Метод и алгоритм расчета системы газолучистого отопления культивационного сооружения с предварительным подогревом приточного воздуха

Разработка новых технологий поддержания требуемого микроклимата в культивационных сооружениях предполагает наличие соответствующей математической базы для определения расчетной тепловой мощности отопительного оборудования и параметров работы системы отопления, зависящих от факторов окружающей среды. Цель исследований – разработать программный метод расчета системы газолучистого отопления культивационного сооружения с предварительным подогревом приточного воздуха. В основе метода расчета лежит система взаимосвязанных уравнений теплового баланса помещения, его ограждения и поверхности почвы. Решение, помимо прочего, включает в себя утилизацию теплоты от продуктов сгорания газообразного топлива, а также лучистый теплообмен с многократным отражением и самооблучением, происходящий между поверхностями почвы и ограждения. В программном методе расчета также учитывается влияние испарения влаги с поверхности почвы на теплообменные процессы, протекающие в культивационном сооружении. На основе разработанного программного метода расчета определены параметры работы системы газолучистого отопления культивационного сооружения на примере промышленной теплицы «Фермер 7.5» (Российская Федерация). При заданных исходных условиях получены следующие основные результаты расчета: требуемая тепловая мощность газового инфракрасного излучателя (68,7 кВт); расход тепловой энергии, необходимый на нагрев приточного воздуха перед его подачей в помещение (35,5 кВт); температура предварительно нагретого приточного воздуха (–11,6°C); температура внутренней поверхности ограждения (18,6°C). Указаны основные допущения, принятые при разработке метода расчета. Определены перспективы дальнейших научных исследований.

1. Ляшенко Т.А., Черемисина С.А. Исследование энергоэффективности системы отопления в теплицах для условий Амурской области // Тенденции развития науки и образования. 2018. № 35-3. С. 13-17. DOI: 10.18411/lj-28-02-2018-43.

2. Липатов А.В., Спиридонова Е.В., Фролов А.Ф. Повышение эффективности систем отопления теплиц // Инновационные технологии в строительстве, теплогазоснабжении и энергообеспечении: материалы V Международной научно-практической конференции. 2017. С. 108-112.

3. Сазонова С.А., Николенко С.Д., Манохин М.В. Разработка математических моделей для мониторинга водяного отопления теплиц с саженцами ценных пород леса // Лесотехнический журнал. 2018. Т. 8, № 3 (31). С. 187-194. DOI: 10.12737/article_5b97a15e9393c4.46673542.

4. Минцаев М.Ш., Якубов Т.В., Барзаева М.А. Технико-экономическое обоснование использования геотермальных ресурсов для отопления тепличных комплексов // Вести газовой науки. 2021. № 4 (49). С. 176-183.

5. Ежов С.А. Особенности использования возобновляемых энергетических ресурсов в системах отопления теплиц / Токарева А.Н., Демченко М.С., Липкович И.Э. / Современные научные исследования: проблемы и перспективы: сборник материалов VI Международной научно-практической конференции. Киров: 2022. С. 124-128.

6. Цымбалюк Ю.В. Интегрированная система отопления современных теплиц с применением фазопереходных тепловых аккумуляторов // Перспективы развития строительного комплекса. 2016. № 1. С. 102-106.

7. Беляева Е.А., Хальметов А.А. Система работы инфракрасного отопления с помощью пленочных электронагревателей // Инновации природообустройства и защиты окружающей среды: материалы I Национальной научно-практической конференции с международным участием. Саратов: ООО КУБиК 2019. С. 18-21.

8. Павлов М.В., Карпов Д.Ф. Решение краевой задачи тепломассопереноса методом источников для условий лучистого обогрева почвы // Природообустройство. 2023. № 4. С. 15-20. DOI: 10.26897/1997-6011-2023-4-15-20.

9. Павлов М.В., Карпов Д.Ф. Решение краевой задачи тепломассопереноса методом конечного интегрального преобразования Фурье для условий лучистого обогрева почвы // Природообустройство. 2024. № 1. С. 18-24. DOI: 10.26897/1997-6011-2024-1-18-24.

10. Павлов М.В., Карпов Д.Ф. Решение краевой задачи тепломассопереноса методом совместного применения интегрального преобразования Лапласа и вариационного метода Бубнова-Галеркина для условий лучистого обогрева почвы // Природообустройство. 2024. № 3. С. 21-30. https://doi.org/10.26897/1997-6011-2024-3-21-30

11. Павлов М.В., Карпов Д.Ф., Синицын А.А. и др. Исследование процессов тепломассопереноса в слое почвы на примере фрезерного торфа при инфракрасно-лучистом обогреве: учебное пособие. Вологда: ВоГУ, 2015. 192 с.