В. Н. Андрийчук, В. И. Соколов, Н. Д. Андрийчук
Управление системами отопления, вентиляции и кондиционирования на основе МРС-подхода
Институт строительства, архитектуры и жилищно-коммунального хозяйства Луганского государственного университета имени Владимира Даля
Аннотация. В работе рассмотрен вопрос апробации МРС-подхода для управления системами отопления, вентиляции и кондиционирования, а также обоснована возможность совершенствования процесса регулирования его применением на примере вентиляционной системы. Изложен принцип управления с использованием прогнозирующей модели, отмечены особенности управления с использованием МРС-регулятора, рассмотрена структура регулятора и критерий выбора оптимальных значений управляющего сигнала. Показана реализация МРС-подхода на примере приточной вентиляционной системы VAV учебной аудитории. Для моделирования вентиляционной системы в среде Simulink пакета прикладных программ MATLAB разработана блок-диаграмма, для синтеза МРС-регулятора использован набор программных инструментов Model Predictive Control Toolbox. Проведено исследование переходных процессов в вентиляционной системе VAV, сопоставлены переходные процессы в системе без регулятора с ПИД-регулятором и МРС-регулятором. Сравнение результатов показало, что использование МРС-регулятора позволяет совершенствовать процесс регулирования теплового режима в помещении за счет повышения качества регулирования.
Ключевые слова: микроклимат, МРС-регулятор, вентиляционная система VAV, температура, переходной процесс.
В. В. Маркин
Перспективы применения процесса ANAMMOX для очистки городских сточных вод
ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»
Аннотация. Очистка сточных вод от биогенных элементов является важной задачей, направленной на сохранение природных водоемов от техногенной эвтрофикации. С открытием процесса анаэробного окисления аммония (ANAMMOX) появилась возможность осуществлять очистку сточных вод от соединений азота более экономичным способом. Однако в связи с физиологическими особенностями анаммокс-бактерий большая часть разработанных технологий, основанных на анаммокс-процессе, предназначены для обработки сточных вод специфического состава и свойств: с повышенной температурой, высоким содержанием азота и низкой концентрацией органических веществ. В данной работе изучены основные технологии очистки сточных вод с применением процесса анаммокс, определена наиболее подходящая технология для обработки бытовых стоков – DEAMOX и разработано предложение по ее улучшению.
Ключевые слова: сточные воды, биологическая очистка, анаэробное окисление аммония, ANAMMOX, SHARON, CANON, DEMON, DEMOX, азот, фосфор.
В. Н. Радионенко
О перспективах использования нечётких обобщённых критериев для определения качества окружающей среды на примере теплоэлектростанций
ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»
Аннотация. В статье рассмотрен вопрос о возможном использовании моделей неопределенности для определения качества окружающей природной среды. Проанализированы практические модели неопределенности, которые не связаны с концепцией случайности, а отражают неполноту наших знаний об изучаемом объекте и его взаимодействии с окружающей средой. На основании проведенного анализа предложено рассмотреть гибкую модель поиска обобщенного критерия качества окружающей природной среды, которая базируется на многокритериальной природе процесса принятия решения и уменьшении неопределенности, возникающей в случае конфликта и нечеткости целей при наличии многих локальных критериев. Для решения проблемы поиска обобщенного критерия качества окружающей среды предложено рассмотреть как вариант использования нечеткого нелинейного программирования с несовместимыми критериями, переменными управления и нелинейными ограничениями. Для более четкого и взвешенного решения поставленной задачи обосновано применение концепции оптимальности по Парето. В результате, предложенный нечеткий обобщенный критерий определения качества окружающей природной среды способен агрегировать множество показателей различной природы воздействия и служит определённой мерой для анализа функционирования теплоэлектростанций.
Ключевые слова: теплоэлектростанция, качество среды, критерий качества, модель неопределенности, вектор, параметры, функция принадлежности.
З. В. Удовиченко, Д. В. Савич, В. П. Демешкин
Очистка и утилизация теплоты отходящих газов в аппаратах с зернистым слоем в промышленности строительных материалов
ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»
Аннотация. В статье акцентируется вниманием на решение вопроса повышения энергосбережения отрасли строительного производства за счет одновременной очистки и утилизации теплоты отходящих газов оборудования. Среди методов и средств решения таких вопросов важное место занимают сухие способы очистки газов с помощью фильтров со стационарными и движущимися зернистыми слоями. Приведены основные характеристики зернистого материала и эффективность его использования в качестве промежуточного теплоносителя. Рассмотрены известные зернистые аппараты для очистки и одновременной утилизации теплоты отходящих газов. Предложены варианты установки трубчатых теплообменных аппаратов в толще зернистого материала с указанием достоинств и недостатков каждого из вариантов. Представлены экспериментальные данные установки зернистого фильтра с компоновкой в толще зернистого материала тепловых труб, по данным которых можно судить о возможности и эффективности утилизации теплоты отходящих газов совместно с их очисткой [1]. Даны основные выводы об эффективности и целесообразности применения комплексного метода очистки и утилизации теплоты отходящих газов оборудования строительного производства.
Ключевые слова: зернистый слой, утилизация теплоты, очистка, тепловые трубы, теплообменный аппарат, отходящие газы.
Г. С. Турчина
Повышение надежности водопроводной сети путем резервирования ее элементов
ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»
Аннотация. Согласно нормативным документам [3, 4], снижение количества подаваемой воды не должно быть более 30 % от расчетного на протяжении временного промежутка, зависящего от категории города. С увеличением срока эксплуатации отказы водопроводной сети происходят чаще, бывают случаи, когда сложность аварийной ситуации влечет за собой полное прекращение подачи воды по отдельным трубопроводам из-за конфигурации сети. При каждой аварии появляются экономические издержки не только на ремонт, но и от сопутствующих убытков из-за вынужденного снижения воды, поставляемой абонентам. В связи с этим в статье рассмотрены вопросы резервирования сети водоснабжения путем заложения дополнительного сечения трубопроводов и с помощью создания дополнительных колец на сети. Стоит отметить, что оба способа несут дополнительные затраты ресурсов и применять их необходимо из условий баланса между капитальными затратами и снижением рисков от потерь во время эксплуатации сети благодаря повышению ее надежности за счет резервирования.
Ключевые слова: водопроводная сеть, надежность, диаметры трубопроводов, расход воды.
В. Н. Чернышев, А. В. Могукало, В. В. Ручка
Аэробная стабилизация смеси сырого осадка и неуплотненного активного ила с рециркуляцией иловой воды
ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»
Аннотация. В статье рассмотрена проблема, связанная с аэробной стабилизацией смеси сырого осадка и избыточного активного ила. Аэробная стабилизация осадков сточных вод характеризуется простотой конструкции и эксплуатации сооружений, отличается лучшими водоотдающими свойствами стабилизированных осадков. Но продолжительность стабилизации значительно увеличивается, когда в смеси с избыточным активным илом минерализуется сырой осадок первичных отстойников. Это приводит к увеличению капитальных и эксплутационных затрат. Обоснованы причины повышенной продолжительности аэробной стабилизации смеси сырого осадка и неуплотненного активного ила. Установлена необходимость усреднения расхода сырого осадка перед подачей его в стабилизаторы, определена необходимость соблюдения допустимого соотношения количества сырого осадка и активного ила в смеси. Предложено для сокращения продолжительности стабилизации смеси сырого осадка и неуплотненного активного ила применять рециркуляцию иловой воды. Разработана технологическая схема аэробной стабилизации с рециркуляцией иловой воды, отделенной от стабилизированной смеси в илоуплотнителе. Обосновано применение денитрификации после смешения рециркулирующей иловой воды с сырым осадком. Сформулированы задачи последующих исследований для определения отдельных параметров технологии стабилизации.
Ключевые слова: аэробная стабилизация, сырой осадок, активный ил, продолжительность стабилизации, Еh, rH2, рециркуляция, иловая вода, денитрификация, стабилизированный осадок.
А. С. Павлюченко a, Н. И. Григоренко b
Методы борьбы с гидроударом на насосных станциях путем рациональной обвязки технологического оборудования
a Филиал «ЦКИПИВЛ» ГУП ДНР «ВОДА ДОНБАССА», b ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»
Аннотация. Рассматриваются условия и последствия возникновения гидроудара на насосных станциях. Общеизвестно, что конфигурация обвязки оказывает существенное и зачастую критичное влияние на стабильность работы центробежных насосов, поэтому данная статья посвящена поиску решения предупредить или минимизировать последствия гидроудара еще на стадии проектирования или при реконструкции существующих насосных станций. Для решения поставленной задачи предложены схема с устройством дополнительной обводной линии, схема для насосов, начинающих работу на приоткрытую задвижку, и схема обвязки со сбросом воды из напорной линии во всасывающую. Данные обвязки технологического оборудования насосной станции являются энергоэффективными, просты в обслуживании, поскольку в них нет сложных частей или механизмов, успешно работают независимо от температуры окружающей среды, а также при ложном срабатывании системы.
Ключевые слова: центробежные насосы, гидроудар, обвязка насосов, напорный трубопровод, пожаротушение, линия пробного пуска.
А. А. Шейх
Анализ влияния процесса переработки отходов строительства на величину загрязнения атмосферного воздуха
ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»
Аннотация. В работе установлено, что рециклинг отходов строительства и демонтажа зданий наиболее эффективно следует производить непосредственно на месте выполнения демонтажных работ, реализуя процесс посредством технологии, включающей их сортировку, измельчение, подготовку, приготовление и использование. Представлен технологический процесс получения вторичного сырья в границах строительной площадки с использованием мобильной щековой дробилки модели Sandvik QJ241. В работе определены значения концентраций пыли, которые образуются на строительной площадке при проведении работ по дроблению отходов строительства с использованием мобильной щековой дробилки. Полученные концентрации позволили определить усредненное значение пыли, привносимое при переработке отходов в границах строительной площадки. Обоснована целесообразность переработки строительных отходов и вовлечение их в цикл строительства, поскольку полученные концентрации по всем рассматриваемым веществам на границе базовой санитарно-защитной зоны и на территории ближайшей жилой застройки не превышают нормативы ПДК.
Ключевые слова: отходы строительства, рециклинг, дробление, установка дробильная, загрязнение, атмосферный воздух, расчет рассеивания.
Т. С. Башевая
Анализ подходов к решению проблемы твердых коммунальных отходов
ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»
Аннотация. В статье проиллюстрирована актуальность проблемы твёрдых коммунальных отходов для государства и всего мирового сообщества. Сформулированы основные проблемные моменты в решении вопроса ТКО. Дана сравнительная характеристика способов обращения с коммунальными отходами в разных странах и приведена зависимость выбора способа утилизации от экономического благополучия государства. Приведены данные, характеризующие способы обращение с отходами ТКО в РФ и ДНР: количество отходов, поступающих в специально отведенные места, и объекты размещения отходов, повторно используемых в качестве материальных или энергетических ресурсов. Проанализирован компонентный состав отходов с позиции применяемости технологий по каждому компоненту. Изложены применяемые в настоящее время подходы для решения проблем ТКО. Определены основные направления деятельности для минимизации воздействия ТКО на окружающую среду.
Ключевые слова: охрана окружающей среды, обращение с отходами, твердые коммунальные отходы, сортировка, сбор, рециклинг.
А. К. Кралин, Д. А. Макеева, Д. Г. Асеев
Минимизация антропогенного воздействия на окружающую среду при механизированном распределении противогололедных материалов
ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»
Аннотация. Данная работа посвящена исследованиям, связанным с рационализацией распределения противогололёдного материала по поверхности проезжей части дорог. Рассматриваются вопросы, относящиеся к области зимнего содержания автомобильных дорог общего пользования и экологической безопасности. Определены необходимые размеры частиц одного из самого распространенного противогололедного материала используемого в технологическом процессе механизированного распределения по поверхности проезжей части в нашем регионе, гранулированного шлака. Установлены связи между основными параметрами технологического процесса механизированного распределения противогололедного материала и компонентов противогололедных смесей. Установлена зависимость величины скорости равномерного движения от размера зерен гранулированного шлака. Определено значение максимальной скорости частицы в момент отрыва от распределительного диска в зависимости от частоты вращения распределительного диска и его размеров.
Ключевые слова: кологическая безопасность, городское хозяйство, противогололёдные фрикционные материалы, сыпучий материал.
Н. В. Колосова
Эффективность применения реактора для предварительного подогрева биомассы в биогазовой установке
ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»
Аннотация. Процесс производства биогаза из отходов животноводческих ферм зависит от различных технологических факторов, основным из которых является температура сбраживания. Для производства биогаза на практике применяют мезофильный режим сбраживания. Технологический процесс работы метантенка предусматривает замену части сброженной массы свежей биомассой нексколько раз в сутки. Температура свежей биомассы в холодный период года значительно ниже температуры сбраживания. Это приводит к снижению температуры в метантенке. Метаногенные бактерии при мезофильном режиме сбраживания чувствительны к изменению температуры. Колебания температуры сбраживания на несколько градусов может привести к снижению объема получаемого биогаза. Для избежание колебаний температуры сбраживания в метантенке после загрузки свежей порции биомассы предлагается добавление в схему биогазовой установки реактора для предварительного подогрева биомассы.
Ключевые слова: метантенк, биогаз, температура сбраживания, дополнительный подогрев.
Ю. А. Головач, О. В. Михайская, Н. А. Вожова
Пoвышение эффективнocти сжигания газового топлива в гoрелках инфракраcнoгo излучения cветлoгo типа
ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»
Аннотация. В системах отопления производственных предприятий широко применяются газовые горелки инфракрасного излучения. Высокотемпературные излучатели с температурой поверхности от 600 до 1 200 °C обеспечивают обогрев помещений большого объёма и высоты, в которых другие системы отопления являются неэффективными. На ocнoвании литературнoгo анализа выявлены преимущеcтва иcпoльзoвания инфракраcных гoрелoк «cветлoгo» типа. Ветрoуcтoйчивocть гoрелок инфракраcнoгo излучения на oткрытoм вoздухе может обеспечиваться уcтанoвкoй перед наcадкoй экрана, прoзрачнoгo для инфракраcнoгo излучения. Исследованы пути увеличения КПД гoрелок инфракраcнoгo излучения. На ocнoвании лабoратoрных иccледoваний гoрелки ГИИ-1,85 «Звездoчка» получена завиcимocть излучательнoй cпocoбнocти гoрелки oт величины кoэффициента избытка вoздуха a и давления газа перед гoрелкoй, ocнащеннoй прoзрачным экранoм. Использование полученной зависимости позволит рассчитать изменение теоретического КПД горелок.
Ключевые слова: гoрелка инфракраcнoгo излучения, «cветлый» излучатель, кoэффициент избытка вoздуха, температура излучающей пoверхнocти, прозрачный экран.
В. И. Нездойминов, В. С. Рожков, Ю. В. Васильева
Теоретическое обоснование схем очистки сточных вод с применением эрлифтных биореакторов
ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»
Аннотация. В статье приведено описание теоретических моделей схем улучшенного биологического удаления фосфора, созданных на базе Йоханнесбургского и Кейптаунского процессов, модифицированных использованием аэротенков-осветлителей с затопленной эрлифтной системой аэрации (эрлифтных биореакторов). Предложено применение моделирования биохимических процессов с помощью ASM3+Bio-P, которое позволяет описывать взаимное преобразование компонентов системы активного ила и прогнозировать качество очистки в таких сооружениях. Для моделирования эрлифтных биореакторов предложены зависимости для определения циркуляционного расхода в сооружении. Выполнено моделирование по указанным зависимостям для исходных сточных вод г. Макеевка, с разработкой мероприятий по повышению качества очистки путем варьирования параметров работы сооружений и добавлением органического субстрата. Выполнена теоретическая оценка эффективности предложенных схем, ограничений их применения. Установлено, что наиболее значимым параметром для финального качества очистки является соотношение органического вещества, азота и фосфора в исходном стоке.
Ключевые слова: биологическая очистка, эрлифтный биореактор, моделирование биохимических процессов активного ила.
Н. В. Долгов
Экспериментальные исследования потокораспределения в комбинированной системе горячего водоснабжения с гелиоколлектором
ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»
Аннотация. Проведен анализ исследований ведущих ученых с целью определения рациональной методики экспериментальных исследований систем горячего водоснабжения (ГВС) в течение суток для различных видов потребителей тепловой энергии, в частности, для потребителей жилых и общественных зданий. Разработана экспериментальная установка системы горячего водоснабжения с комбинированным источником теплоты на базе гелиоколлектора. На основании проведенных экспериментальных исследований была подтверждена адекватность разработанной математической модели потокораспределения. Разработанная математическая модель потокораспределения контурных расходов в предложенной схеме горячего водоснабжения с комбинированным источником теплоты позволяет определить степень открытия и пределы регулирования балансировочной и регулирующей арматуры в разных режимах работы солнечного коллектора. Произведен расчет эффективности системы горячего водоснабжения с гелиоколлектором для проектируемого объекта типовой секции жилого девятиэтажного здания в программе T-Sol. Даны основные выводы о полученных экспериментальных исследованиях комбинированной системы горячего водоснабжения с гелиоколлектором, а также эффективности и целесообразности применения математической модели потокораспределения методом контурных расходов [1,3].
Ключевые слова: горячее водоснабжение, комбинированный источник теплоты, гелиоколлектор, потокораспределение, метод контурных расходов, микроклимат.