УДК 628.218

Гусенцова Я.А.

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры

Пастушкова И. Д., Чередниченко Г. Е.

Луганский национальный аграрный университет

Оптимизация технико-экономических характеристик

систем вентиляции и воздушного отопления

Предложена методика оптимизации технико-экономических характеристик вентиляционных систем. Показано, что ее использование позволяет существенно уменьшить стоимость отопительно-вентиляционных систем.

Ключевые слова: вентиляция, технико-экономические показатели, математическая модель, экономический эффект.

Задачи, поставленные перед энергетическим комплексом Украины, требуют проведения большого объема комплексных исследований по созданию экономичных и надежных отопительно - вентиляционных систем с высокоэффективным вспомогательным оборудованием. В условиях жесткой экономической политики остро стоят вопросы совершенствования всех технологических процесов, связанных с потреблением энергии, совершенствованием условий труда, повышением экологической безопасности. Доля затрат на создание систем вентиляции и воздушного отопления остается большой и достигает 10-15% от стоимости сооружений, а эксплуатационные затраты могут составлять 50-60% от затрат на вспомогательные нужды. Следует отметить, что стоимость систем вентиляции и воздушного отопления, по сравнению с базовыми ценами (ДБН1.1-1-2000 с изм. 2001 – 2008 г.) повысилась на вентиляционное оборудование и агрегаты в 18,5 раз, воздуховоды и запорно-регулирующую арматуру в 20,8 раз.

Недоучет экономического фактора при проектировании вентиляционных систем, приводят к завышенным затратам, что, в конечном итоге, сказывается на цене готовой продукции или услуг промышленных предприятий.

Наиболее рациональным методом исследования технических объектов, позволяющим определить оптимальные технико-экономические характеристики еще на этапе проектирования, является метод математического моделирования, представленный ниже.

В качестве критерия оптимизации технико-экономических характеристик систем вентиляции и воздушного отопления выбран индекс доходности, определяемый отношением суммы дисконтированной разности результата и затрат к величине дисконтированных капитальных вложений:

(1)

Индекс доходности инвестиционных вложений тесно связан с интегральным эффектом, который представляет собой сумму дисконтированных за расчетный период разностей притоков и оттоков наличностей, приведенных к начальному году. В частности, для систем вентиляции и воздушного отопления величина его зависит от суммы затрат на монтаж, годовых эксплуатационных затрат, связанных с транспортировкой воздуха по каналам вентиляционной системы. С уменьшением диаметра воздухопровода уменьшается их стоимость, в то же время возрастают затраты на транспортировку воздуха (требуется больший напор вентилятора, чтобы обеспечить требуемую подачу), возрастают гидравлические потери в системе, затраты на электроэнергию. Таким образом, для каждой конкретной системы существуют оптимальные значения диаметров воздухопроводов d, обеспечивающие минимальные энергетические затраты на работу систем.

Основным фактором, влияющим на годовые эксплуатационные расходы, является затраты на электрическую энергию привода отопительно-вентиляционной системы, которые в свою очередь определяются характеристикой сети

(2)

характеристикой вентилятора

(3)

и зависимостью КПД вентилятора от расхода

h = h_max - С (L - L₀)². (4)

В этих выражениях:

А, В, С, L₀, h_max - коэффициенты аппроксимации характеристик вентилятора;

v –скорость воздуха на каждом участке воздуховода;

l_i , z_k – коэффициенты гидравлического трения и местных сопротивлений;

Зависимости (1- 4) полностью определяют технико – экономические характеристики отопительно – вентиляционной системы. Оптимальный диаметр воздуховодов находим из условия:

Таким образом, на основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что оптимизация диаметров воздуховодов систем вентиляции на основе математической модели экономических и аэродинамических характеристик дает, с одной стороны возможномть избежать погрешность в расчетах, определении наиболее економичного режима работы системы, с другой стороны, экономию материальных ресурсов на устройство систем, сниженее эксплуатационных затрат.