научная статья по теме ИССЛЕДОВАНИЕ РАСЧЕТА ПОТЕРЬ ТЕПЛОТЫ В ГРУНТ ПОДЗЕМНЫМ КОМУНИКАЦИОННЫМ КОЛЛЕКТОРОМ ПО МЕТОДИКЕ Ю.И. КУЛЖИНСКОГО Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук

Текст научной статьи на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ РАСЧЕТА ПОТЕРЬ ТЕПЛОТЫ В ГРУНТ ПОДЗЕМНЫМ КОМУНИКАЦИОННЫМ КОЛЛЕКТОРОМ ПО МЕТОДИКЕ Ю.И. КУЛЖИНСКОГО»

Брюханов О.Н., доктор технических наук, профессор

Рымаров А.Г., кандидат технических наук, доцент Титков Д.Г., аспирант (Московский государственный строительный университет)

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСЧЕТА ПОТЕРЬ ТЕПЛОТЫ В ГРУНТ ПОДЗЕМНЫМ КОМУНИКАЦИОННЫМ КОЛЛЕКТОРОМ ПО МЕТОДИКЕ Ю.И. КУЛЖИНСКОГО

Созданные в середине 20 века методики по расчету потерь теплоты подземным коллектором сложны в применении. Рассмотрена методика расчета тепловых потерь подземным коллектором в грунт Ю.И. Кулжинского с учетом разного времени натопа.

Ключевые слова: подземный коллектор, потери теплоты, время натопа.

STUDY ON CALCULATION OF HEAT LOSS IN A GROUND UNDERGROUND COMMUNICATION HEADER BY Y.I. KULZHINSKY

Created in the mid-20 century methodology for calculating heat loss through an underground collector complicated in application. The method of calculation of heat loss through an underground collector in primer Y Kulzhinskogo, taking into account the different long of warm-up time.

Keywords: an underground collector, heat loss, warm-up time.

В настоящее время индустриализация городов вынуждает прокладывать коммуникации в специальных сооружениях - подземных коммуникационных коллекторах, что связано с урбанизацией и увеличением потребности в электрической и тепловой энергии крупных городов [1]. Тепловой режим подземного коммуникационного коллектора является главным для создания требуемого микроклимата, что связано с тепловыми потерями коллектора в грунт, массивность которого растет с увеличением заглубления коллектора [2], при нестационарном процессе передачи тепла [3,4]. Как известно, коллекторы бывают мелкого, среднего и глубокого заложения, что приводит к различной массивности грунта вокруг коллектора, которая влияет на теплопотери, на которые влияет температура наружного воздуха осредненная за интервал времени от пятидневки до средней за год и большие интервалы времени, что влияет на решение задач по прогнозированию параметров микроклимата [5]. Существуют несколько отечественных методик по расчету потерь теплоты подземными сооружениями в массив грунта [6], при этом наиболее точной считается методика Ю. И. Кулжинского, в которой применяется температура грунта, определяемая по методике профессора Власова О.Е., а коэффициент теплопередачи зависит от коэффициента теплопроводности ограждающей конструкции тоннеля, Вт/(м -°С), коэффициента теплопроводности слоя грунта, Вт/(м2-°С), плотности ограждающей конструкции тоннеля, кг/м3, теплоемкости ограждающей конструкции тоннеля, кДж/(кг °С), формфактора, зависящего от формы подземного пространства (коллектора, выработки) связанной с эквивалентным по площади радиусом, площадью поверхности выработки, с периметром выработки, м.

Данная методика опирается на расчет потерь теплоты в период нестационарного прогрева грунта, а количество теплоты, теряемое сооружением, определяется в некоторый момент времени, после заданного периода натопа.

Проведены расчеты теплопотерь подземного коллектора на основе рассматриваемой методики для коллектора прямоугольной формы с поперечным сечением 4,83 м2, с глубиной заложения 1 м и 10 м, для г. Москвы, с грунтом вокруг коллектора в виде суглинка с коэффициентом теплопроводности 1,18 Вт/(м*°С) для сухого грунта и 1,26 Вт/(м*°С) для мерзлого грунта соответственно, с постоянной температурой в коллекторе +30 °С. Для расчетов

приняты следующие диапазоны времени: 1. 744 часов - самый холодный месяц года; 2. 3624 часа - теплый период года; 3. 5136 часов - отопительный период; 3. 8760 часов -год; 4. 148920 часов - период 17 лет; 5. 175200 часов - период 20 лет.

Рис. 1. Зависимость потерь теплоты от времени натопа и заглубления коллектора.

На рис. 1. представлены графики потерь теплоты в зависимости от продолжительности времени натопа, где видно, что период изменений теплопотерь в грунт наступает через длительное время, которое колеблется от 1 до 3-х лет и более.

Однако данная методика расчета не учитывает все сложности массивности грунта связанные с инерционностью теплопередачи, так как данный процесс происходит с запаздыванием во времени. Влагопередача в грунте и в ограждениях [7] коллектора носит переменный во времени характер и влияет на теплопотери в грунт. Движение воздуха в коллекторе [8], при котором меняется внутренняя температура воздуха, и изменяются теплопотери - не учитывалось. Работа выполнена в рамках Гранта государственной поддержки научных исследований, проводимых ведущими научными школами Российской Федерации №14.257.14.6545-НШ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Брюханов О.Н., Титков Д.Г. Современное состояние топливно-энергетического комплекса России и стран СНГ. // Интернет-Вестник ВолгГАСУ. 2014. № 2 (33). С. 16.

2. Рымаров А.Г., Лушин К.И. Особенности расчета теплового режима линейных подземных сооружений на примере автотранспортного тоннеля. // Строительство: наука и образование. 2011. № 2. С. 5.

3. Рымаров А.Г., Лушин К.И. Особенности расчета теплового режима здания с массивными ограждающими конструкциями в холодный период года. // Строительство: наука и образование. 2012. № 2. С. 5.

4. Самарин О.Д., Лушин К.И. О распределении энергозатрат жилых зданий и исследовании температурного графика в их системах теплоснабжения // Энергосбережение и водопод-готовка. 2008. № 1. С. 56-59.

5. Рымаров А.Г. Прогнозирование параметров воздушного, теплового, газового и влаж-ностного режимов помещений здания. // Academia. Архитектура и строительство. 2009. №5. с. 362-364.

6. Рымаров А.Г., Титков Д.Г. Особенности потерь теплоты в массив грунта подземного коммуникационного коллектора. // Строительство: наука и образование. 2014. № 4. С. 2.

7. Гагарин В.Г. Теплофизические проблемы современных стеновых ограждающих конструкций многоэтажных зданий // Academia. 2009. № 5. С. 297-305.

8. Рымаров А.Г., Титков Д.Г. Аэродинамика коллектора для подземных коммуникаций. // Естественные и технические науки. 2015. № 2 (80). с. 144-147.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком