ГЕОМЕТРИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ МЕРЕЖ СИСТЕМИ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ НА ОСНОВІ МІНІМІЗАЦІЇ ТЕПЛОВТРАТ
DOI:
https://doi.org/10.32347/0131-579X.2024.106.278-300Ключові слова:
оптимізації геометричних моделей; мережі теплопостачання; мінімізація тепловтрат; економічний, екологічний та соціальний ефекти; сталий розвиток.Анотація
геометричних параметрів мереж систем централізованого теплопостачання. В якості цільової функції процесу оптимізації пропонується приймати сумарні тепловтрати, що відбуваються на усій протяжності досліджуваної ділянки теплотраси від джерела теплопостачання і до кожного зі споживачів. На основі цього моделюються геометричні параметри тепломереж із застосуванням інструментальних засобів визначення найбільш раціональних положень вузлів їх розгалуження з метою ідентифікації доцільних з економічної точки зору напрямків прокладання кожного з фрагментів відповідних мереж. Для того, щоб запропонований підхід до оптимізації тепломереж було зручно застосовувати на практиці, слід вводити додаткові математичні інструменти, які уможливлюють урахування специфічних містобудівних умов та обмежень, що накладаються на системи теплопостачання та мають бути обов’язково враховані в процесі проектування. З метою ілюстрації простоти запропонованого підходу, наводиться послідовність дій, яку необхідно виконати для оптимізації геометричних параметрів тепломережі. Відповідну послідовність дій розглянуто при моделюванні елементарної мережі теплопостачання.
Застосування розробленого алгоритму дозволяє не лише зменшити обсяг тепловтрат при транспортуванні теплоносія від джерел теплоти до споживачів, але й, як наслідок, підвищити рівень енергоефективності усієї системи теплопостачання, отримати вищі показники економії, а також опосередковано досягти відчутних екологічного та соціального ефектів за рахунок скорочення викидів парникових газів (що могли б утворюватися при спалюванні палива для вироблення додаткової теплової енергії) у атмосферне повітря й потенційного зменшення витрат на потреби опалення будівель з боку абонентів (споживачів). Очевидно, використання та подальше удосконалення запропонованого алгоритму сприятиме поступовому досягненню цілей сталого розвитку.
Посилання
Література
Скочко В. І., Плоский В. О., Гегер А. Д., Скочко Л. О. Скорочення тепловтрат систем теплопостачання шляхом оптимізації їх геометричних моделей при проектуванні. Енергоефективність в будівництві та архітектурі : наук.-тех. збірник. Київ : КНУБА, 2018. Вип. 10. С. 15 28.
Ісаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача. Підручник для вищих навчальних закладів, Вид. 3-тє, перероб. і доп. Москва : «Енергія», 1975. 488 с., з іл.
Кулінко Є. О., Скочко В. І., Погосов О. Г. Методика діагностування свердловин ґрунтових теплових насосів на предмет теплового потенціалу в залежності від типу ґрунту. Енергоефективність в будівництві та архітектурі. Київ : КНУБА, 2019. Вип. 12. С. 20-29.
Carslaw H. S., Jaeger J. C. Conduction of Heat in Solids, Second ed., Oxford University Press, Great Britain., 1959.
Chiasson A., Rees S., Spitler J. and Smith M. A Model for Simulating the Performance of a Shallow Pond as a Supplemental Heat Rejecter with Closed Loop Ground-Source Heat Pump Systems. ASHRAE Transaction. 2000. №106(2), P. 1-15.
Den Braven K. R. Survey of Geothermal Heat Pump Regulations in the United States.Proceedings of the Second Stockton International Geothermal Conference. Galloway, NJ: The Richard Stockton College. 1998.
Dorigo M., Stützle T. Ant Colony Optimization. Cambridge : MIT Press, MA, 2004. 348 p.
Marti P. Theory of Structures: Fundamentals, Framed Structures, Plates and Shells. John Wiley & Sons, Inc., Ernst & Sohn GmbH & Co. KG, 2013. XVI. 679 p.
Machulko A., Kobzar I., Skochko V. The concept of combined energy efficient hot water supply using solar energy and sewage recuperation [Текст]. Енергоінтеграція-2016: Інтегровані енергоефективні технології в будівництві та архітектурі : робоча програма та тези доповідей. Київ : КНУБА, 2016. С. 39.
Nahman J. M. Dependability of engineering systems modeling and evaluation. Springer, 2002.
Білоцерківський О. Б. Використання економіко-математичного моделювання для оптимізації систем теплопостачання. Матеріали Міжнарод. наук.-практ. конф. «Соціально-економічний розвиток країн: досвід та перспективи», 2014. Вип.2, C. 82–85.
Мартин Є. В. Геометрія комплексного простору стосовно формування областей стійкостей та оптимізації параметиїв: КНУБА, 2000. 37 с.
Ploskyi V., Skochko V. Methodological aspects of optimization of geometric models of energy efficient heat supply systems (Методологічні аспекти оптимізації геометричних моделей енергоефективних систем теплопостачання). Енергоінтеграція-2018: Інтегровані енергоефективні технології в будівництві та архітектурі : робоча програма та тези доповідей. Київ : КНУБА, 2018. С. 69-70.
Сергейчук О. В. Геометричне моделювання фізичних процесів при оптимізації форми енергоефективних будинків. Дис. … доктора техн. наук: 05.01.01. Київ : КНУБА, 2008. 425 с.
Бажанов В. Л., Гольденблат І. І. та ін. Розрахунок конструкцій на теплові впливи. М. : Машинобудування, 1696.
Орел Ю.М., Чернишев Д.О., Скочко В.І., Кожедуб С.А. Дискретне моделювання оптимальних параметрів зовнішніх мереж водопостачання засобами прикладної геометрії. International Scientific-Practical Conference of young scientists "Build-Master-Class-2019": Conference Proceedings. 2019. – с. 288-289.
Орел Ю.М., Чернишев Д.О., Плоский В.О., Скочко В.І. Побудова спеціальних цільових функцій при оптимізації геометричних моделей систем водопостачання. Збірник наукових праць: Сучасні проблеми моделювання. Вип. 17. 2020. С. 66-74.
Плоский В. О., Скочко В. І., Орел Ю. М., Чернишев Д. О. Побудова спеціальних цільових функцій при оптимізації геометричних моделей систем водопостачання. Сучасні проблеми моделювання : Збірник наукових праць. Випуск 17. Мелітополь: Мелітопольський державний педагогічний університет імені Богдана Хмельницького, 2020. С. 71-79.
Iske A. Radial basis functions: basics, advanced topics and meshfree methods for transport problems. Rend. Sem. Mat. Univ. Pol., Torino, 2003. – № 61 (3). – P. 247–284.
Ball K., Sivakumar N., and Ward J.D., On the sensitivity of radial basis interpolation to minimal data separation distance, Constr. Approx., 8 (1992), 401 426.
Baxter B. J. C., Norm estimates for inverses of distance matrices, in Mathematical Methods in Computer Aided Geometric Design II, T. Lyche and L. Schumaker (eds.), Academic Press, New York, 1992, 9–18.
Бронштейн І. Н., Семендяєв К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. Изд. перераб. [под ред. Г. Гроше, и В. Циглера]. М. : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1980. 976 с.
Плоский В. О., Скочко В. І. Алгоритм управління параметрами в’язей сітчастих структур, на основі корегування величин скалярного потенціалу зовнішніх впливів. Енергоефективність будівництві та архітектурі: науково-технічний збірник., К. : КНУБА, 2014. Вип. 6. С. 224-230.
Шульга М. О., Алексахін О. О. Теплопостачання та гаряче водопостачання. 2004. 229 c.
Kulikov P, Ploskiy V., Skochko V. : The Principles of Discrete Modeling of Rod Constructions of Architectural Objects [Текст]. Polish Academy of Sciences. Lublin-Rzeszow. Motrol. Vol. 16 (8), 2014, pp. 3-10.
Skochko V. Morphogenesis and Correction of Planar Rod Constructions with a Small Amount of Free Nodes. Polish Academy of Sciences. Lublin-Rzeszow. Motrol. Vol. 17 (8), 2015, pp. 35-42.
Скочко В. І. Практичні аспекти дослідження та корегування сітчастих структур, побудованих шляхом геометричного формоутворення. Сучасні проблеми архітектури та містобудування. К. : КНУБА, 2018. Вип. 51. С. 498-506.
References
Skochko V. I., Ploskyi V. O., Heher A. D., Skochko L. O. Skorochennia teplovtrat system teplopostachannia shliakhom optymizatsii yikh heometrychnykh modelei pry proektuvanni. Enerhoefektyvnist v budivnytstvi ta arkhitekturi : nauk.-tekhn. zbirnyk. Kyiv : KNUBA, 2018. Vyp. 10. S. 15–28.
Isachenko V. P., Osipova V. A., Sukomel A. S. Teploperedacha. Pidruchnyk dlia vyshchykh navchalnykh zakladiv, Vyd. 3-tie, pererob. i dop. Moscow: “Enerhiia”, 1975. 488 s., z il.
Kulinko Ye. O., Skochko V. I., Pohosov O. H. Metodyka diahnostuvannia sverdlovyn gruntovykh teplovykh nasosiv na predmet teplovoho potentsialu v zalezhnosti vid typu hruntu. Enerhoefektyvnist v budivnytstvi ta arkhitekturi. Kyiv: KNUBA, 2019. Vyp. 12. S. 20–29.
Carslaw H. S., Jaeger J. C. Conduction of Heat in Solids, Second ed., Oxford University Press, Great Britain., 1959.
Chiasson A., Rees S., Spitler J. and Smith M. A Model for Simulating the Performance of a Shallow Pond as a Supplemental Heat Rejecter with Closed Loop Ground-Source Heat Pump Systems. ASHRAE Transaction. 2000. №106(2), P. 1–15.
Den Braven K. R. Survey of Geothermal Heat Pump Regulations in the United States. Proceedings of the Second Stockton International Geothermal Conference. Galloway, NJ: The Richard Stockton College. 1998.
Dorigo M., Stützle T. Ant Colony Optimization. Cambridge : MIT Press, MA, 2004. 348 p.
Marti P. Theory of Structures: Fundamentals, Framed Structures, Plates and Shells. John Wiley & Sons, Inc., Ernst & Sohn GmbH & Co. KG, 2013. XVI. 679 p.
Machulko A., Kobzar I., Skochko V. The concept of combined energy efficient hot water supply using solar energy and sewage recuperation [Text]. Enerhointehratsiia-2016: Intehrovani enerhoefektyvni tekhnolohii v budivnytstvi ta arkhitekturi : robocha prohrama ta tezy dopovidei. Kyiv : KNUBA, 2016. S. 39.
Nahman J. M. Dependability of engineering systems modeling and evaluation. Springer, 2002.
Bilotserkivskyi O. B. Vykorystannia ekonomiko-matematychnoho modeliuvannia dlia optymizatsii system teplopostachannia. Materialy Mizhnarod. nauk.-prakt. konf. “Sotsialno-ekonomichnyi rozvytok krain: dosvid ta perspektyvy”, 2014. Vyp.2, S. 82–85.
Martyn Ye. V. Heometryia kompleksnoho prostoru stosovno formuvannia oblastei stiikostei ta optymizatsii parametriv rehulovanykh system. Avtoref. dys. … doktora tekhn. nauk: 05.01.01. K. : KNUBA, 2000. 37 s.
Ploskyi V., Skochko V. Methodological aspects of optimization of geometric models of energy efficient heat supply systems (Metodolohichni aspekty optymizatsii heometrychnykh modelei enerhoefektyvnykh system teplopostachannia). Enerhointehratsiia-2018: Intehrovani enerhoefektyvni tekhnolohii v budivnytstvi ta arkhitekturi : robocha prohrama ta tezy dopovidei. Kyiv : KNUBA, 2018. S. 69–70.
Serheichuk O. V. Heometrychne modeliuvannia fizychnykh protsesiv pry optymizatsii formy enerhoefektyvnykh budynkiv. Dys. … doktora tekhn. nauk: 05.01.01. K. : KNUBA, 2008. 425 s.
Bazhanov V. L., Holdenblat I. I. ta in. Rozrakhunok konstruktsii na teplovi vplyvy. M. : Mashynobuduvannia, 1696.
Orel Yu.M., Chernyshev D.O., Skochko V.I., Kozhedub S.A. Dyskretne modeliuvannia optymalnykh parametriv zovnishnikh merezh vodopostachannia zasobamy prykladnoi heometriyi. International Scientific-Practical Conference of young scientists "Build-Master-Class-2019": Conference Proceedings. 2019. – s. 288–289.
Orel Yu.M., Chernyshev D.O., Ploskyi V.O., Skochko V.I. Pobudova spetsialnykh tsilovykh funktsii pry optymizatsii heometrychnykh modelei system vodopostachannia. Zbirnyk naukovykh prats: Suchasni problemy modeliuvannia. Vyp. 17. 2020. – s. 66–74.
Ploskyi V. O., Skochko V. I., Orel Yu. M., Chernyshev D. O. Pobudova spetsialnykh tsilovykh funktsii pry optymizatsii heometrychnykh modelei system vodopostachannia. Suchasni problemy modeliuvannia : Zbirnyk naukovykh prats. Vypusk 17. Melitopol: Melitopolskyi derzhavnyi pedahohichnyi universytet imeni Bohdana Khmelnytskoho, 2020. S. 71–79.
Iske A. Radial basis functions: basics, advanced topics and meshfree methods for transport problems. Rend. Sem. Mat. Univ. Pol., Torino, 2003. – № 61 (3). – P. 247–284.
Ball K., Sivakumar N., and Ward J.D., On the sensitivity of radial basis interpolation to minimal data separation distance, Constr. Approx., 8 (1992), 401–426.
Baxter B. J. C., Norm estimates for inverses of distance matrices, in Mathematical Methods in Computer Aided Geometric Design II, T. Lyche and L. Schumaker (eds.), Academic Press, New York, 1992, 9–18.
Bronshtein I. N., Semendiaiev K. A. Spravochnik po matematike dlia inzhenerov i uchashchikhsia vuzov. Izd. pererab. [pod red. G. Groshe, i V. Tsiglera]. M. : Nauka. Gl. red. fiz.-mat. lit., 1980. 976 s.
Ploskyi V. O., Skochko V. I. Alhorytm upravlinnia parametramy viazei sitchastykh struktur, na osnovi korehuvannia velychyn skaliarnoho potensialu zovnishnikh vplyviv. Enerhoefektyvnist budivnytstvi ta arkhitekturi: naukovo-tekhnichnyi zbirnyk., K. : KNUBA, 2014. Vyp. 6. S. 224–230.
Shulha M. O., Aleksakhin O. O. Teplopostachannia ta hariacha vodopostachannia. 2004. 229 s.
Kulikov P, Ploskyi V., Skochko V. : The Principles of Discrete Modeling of Rod Constructions of Architectural Objects [Text]. Polish Academy of Sciences. Lublin-Rzeszow. Motrol. Vol. 16 (8), 2014, pp. 3–10.
Skochko V. Morphogenesis and Correction of Planar Rod Constructions with a Small Amount of Free Nodes. Polish Academy of Sciences. Lublin-Rzeszow. Motrol. Vol. 17 (8), 2015, pp. 35–42.
Skochko V. I. Praktychni aspekty doslidzhennia ta korehuvannia sitchastykh struktur, pobudovanykh shliakhom heometrychnoho formoutvorennia. Suchasni problemy arkhitektury ta mistobuduvannia. K. : KNUBA, 2018.
##submission.downloads##
Опубліковано
Версії
- 2024-07-18 (2)
- 2024-07-06 (1)
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
