IT-Reviews    

КОМПЬЮТЕРНОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНЫХ И ВОЗДУШНЫХ РЕЖИМОВ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

Сергиенко Л.С. Статья в формате PDF 245 KB На процесс формирования тепловлажностного и воздушного режимов в помещении влияет огромное количество различных факторов, многие из которых (характеристики ограждающих и внутренних конструкций, технологические параметры отопительно-вентиляционного оборудования и др.) изменяются в определенных пределах. Другие параметры, такие как интенсивность теплопоступлений, кратность воздухообмена и т.д., несмотря на их случайную природу, подчиняются вероятностным законам - как правило, колеблются около некоторых средних значений.

Так как почти все факторы, формирующие микроклимат, непрерывно изменяются во времени, тепловое равновесие даже в помещениях с автоматически регулируемыми отопительно-вентиляционными приборами никогда не достигается. Поэтому стабильность внутренней температуры может рассматриваться только как результат взаимно уравновешивающегося воздействия очень большого числа динамических элементарных процессов.

Регрессионная модель микроклимата.

При планировании эксперимента по исследованию микроклимата в качестве параметров оптимизации были назначены три главные характеристики тепло-влажностного и воздушного режимов помещения: температура T, относительная влажность j и подвижность воздуха V.

Функциональная связь между рассматриваемым климатическим параметром y и пространственно-временными координатами определялась в виде полинома второй степени:

.   (1)

Регрессионные коэффициенты

 при  при  при  вычисляются по методу наименьших квадратов из системы нормальных уравнений

      (2)

где матрица неизвестных  матрица выходных параметров испытаний  Общее число опытов N зависит от типа факторного плана, по которому проводится эксперимент. Информационная матрица Фишера  строится с помощью матрицы условий

Условия проведения опытов  организуются по одному из симметричных центральных планов второго порядка - рототабельному композиционному плану РКП или D-оптимальному четырехфакторному плану типа Бокса B4 |2, 3]. РКП строится униформным с величиной безразмерного момента матрицы планирования l3 = 0,8705. Управляемые факторы кодируются на пяти уров­нях, звездное плечо a == 2, общее число опытов N = 31. ядро плана состоит из 16 точек, количество дублирующих опытов в центре n0 = 7.

При исследованиях по плану B4 входные параметры кодируются на трех уровнях, N = 24, число звездных точек с плечом a = 1 составляет пa = 8.

Элементы стандартной матрицы С =  находят в каталоге планов эксперимента для факторных и полиномиальных моделей.

После проведения натурных экспериментов на основе полученного стати­стического материала во всех помещениях здания по формулам (2) на ЭВМ рассчитывают значения регрессионных коэффициентов функции отклика (1) для каждого из параметров оптимизации t, j и v.

Проверка статистической значимости полученных коэффициентов осуществляется с помощью доверительных интервалов. Исключаются из модели (1) без пересчета статистически незначимые оценки при исключении одного из значений требуется пе­ресчитывать остальные коэффициенты из этой группы по формулам (2).

Гипотезы об информационной способности и адекватности построенных полиномиальных моделей проверяются методами регрессионного анализа.

Пример использования композиционных симметрических планов Бокса В4 и РКП при оптимизации микроклимата.

Приведем результаты исследований по выбранным факторным планам тепло-влажностного и воздушного режимов в помещениях, расположенных в двухэтажном кирпичном здании [3].

Эксперимент проводился в переходный период отопительного сезона (март-апрель). В здании работала двухтрубная тупиковая система отопления с нижней разводкой, для прогрева высоких помещений были установлены напольные конвекторы, в специальном помещении первого этажа функционировал элеваторный узел.

Значительный налет ржавчины и солей на внутренних стенках отопительных приборов и трубопроводов, возникший из-за сложной конфигурации системы, отсутствия гибкой регулировки между отдельными узлами, невыполнения в течение длительного периода эксплуатации должной очистки и профилактики; отсутствие пылеуловителей, кондиционеров и других воздухоочистительных приборов необходимой мощности, позволяющих отводить избытки тепла, влаги, углекислого газа и других нежелательных веществ, а также многие другие вредные факторы вызвали неблагоприятные изменения метеорологических условий воздуха в обслуживаемой зоне помещений (табл. 1).

Таблица 1. Максимальные абсолютные величины отклоненийэкспериментальных значений от оптимальных норм

Параметры

Номер помещения

Примечание

1

9

3

4

5

6

t, °C

7,3

3,5

7,2

7,7

7,7

7,6

Перетоп

j, %

42,4

45,4

46,6

44,4

44.7

45,2

Сухость

v×10-1, м/с

0,75

0,76

0,77

0,70

0,55

0,77

Недостаточная вентиляция

 


 

 

Инструментальные обследования метеорологических условий воздуха в помещениях здания показали существенные отклонения экспериментальных значений параметров микроклимата от оптимальных норм, рекомендуемых СНИП.

Для разработки мероприятий по нормализации микроклимата в каждом из помещений при одинаковых (по возможности) условиях были проведены полные факторные эксперименты по планам Бокса B4 и РКП.

Процесс организации вычислительных процедур продемонстрируем на примере моделирования температурного поля в помещении размерами 3,00 x 9,04 x 8,12 м, расположенном на 2-м этаже здания.

Таблица 2. Кодирование факторов в РКП

Кодовое

обозначение

Уровни варьирования

-2

-1

0

1

2

х1

10

12

14

16

18

х2

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

х3

0,50

2,51

4,52

6,53

8,54

х4

0,50

2,28

4,06

5.84

7,62

Для того чтобы воспользоваться стандартными матрицами планиро­вания X натурные значения фак­торов времени х1 и пространствен­ных координат х2, х3, х4 переводятся в безразмерные. В табл. 2 показаны 5 уровней варьирования независимых переменных в рототабельном композиционном плане. По плану Бокса В4 управляемые факторы ко­дируются на трех уровнях с интервалами варьирования Dх1 = 4, Dх2 = 1. Dх3 = 4.02 и Dх4 = 3,56.

Опытные данные, полученные при исследовании температурного поля в выбранном помещении, приведены в табл. 3. Регрессионные коэффициенты уравнения темпера­тур (1) рассчитываются по формулам (2), табл. 3. Проверка информационной способности и адекватности полученных полиномиальных моделей показала: по РКП Fинф = 2,39, Fад =1,19, Fтаб = 3,91; по плану Бокса Fинф = 1,93, Fад = 2,10.

Так как вычисленные критерии Фишера меньше табличных, можно предположить. что обе модели адекватны реальному процессу изменения температуры в помещении.

Анализ результатов.

В результате анализа рассчитанных полей температур, влажности и подвижности воздуха был сделан вывод, что наблюдается перегрев помещений и здания в целом, который приводит к всплытию воздушных потоков в верхнюю часть помещений и возникновению теп­ловых подушек с одновременным понижением и без того низкой влажно­сти, с недостаточностью воздухообмена и образованием застойных зон. На основе полученных данных был разработан комплекс мероприятий, который позволил привести метеорологические условия и чистоту воз­духа в обслуживаемой зоне помещений в соответствие с нормами.

Применение статистических методов дает возможность в оптимальные сроки с минимальным количеством опытов определить и исследовать математические зависимости основных параметров тепло-влажностного и воздушного режимов от времени суток и размеров помещения при сформировавшихся в установившемся эксплуатационном режиме здания метеорологических условиях. Планирование экспериментов по исследованию микроклимата в помеще­ниях одновременно по двум симметричным композиционным факторным планам 2-го порядка показало, что количество опытов, требуемых для получения одинаковой максимальной погрешности результатов эксперимента при расчетах на моделях РКП в 2-3 раза меньше, чем при ис­пользовании планов типа В4 . Однако в случаях, когда хотя бы одна из стен по­мещения является наружной, РКП может приводить к неадекватным математи­ческим моделям. Такой эффект можно объяснить асимметричностью располо­жения в помещении оконных и дверных проемов, через которые происходит неорганизованное поступление наружных воздушных масс, тогда как униформность РКП предполагает практически постоянную дисперсию рассеяния прогно­зируемых значений функции отклика вокруг центра эксперимента.

Таблица 3. Коэффициенты уравнения регрессии для температуры

По РКП

По плану В4

Рассчитанные

Интервал значимости

Исправленные

Рассчитанные

Интервал значимости

Исправленные

b0 = 25,4910

Db0 = 0,1578

b0 = 25,3615

b0 = 24,5083

Db0 = 0,5238

b0 = 24,5083

B1 = 0,2584

 

 

Db1 = 0,08523

b1 = 0,2584

b1 = - 0,09444

 

 

Db1 = 0,2829

b1= 0

b2 = 0,9417

b2 = 0,9417

b2 = 0,2722

b2 = 0

b3 = - 0,01667

b3 = 0

b3 = - 0,1167

b3 = 0

b4 = 0,08333

b4 = 0

b4 = 0,005556

b4 = 0

b11 = -0,3568

 

 

Db2 = 0,07809

b11 = - 0,3481

b11 = - 0,8583

 

 

Db2 = 0,2592

b11 = - 0,8583

b22 = - 0,9318

b22 = - 0,9231

b22 = - 0,7583

b22 = - 0,7583

b33 = - 0,05683

b33 = 0

b33 = 1,0417

b33 = 1,0417

b44 = - 0,05683

b44 = 0

b44 = 1,1417

b44 = 1,1417

b12 = 0,1000

 

 

Db3 = - 0,1044

b12 = 0

b12 = - 0,3375

 

 

 

Db3 = 0,3465

b12 = 0

b13 = 0,01250

b13 = 0

b13 = - 0,02500

b13 = 0

b14 = - 0,0875

b14 = 0

b14 = - 0,03750

b14 = 0

b23 = - 0,1875

b23 = - 0,1875

b23 = 0,08750

b23 = 0

b24 = 0,1625

b24 = 0,1625

b24 = 0,02500

b24 = 0

b34 = 0,2250

b34 = 0,2250

b34 = 0,03750

b34 = 0

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий - М.: Наука, 1976.
  2. Сергиенко Л.С., Житов В.Г. Исследование метеорологических условий в помещениях жилых и общественных зданий с применением математических методов планирования эксперимента //Известия высших учебных заведений Министерства образования РФ / Ежемес. науч.-теорет. журн. "Строительство" - № 6 (534). - Новосибирск: Изд-во Новосиб. гос. архитектурно-строительного ун-та, 2003. - С. 63-67.
  3. Сергиенко Л.С., Житов В.Г. О компьютерном моделировании микроклимата в здании //Матем. модели и методы их исследования / Тр. междунар. конф., Т. 2. - Красноярск: Изд-во ИВМ СО РАН, 2001. - С. 191-195.



Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:

ПРОКОПЕНКО ПЁТР ГЕОРГИЕВИЧ

Статья в формате PDF 318 KB...

26 01 2020 3:35:53

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ВЕГЕТАТИВНОГО ГОМЕОСТАЗА У ДЕТЕЙ ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА В РАЗЛИЧНЫХ РЕГИОНАХ СИБИРИ

С целью изучения экологических и этнических особенностей адаптационно-компенсаторных механизмов у детей различных популяционных групп были обследованы 208 школьников 7-15 лет, проживающие в г. Красноярске и в Эвенкии. Проведена комплексная клинико-инструментальная оценка вегетативного статуса по показателям кардиоинтервалографии с клиноортостатической пробой. Показано, что в популяции жителей Эвенкии этническая принадлежность (дети эвенков) является одним из факторов, формирующих вегетативный гомеостаз. Они отличаются от детей пришлого населения Эвенкии по напряжению вегетативных механизмов регуляции. Полученные результаты необходимы для разработки региональных критериев здоровья, проведения коррекционных и профилактических мероприятий на донозологическом этапе. ...

25 01 2020 19:51:17

УСТАНОВЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ПЕРИОДА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

Статья в формате PDF 264 KB...

23 01 2020 0:22:21

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Статья в формате PDF 199 KB...

19 01 2020 9:36:35

СУБЪЕКТИВНЫЕ БАРЬЕРЫ ОБЩЕНИЯ У ПОДРОСТКОВ

Статья в формате PDF 114 KB...

16 01 2020 10:55:31

ОЦЕНКА МЕСТНЫХ ЗАЩИТНЫХ РЕАКЦИЙ ПРИ ПЕРИТОНИТЕ

Статья в формате PDF 111 KB...

12 01 2020 17:35:27

Изомерия и гомеостаз популяций

Статья в формате PDF 102 KB...

05 01 2020 10:48:29

АНАЛИЗ ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Статья в формате PDF 140 KB...

27 12 2019 1:50:26

ПРАКТИКУМ ПО ТАКСАЦИИ

Статья в формате PDF 125 KB...

17 12 2019 17:18:29

ПСИХОЛОГИЯ И ПЕДАГОГИКА (учебное пособие)

Статья в формате PDF 107 KB...

09 12 2019 6:38:27

ИЗУЧЕНИЕ УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ФИЦИН-СОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Статья в формате PDF 124 KB...

03 12 2019 21:32:24

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА И ГЕОГЕЛЬМИНТОЗЫ

Статья в формате PDF 237 KB...

01 12 2019 14:14:40

СЕЗОННЫЕ ФАКТОРЫ В РОЖДЕНИИ БОЛЬНЫХ ШИЗОФРЕНИЕЙ

Обсуждается сезонность рождения больных шизофренией. Исследовав 2017 случаев заболевания, авторы отмечают сезонность и гендерные различия в рождении больных шизофренией. Высказывается предположение, что одной из причин сезонных колебаний рождаемости больных, у мужчин, может быть патогенное действие вирусной инфекции на головной мозг плода во втором триместре беременности. ...

29 11 2019 22:40:19

ПРОБЛЕМА МОТИВАЦИИ И ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ОРИЕНТАЦИИ В ПОДГОТОВКЕ ШКОЛЬНЫХ УЧИТЕЛЕЙ

В работе приводится анализ мотивации выбора профессии педагога на основе изучения профессиональной ориентации в группе студентов факультета дополнительных профессий С Г П И. ...

27 11 2019 15:24:43

СТОЛЯРОВ СТАНИСЛАВ ПЕТРОВИЧ

Статья в формате PDF 225 KB...

26 11 2019 20:22:49

ОРГАНИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ

Статья в формате PDF 103 KB...

22 11 2019 20:44:13

СЕТЕВЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ КОММИВОЯЖЁРА

Статья в формате PDF 423 KB...

21 11 2019 8:29:35

НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ КАЧЕСТВА ОБРАЗОВАНИЯ

Статья в формате PDF 207 KB...

15 11 2019 15:43:46

СТАНОВЛЕНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ УМЕНИЙ

Статья в формате PDF 145 KB...

14 11 2019 7:59:31

АНАТОМИЯ ПОЯСНИЧНЫХ СТВОЛОВ БЕЛОЙ КРЫСЫ

Статья в формате PDF 115 KB...

11 11 2019 18:54:38

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОДАРЕННЫХ УЧАЩИХСЯ

Статья в формате PDF 96 KB...

09 11 2019 20:12:35

ИЗМЕНЕНИЕ СОКРАТИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ И β-АДРЕНОРЕАКТИВНОСТИ ИЗОЛИРОВАННОГО МИОМЕТРИЯ БЕРЕМЕННЫХ ЖЕНЩИН ПОД ВЛИЯНИЕМ ОЗОНИРОВАННОГО РАСТВОРА КРЕБСА

В опытах с 19 полосками миометрия, полученных от 5 женщин в конце доношенной беременности при плановом кесаревом сечении, установлено, что озонированный ( ≈0,50 мкг/мл) раствор Кребса ингибирует спонтанную сократительную активность миометрия и существенно уменьшает стимулирующий эффект адреналина, т.е. снижает его α-адренореактивность. Это объясняет эффективность озонотерапии при угрозе прерывания беременности и дискоординированной родовой деятельности. ...

08 11 2019 1:16:26

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО СЕПАРАТОРА

Статья в формате PDF 116 KB...

03 11 2019 22:10:16

КРУГОВОРОТ УГЛЕРОДА И КИСЛОРОДА В ПРИРОДЕ

Статья в формате PDF 566 KB...

30 10 2019 0:22:21

АЛЕКСЕЕВ ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ

Статья в формате PDF 338 KB...

29 10 2019 18:37:58

ОПЫТ НЕМЕДИКАМЕНТОЗНОЙ ТЕРАПИИ САХАРНОГО ДИАБЕТА

Статья в формате PDF 91 KB...

26 10 2019 23:43:14

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ НАРКОПРЕСТУПНОСТИ

Статья в формате PDF 251 KB...

20 10 2019 0:59:21

ТРАНСНАЦИОНАЛИЗАЦИЯ РОССИЙСКОГО БИЗНЕСА

Статья в формате PDF 320 KB...

16 10 2019 20:52:36

РАЗБИЕНИЕ И СТРУКТУРИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВА, ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ МОДУЛЬНОГО КРИСТАЛЛА

Обсуждается проблемы разбиения и структурирования пространства, формирования структурных модулей, которые предназначены для конструирования модульных 3D структур кристаллов. ...

10 10 2019 19:30:41

БАХРУШИН ВЛАДИМИР ЕВГЕНЬЕВИЧ

Статья в формате PDF 114 KB...

09 10 2019 13:52:59

КЛАССИЧЕСКАЯ ФИЗИКА НА ГНИЛОМ ФУНДАМЕНТЕ (КАТАСТРОФА В МЕХАНИКЕ )

1. Второй закон Ньютона в катастрофе это неоспоримый факт. 2. Нужно думать, что после такой катастрофы вся классическая физика полетит к чёрту, вместе с физиками, которые попытаются её защищать. 3. Учёные физики всех стран попали в капкан у них дилемма: или они признают теорию Ростовцева или им грозит скамья подсудимых за ложную науку и обман человечества. ...

05 10 2019 6:57:26

АУДИТ ТУРИСТСКИХ ОРГАНИЗАЦИЙ (учебное пособие)

Статья в формате PDF 107 KB...

25 09 2019 15:11:26

АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ И КАЧЕСТВО КУРОРТА

Научно-технический прогресс приносит новый блага цивилизации и ставит новые проблемы перед ней. Автомобильный транспорт дал людям высокую степень мобильности и комфорта, за которые, однако, приходится расплачиваться ухудшением экологии. В статье изучена динамика роста численности автомобильного и грузового транспорта в городе Сочи и тот ущерб, который транспорт наносит экологии сочинского региона. ...

24 09 2019 21:16:48

МОТОВИЛОВ КОНСТАНТИН ЯКОВЛЕВИЧ

Статья в формате PDF 215 KB...

11 09 2019 14:13:11

ОЦЕНКА СИНТЕЗИРОВАННЫХ СОРБЕНТОВ

Статья в формате PDF 208 KB...

10 09 2019 14:35:40

ХЕМОКИНЕТИКОТРОПНЫЕ СВОЙСТВА АТФ

Статья в формате PDF 88 KB...

05 09 2019 3:12:45

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНОЙ РЕНТЫ

Статья в формате PDF 122 KB...

04 09 2019 20:16:17

БИОХИМИЯ КРОВИ (учебное пособие)

Статья в формате PDF 106 KB...

03 09 2019 13:27:29

В ГОД КРОЛИКА – О КРОЛИКЕ!

Статья в формате PDF 244 KB...

30 08 2019 6:26:30

Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::

Последовательность подготовки научной работы может быть такой:

Выбор темы. Это важный этап. Во-первых, тема должна быть интересна не только вам, но и большинству слушателей, которым вы будете её докладывать, чтобы вы видели заинтересованность в их глазах, а не откровенную скуку.

Выбор целей и задач своей научной работы. То есть, нужно сузить тему. Например, тема: «Грудное вскармливание», сужение темы: «Грудное вскармливание среди студенток нашего ВУЗа». И если общая тема мало кому интересна, то суженная до рамок собственного института или университета, она становится интересной практически для всех слушателей. Целью может стать: «Содействие оптимальным условиям вскармливания грудью детей студентов нашего ВУЗа», а задачей — доказать, что специальные условия, созданные для кормящих студенток, не помешают их успеваемости, но уменьшат количество пропусков, академических отпусков и способствуют выращиванию здоровых детей — нашего будущего. Понятно, что эта тема подходит для студентов медицинских и педагогических ВУЗов, но и в других учебных учреждениях можно найти темы, интересные всем.

Разработать методы исследования и сбора информации. В случае с естественным вскармливанием, скорее всего, это будет анкетирование студенток, имеющих детей.

Систематизировать материал и подготовить презентацию.

Подготовиться к выступлению.

Выступить и получить: награду, удовольствие и опыт, чтобы в следующем году выступить ещё лучше и сорвать шквал аплодисментов, стать узнаваемым, а значит — более конкурентоспособным!