведения сырья и материалов до промышленных предприятий; внутризаводской переработки сырья, материалов, полуфабрикатов; доведения готовой продукции до потребителя в соответствии с его требованиями; а также передачи, обработки и хранения соответствующей информации. Логистика стремится максимально удовлетворить запросы потребителя с минимальными затратами для производителя. Глобальная цель логистики - сокращение цикла, уменьшение запасов.

На стадии производства – за счет синхронизации процессов; за счет определения потребности в материальных ресурсах; что требуется? когда? сколько?; за счет саморегулирования (производство идет в соответствии со спросом на ту или иную продукцию). Основная задача логистики - использование материалов, энергии, информации, персонала и средств производства. Предоставить потребителю продукцию в заданное время заданного качества в заданное место и за определенную цену.

Вентиляция. С помощью систем вентиляции и кондиционирования воздуха в помещениях зданий и сооружений поддерживаются установленные нормами метеоусловия и чистота воздуха, обеспечивающие повышение производительности труда и творческой активности работающих. Вместе с тем, эти системы должны защищать окружающую среду от загрязнения.

Поддерживать определенный состав и параметры воздуха должна вентиляция, под которой понимается ограниченный воздухообмен в помещениях, где находятся или могут находиться люди. Для организации воздухообмена создают специальные вентиляционные системы, с помощью которых загрязненный воздух удаляется из помещений, а чистый – попадает в помещение. Для предотвращения попадания загрязненного воздуха (наружного) его очищают в специальных аппаратах.

В зависимости от того, под действием каких сил начинает двигаться воздух по вентиляционным каналам, различают естественную (гравитационную) и искусственную (механическую) вентиляцию. При естественной вентиляции воздухообмен происходит под действием давления, возникающего за счет разности плотностей наружного (холодного) и внутреннего (теплого) воздуха. Естественную вентиляцию применяют в жилых и общественных зданиях, в административно-бытовых помещениях промышленных предприятий. Естественная вентиляция осуществляется через специальные вентиляционные каналы, выполненные непосредственно в стенах здания.

При искусственной вентиляции воздух перемещается вентиляторами. Вентиляция системы может быть приточной, вытяжной и приточно-вытяжной. Если воздух забирается извне помещения и подается в помещение, то такая вентиляция называется приточной. Наоборот, если воздух организационно удаляется из помещения, то система называется вытяжной. Если же и приток, и вытяжка организованы, то приходится иметь дело с приточно-вытяжной вентиляцией.

В зависимости от способа  организации воздухообмена вентиляция может быть местной и общеобменной. Местная вентиляция оборудуется тогда, когда загрязненный воздух необходимо удалить непосредственно с места загрязнения его. Технически этот вид вентиляции представляет систему воздуховодов с выходными трубками. Побудителем движения воздуха служит вентилятор.

Устройство систем вентиляции. В жилых, общественных зданиях обычно применяются системы естественной вентиляции, состоящей из приемных решеток и вентиляционных каналов.

Воздух в такой системе поступает через решетку в вертикальный вентиляционный канал и поднимается на чердак, откуда через вентиляционную шахту и дефлектор выбрасывается в атмосферу.

Система механической вентиляции состоит из вентилятора с приводом, системы воздухопроводов, воздухоприемных и воздуховыпускных устройств, устройств регулировки и контрольно – измерительных приборов. В нее могут входить специальные устройства, предназначенные для очистки, подогрева, осушки или увлажнения воздуха. Основным элементом системы механической вентиляции является вентилятор.

Для подогрева воздуха, подаваемого в помещение в  зимнее время, используются специальные  нагревательные приборы – калориферы. Принцип работы калорифера: через трубки пропускается греющий теплоноситель, а между трубками вентилятора прогоняется воздух. При прохождении воздуха через трубки он нагревается и подается в помещение.

Газоснабжение. Для газоснабжения городов применяют природные газы чисто газовых, газоконденсатных нефтяных месторождений. Для газоснабжения предприятий наряду с природными газами применяются искусственные газы. Перед подачей потребителю добытый газ проходит обработку: осушку, очистку от примесей и одоризацию, в процессе которой ему придается специфический запах.