СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО
МИКРОКЛИМАТА НА ТРЕНАЖЁРЕ БЩУ АЭС
,
Научные руководители: , к-т техн. наук, профессор
, доцент
ФГБОУ ВО «Ивановский государственный энергетический университет
имени »
г. Иваново
Для поддержания работоспособности персонала в помещении создаётся микроклимат с оптимальными метеорологическими параметрами при использовании систем кондиционирования воздуха (СКВ). Однако в помещениях высокого уровня ответственности, как пульты управления АЭС (блочный щит управления), только создания микроклимата недостаточно. Монотонная работа, требующая внимательности и оказывающая нервно-эмоциональную нагрузку, может привести к утомлению работника и снижению его работоспособности, а далее к непоправимым последствиям.
Данная проблема может быть решена путем создания системы кондиционирования «динамического микроклимата» [1]. Эта система создаёт периодические изменения метеорологических параметров воздуха, таких как температура, влажность и скорость потока. Изменения должны поддерживать концентрацию внимания персонала, не допуская его утомления, а также не превышать критических значений.
В предыдущих работах [2] авторами рассматривались процессы перехода из рабочего режима отопления в дежурный режим отопления при предварительной осушке воздуха, которые так же являются динамическими и удовлетворяют концепции создания систем динамического микроклимата.
Решением же задачи создания систем кондиционирования «динамического микроклимата» занималось несколько учёных. впервые были рассчитаны параметры допустимого динамического микроклимата и приточного воздуха для промышленного здания, а также разработаны алгоритмы и составлены математические модели, учитывающие некоторые внешние и внутренние воздействия на здание [3]. Однако характеры влагопереноса и воздухообмена остались не исследованными. Поэтому необходимость создания математической модели, учитывающей закономерности влагопереноса и характер распространения воздушных потоков в помещении, остаётся актуальной.
Полученное уравнение теплового баланса, составленное [3], представлено ниже.
где
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
– тепловой поток во времени соответственно через окна, стены, пол, покрытие, с инфильтрацией, от оборудования, освещения, людей, предметов, инсоляции, удаляемого и внутреннего воздуха, в СКВ.
Целью работы является создание системы уравнений, описывающих процессы теплообмена и распределение воздушных потоков в помещении тренажёра блочного щита управления (БЩУ). Необходимо также создать математическую модель, отражающую все эти уравнения, в программном комплексе Comsol Multiphysics. Ниже представлена упрощённая модель тренажёра БЩУ АЭС (рис.1, рис.2, рис.3).
Рис.1. Общий вид тренажёра БЩУ АЭС
Рис.2. Модель тренажёра БЩУ АЭС (вид сбоку)
Рис.3. Модель тренажёра БЩУ АЭС (вид слева)
Для расчёта температурных и скоростных полей в пакете программ необходимо было выбрать физический режим моделирования Non-Isothermal Flow. Программный пакет Comsol Multiphysics использует метод конечных элементов, который применяется при расчёте температурных и скоростных полей и давления при решении дифференциальных уравнений. Сетка конечных элементов в ручном режиме уплотняется вокруг моделируемых объектов, при этом наименьший размер элемента будет у воздухораспределителей (рис.4).
Рис.4. Сетка конечных элементов тренажёра БЩУ АЭС
В проектируемом помещении тренажёра установлено следующее тепловыделяющее оборудование: оборудование блочного щита управления, а также персональные компьютеры. Воздухораспределители 4АПН расставлены в соответствие с планом проекта (рис.5).
.
Рис.5. Геометрия внутренней части воздухораспределителя типа 4АПН
Наибольший интерес вызывают условия наибольшего расхода и перепада температур приточного и внутреннего воздуха, поэтому расчёт необходимо производить в тёплый период года в рабочее время в момент использования всего тепловыделяющего оборудования. Также рассчитываются следующие режимы работы – тёплый период года в нерабочее время, холодный в рабочее время и в нерабочее время. При этом в течение времени будут меняться параметры микроклимата (температура, скорость воздуха) в сторону уменьшения или увеличения, а также определяться амплитуда этих колебаний в системе кондиционирования динамического микроклимата.
Полученная модель позволит определять требуемый расход подаваемого воздуха, температуру внутреннего воздуха, необходимого для поддержания работоспособности и комфорта персонала путём изменения амплитуды температур и скорости. Также можно будет исследовать влияние тепловыделяющего оборудования на температурное и скоростное поле внутри помещения, различные схемы воздухообмена и способы установки воздухораспределителей типа 4АПН.
Данная модель может быть применима для тренажёров блоков управления АЭС, а также для реальных БЩУ АЭС при создании систем кондиционирования динамического микроклимата.
1. Ловцов, кондиционирования динамического микроклимата помещений [Текст] / , . - Л. : Стройиздат, 1991.
2. , Лапатеев эффект при использовании предварительной осушки воздуха в прерывистом режиме отопления. В книге: РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА, тезисы докладов Двадцать второй Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов: в 3-х томах. 2016. С. 321.
3. Гаранин, А. В.. Разработка систем динамического микроклимата и создание на их основе энергосберегающих режимов работы оборудования: дис. . канд. техн. наук: 05.14.04 / .—Иваново: Б. и., 2010.—209 л: ил.
