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.