11059

Майоров Е.С, науч. рук. Минибаев А.И.

ФГБОУ «КГЭУ», г. Казань, Россия

ВОЗМОЖНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ МГД-ГЕНЕРАТОРА В СХЕМУ АЭС ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ВОДОРОДА

Одной из основных задач энергетики на сегодняшний день является нахождение наиболее выгодного и результативного способа выработки электроэнергии. Начиная от мелких усовершенствований и до создания новых видов ТЭС лежит путь к повышению выработки электроэнергии.

В 1832 Майкл Фарадей доказал, что в движущемся проводнике, находящемся под действием магнитного поля, возникает электрический ток, что послужило началом для создания первого магнитогидродинамического генератора (МГД-генератор)

МГД-генератор-энергетическая установка, в которой энергия рабочего тела, движущегося в магнитном поле, преобразуется непосредственно в электрическую энергию.

Рабочим телом является жидкий металл - свинец, используемый на АЭС типа БН «Брест» ОД 300[4, с1] в качестве теплоносителя, из чего мы можем сделать вывод о его скорости, которая будет составлять 3-5 м/c [1, c 45], к тому же свинец, который находится в установке, является облученным, из-за чего можно считать, что практически все молекулы являются заряженными, вследствие чего можно принять коэффициент ионизации k равным 0.9-1[2, с 6].

Мощность данной установки будет зависеть от силы тока, которая в свою очередь зависит от значения силы Лоренца, действующей на поток воды, выступающей в качестве проводника. Сила Лоренца будет рассчитываться по формуле:

где B- магнитная индукция, k- коэффициент ионизации, W- скорость рабочего тела, N- кол-во молекул, прошедшее через сечение за единицу времени, e- заряд электрона [3, с 34].

Получив значение силы Лоренца найдем значение силы тока:

Используя полученные данные и рассчитав значение мощности, учитывая потери различного рода получим значение мощности:

200

P=1.82МВт

Беря в расчёт полученное значение мощности, кол-во подключаемых электролизёров и их характеристики, рассчитаем срок окупаемости внедрения. С данной мощностью возможно подключить 182 электролизера. Учитывая капитальные вложения внедрения, который состоит из стоимости металлической врезной конструкции, трансформатора средних мощностей, электролизеров, инвертора и пары магнитов срок окупаемости будет составлять примерно 4 месяца.

Литература

1.Принципы получения ядерного топлива для АЭС А.И Минибаев. // Материалы докладов XV аспирантско - магистерского семинара, посвященного «Дню энергетика» / Под общей редакцией д-ра физ.-мат наук, проф. А.В. Голенищева-Кутузова. В 2 т.; Т.I.- Казань: Казан. гос.

энерг.ун-т, 2012-256с.

2.Султанов М.М., Курьянова Е.В. Исследование применения водорода в качестве топлива для улучшения энергетических и экологических показателей работы газотурбинных установок. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2021;23(2):4655.

3.Гурьянов. Д.А., Ланкин К.А., Тимербаев Н.Ф. Анализ современного состояния технологий эксплуатаций малых ГЭС. ВЕСТНИК КАЗАНСКОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. Том:12,

Номер:4, Год: 2020, Страницы: 73-84, УДК: 621.311

4.Брест ОД 300 URL: https://www.ippe.ru/nuclear-power/fast-neutron- reactors/120-brest-300-nuclear-reactor (дата обращения 28.03.2022)

М.В. Сухова, Ю.С. Брусенцова, М.В. Бодров, Д.Ю. Тарасов

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

К ВОПРОСУ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАИБОЛЬШЕГО ПОТЕНЦИАЛА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЖИЛОГО ФОНДА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА

В настоящее время в нашей стране отсутствует единый комплексный подход к энергосбережению при проведения капитального ремонта многоквартирных жилых домов (МЖД). Однако, всё более актуальным становится вопрос экономической оценки тепловой защиты зданий, в методику расчета которой несомненно должна входить как стоимость

201

тепловой энергии в регионе строительства, так и особенность объемно- планировочных решений, рассматриваемых МЖД.

Современные нормируемые требования [1] к величине приведенного сопротивления теплопередаче Rтрпр , м2·°С/Вт, теплового контура МЖД

основаны на субъективных факторах, связанных со статистическими величинами определенных климатических показателей (tоп – средняя температура отопительного периода, °С, и Zоп – продолжительность отопительного периода, сут), не учитывающих стоимость энергетических ресурсов в конкретных регионах строительства и эксплуатации зданий.

Авторами предложена уточненная методика расчета наибольшего потенциала энергоэффективности, основанная на расчете удельных отопительно-вентиляционных характеристик «до» и «после» внедрения конкретных энергосберегающих мероприятий. Для этого введено понятие «эталонного дома», у которого теплофизические характеристики ограждающих конструкций (наружные стены, окна, входные двери, покрытие, пол), удовлетворяют санитарно-гигиеническим требованиям (не выпадение конденсата на ограждениях), а само здание оборудовано естественными системами приточно-вытяжной вентиляции.

Коэффициент энергоэффективности конкретного мероприятия определяется по формуле:

конкретного энергосберегающего мероприятия, Вт/(м3·°С); Kiпосле – удельная отопительная характеристика после внедрения конкретного

энергосберегающего мероприятия, Вт/(м3·°С); Kвентдо – удельная

вентиляционная характеристика до внедрения энергосберегающих мероприятий в систему вентиляции, Вт/(м3·°С).

Были рассмотрены следующие пять энергосберегающих мероприятий: повышение сопротивления теплопередаче наружных стен; повышение сопротивления теплопередаче входных дверей; установка более энергоэффективных окон; повышение сопротивления теплопередаче пола; повышение сопротивления теплопередаче покрытия.

Мероприятие, связанное с повышением энергоэффективности систем приточно-вытяжной вентиляции путем установки рекуператоров, авторами не рассматривалось в связи отсутствием возможности устройства механических систем вентиляции в МЖД при капитальном ремонте.

202

Удельная отопительная характеристика Ki, Вт/(м3·°С), в общем виде определяется по формуле (2):

где Fi – общая площадь рассматриваемой ограждающей конструкции, м2; Ri – сопротивление теплопередаче рассматриваемой ограждающей конструкции, м2·°С/Вт; Vзд – объем рассматриваемого здания, м3.

Для наружной стены, покрытия и пола сопротивление теплопередаче

где n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху; tв – температура внутреннего воздуха, для теплотехнического расчета принимается tв =+20 °С [2]; tн – температура наружного воздуха, для теплотехнического расчета принимается как температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 [3]; αв – коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности ограждения, принимается СП [1], Вт/(м2·°С); tн – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по СП [1].

Для входной двери сопротивление теплопередаче Rдвдо , м2·°С/Вт, из

условия выполнения санитарно-гигиенических требований, определяется по формуле (4):

выполнения санитарно-гигиенических требований по формуле (3), в которой tн – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности

ограждающей конструкции, принимается как tн = tв – tдоп = 20 – 3 = 17 °С (нормируемая температура на поверхности окна исходя из санитарно-

гигиенических требований должна быть не ниже 3 °С).

При расчете удельной отопительной характеристики «после» сопротивление теплопередаче каждой ограждающей конструкции определяется по общепринятой методике СП 50.13330.2012 [1].

203

Сумма удельных отопительных характеристик до внедрения

энергосберегающих мероприятий в систему вентиляции, Вт/(м3·°С), определяется по формуле (6):

где св – теплоемкость воздуха, св = 1,0005 кДж/(кг·°С); nв – кратность воздухообмена, час-1; βv – коэффициент учитывающий наличие внутренних

где tо.п – средняя температура отопительного периода с температурой наружного воздуха менее +8 °С [3].

Средняя кратность воздухообмена, час-1, по зданию определяется по формуле (8):

i =1

где Li – воздухообмен конкретного помещения, м3/ч, определяется по [2]; Vi – объем конкретного помещения, м3; m – количество помещений в здании.

Для расчета были выбраны 5-ти, 9-ти и 17-ти этажные дома, расположенные в различных климатических районах: г. Керчь (tн = –12 ºС [3]), г. Владивосток (tн = –22 ºС [3]), г. Красный Яр (tн = –32 ºС [3]).

Результаты расчета представлены в таблице 1.

Таблица 1 Расчет наибольшего потенциала энергоэффективности для городов:

Керчь, Владивосток, Красный Яр

город Керчь (tн = -12 ºС)

На основании полученной динамики изменения наибольшего потенциала энергоэффективности для рассмотренных различных городов, авторами будут продолжены исследования с целью получения методики по выбору наиболее экономически обоснованных мероприятий по повышению энергоэффективности МКД при проведении капитального ремонта.

Литература

1.СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. – М.: ФАУ «ФЦС», 2012. – 95 с.

2.СП 54.13330.2016 Здания жилые многоквартирные. Актуализированная редакция СНиП 31-01-2003.

3.СП 131.13330.2018. СНиП 23-01-99* Строительная климатология.

А.Г. Иванюк, М.С. Соколова, М.В. Бодров, А.А. Лункина

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

МЕТОДИКА НОРМИРОВАНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ЗДАНИЙ

В настоящее время одной из основных стратегических задач нашей страны является укрепление продовольственной безопасности [1]. Снижение себестоимости производства и различных издержек при выращивании крупного рогатого скота достигается снижением энергоемкости коровников, телятников и прочих помещений выращивания и содержания животных.

205

На протяжении последних 50 лет в Нижегородском государственном архитектурно-строительном университете (ННГАСУ) под руководством профессора, д-ра техн. наук В.И. Бодрова (1941-2020 гг.) развивается и успешно функционирует научно-методологическая школа по созданию малоэнергоемких систем обеспечения параметров микроклимата (СОМ) животноводческих зданий, сооружений и комплексов.

Коровники, как помещения по содержанию крупного рогатого скота, характеризуются наличием постоянных круглогодичных биологических тепловыделений Qб, Вт, зависящих от множества факторов: количество поголовья, возраст и масса животных, текущей температуры внутреннего воздуха tв, °С, и т.д. Нормативные (справочные) значения выделения от одного животного теплоты, диоксида углерода и водяных паров приведены в таблице 1 [2].

Основное положение разработанной методики указывает, что при наличии в неотапливаемых животноводческих помещениях в холодный период года постоянно действующих биологических тепловыделений от животных (Qб) теплофизические характеристики наружных ограждений должны обеспечивать такой удельный тепловой поток через них, чтобы предотвратить переохлаждение животных (ΣQ = 0) при расчетной температуре наружного воздуха tн. Другими словами, обосновано принятие за основу нормирования сопротивления теплопередаче наружных ограждений R отр , м2·°С/Вт, удельного теплового потока qбн, Вт/м2,

учитывающего действующие биологические тепловыделения Qб и объемно-планировочные решения:

где F = Fст + Fпокр – площадь наружных стен и покрытия, м2;

m – коэффициент, учитывающий долю теплопотерь через полы, подземные или обвалованные части зданий: m = 0,03…0,05 для надземных; m = 0,08…0,10 с обваловкой ≈ 0,5 высоты наружных стен; m = 0,25…0,30 для полностью заглубленных или обвалованных зданий.

Таблица 1 Нормативные (справочные) значения выделения от одной коровы теплоты,

диоксида углерода и водяных паров при tв = 10 °С [2] (приведено в сокращении)

Одним из преимуществ данной трактовки теплового (энергетического) баланса помещения является отсутствие необходимости

определения нормируемого перепада t н , °С, по СНиП [3] температуры внутреннего воздуха tв, °С, и температуры точки росы на внутренней поверхности наружных ограждающих конструкций, tт.р., °С, определяемого по формуле (3), а также коэффициентов теплообмена на внутренней поверхности ограждений αв, Вт/(м2·°С).

Отметим, что при нестационарных условиях теплообмена при низких температурах внутреннего воздуха tв и высоких значениях относительной влажности φв, в коровниках, а тем более в свиноводческих комплексах,

добиться высокой точности определения tн и αв не представляется возможным.

Другим неоспоримым преимуществом методики определения является учет взаимосвязи функционального технологического назначения животноводческих зданий с биологическими характеристиками содержащихся в них животных. Особенно важно при проектировании коровников добиваться максимальной загрузки помещений путем рационального технологического секционирования помещений.

Явные тепловыделения животных Qбж при их расчетном количестве n в помещении равны:

где qж – явная удельная теплота, выделяемая животным, Вт [5, 6]; k1 – коэффициент на температуру воздуха в помещении [5];

k2 – коэффициент, учитывающий фактическое число животных в помещении [5];

207

k3 – коэффициент, учитывающий тепловыделения животных в ночное время: для КРС и свиней k3 = 0,8 [4…6].

Животноводческие здания не являются полностью неотапливаемыми сооружениями ввиду необходимости удалять влагу, выделяемую в процессе жизнедеятельности. Количество выделяемой коровами и телятами влаги jж, г/ч, приведено в справочной [4…6] и специализированной ветеринарной литературе.

Минимальное количество наружного воздуха Gн.min = Lн.min×ρв для ассимиляции избытков влаги равно:

где Gвл = jжn, г/ч; ρв – плотность наружного воздуха, кг/м3;

dуд, dпр – влагосодержание удаляемого (вытяжного) и приточного воздуха, г/кг. сух. в-ха.

Минимальные затраты теплоты на нагрев наружного воздуха:

Наружная расчетная температура tнр , начиная с которой требуются

затраты искусственно сгенерированной теплоты на нагрев приточного воздуха, определяется из теплового баланса каждого конкретного животноводческого здания по формуле:

теплозатраты на подогрев приточного воздуха увеличивается от 0 до Qнаг. В остальное время, когда tн > tнр , в помещении имеются теплоизбытки.

Зависимости (1), (2) и (7) справедливы только при расчетной nр заполняемости животноводческих комплексов. На практике степень заполнения помещений а бывает ниже расчетной. По этой причине в животноводческих зданиях должны предусматриваться дополнительные системы отопления по восполнению недостатков биологической теплоты при нерасчетном заполнении помещений животными (nд).

При a = nд/nр увеличение мощности систем теплоподачи (систем дополнительного отопления) Q отда составляет с учетом (4):

а температура наружного воздуха, начиная с которой в помещениях начинается отрицательный тепловой баланс, tнра, °С, равна:

208

Общее энергопотребление Qот складывается из затрат на нагрев минимального количества приточного воздуха в холодный период года

Qнаг (6) и мощности систем дополнительного отопления Q отда (10):

В заключении отметим, что дальнейшим перспективным исследованием является изучение возможности использование лучистых систем отопления в животноводческих помещениях с целью повышения комфортности нахождения животных и улучшения ветеринарно- гигиенических показателей.

Литература

1.Распоряжение Правительства РФ от 11.08.2022 № 2217-р «О внесении изменений в перечень показателей в сфере обеспечения продовольственной безопасности Российской Федерации, утв. распоряжением Правительства РФ от 10.02.2021 № 296-р».

2.РД-АПК 1.10.01.02-10 Методические рекомендации по технологическому проектированию ферм и комплексов крупного рогатого скота. М., 2012.

3.СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника.

4.Бодров, М.В. Микроклимат производственных сельскохозяйственных зданий и сооружений / В.И. Бодров, М.В. Бодров, Е.Г. Ионычев, М.Н. Кучеренко. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2008. – 623 с.

5.Бодров, М.В. Отопление и вентиляция животноводческих и птицеводческих зданий / М.В. Бодров. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2012. – 145 с.

6.Бодров, В.И. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха производственных сельскохозяйственных зданий / В.И. Бодров, Л.М. Махов, Е.В. Троицкая. – М.: Издательство АСВ, 2014. – 240 с.

209