Может ли теплофизика посодействовать промышленному подъему в России? Звучит, на первый взгляд, странно, однако есть принципиальные нюансы, где решение сугубо экономической проблемы целиком зависит от узких специалистов-технарей.
Об упадке отечественной промышленности с начала рыночных реформ не говорит только ленивый. Эхо «лихих» 1990-х до сих пор отдается гулом в полупустых цехах некогда оживленных предприятий. Сами помещения, в общем-то, нормальные. Во многих случаях, вполне добротные. Для их использования больших препятствий нет. И в ряде случаев пустующие корпуса пытаются, по возможности, использовать. Но здесь владельцы цехов неожиданно столкнулись с типично нашей – «сугубо российской» – проблемой.
Россия, как мы знаем, по своим природно-климатическим условиям совсем не похожа на Бразилию. Если в Бразилии достаточно сделать легкий навес с картонными ограждениями и больше не ломать голову насчет обогрева, то в нашей стране именно обогрев является ключевым условием, без выполнения которого наладить нормальное производство невозможно.
Раньше, когда огромные цеха были заполнены людьми, отапливать целиком всё пространство цеха было делом нормальным и целесообразным. Но как быть теперь, когда на несколько тысяч квадратных метров приходится десяток человек?
Причем, мы не говорим сейчас только лишь о депрессивных производствах, которые обезлюдели вследствие кризиса. Технический прогресс сам по себе ведет к тому, что теперь большой толпы рабочих и не нужно, ибо машины и автоматизированные линии активно вытесняют ручной труд. Поэтому представьте ситуацию, когда на огромном пространстве рассредоточено несколько человек. Как быть в этих условиях: отапливать всё пространство ради небольшой кучки людей или же вынудить их «утепляться» самостоятельно? Как мы понимаем, машина далеко не всегда требует комфортной – по человеческим меркам – температуры. Отопление, со своей стороны, повышает себестоимость продукции. Возникаем дилемма, не так ли?
Кстати, эта проблема затрагивает не только промышленные предприятия. Продавцы больших крытых рынков и супермаркетов также испытывают дискомфорт от низких температур, из-за чего им приходится одеваться потеплее. Обратите внимание на то, как в самых суперсовременных продуктовых магазинах продавцы на кассах ходят в свитерах и разминают пальцы от холода. Таковы заданные температурные условия. То же самое касается больших складов, ангаров, ремонтных цехов и прочих объектов технического назначения, где возникает та же проблема с отоплением.
Спрашивается, а можно ли решить этот вопрос так, чтобы всем было хорошо? Оказывается, решение есть. Его, в частности, озвучил на XXXIII Теплофизическом семинаре сотрудник Томского политехнического университета Гений Кузнецов.
По его словам, использовать прежние подходы к отоплению больших цехов практически невозможно по чисто экономическим соображениям, и это обстоятельство, считает ученый, серьезно препятствует оживлению некоторых предприятий. Одним из вариантов решения проблемы является использование локальных источников нагрева, таких, например, как газовые инфракрасные излучатели. Первые образцы такого оборудования впервые появились в 1980-е годы в Германии, и в настоящее время существует широкий спектр инфракрасных излучателей. В зарубежных странах, отмечает Гений Кузнецов, они распространены достаточно широко, но в России, к сожалению, их практически не используют, поскольку у нас до сих пор нет научно обоснованной теории их применения и нет математического аппарата, позволяющего прогнозировать характеристики теплопереноса в подобных условиях.
С этой целью томские ученые как раз и провели необходимые экспериментальные и теоретические исследования. Для экспериментов было специально подобрано модельное производственное помещение, где разместился экспериментальный стенд. Излучатели располагались либо строго горизонтально, либо под углом. В ходе эксперимента измерялась температура воздуха и температура пола – как непосредственно под излучателем, так и на некотором отдалении от его проекции на пол.
При кажущейся простоте задачи, решить ее «методом тыка» совершенно невозможно. Для создания комфортных условий работы необходимо понимать, как располагать излучатели, в каких местах, на какой высоте. Для этого необходимы тщательные замеры и расчеты, необходим также учет психобиологических аспектов, связанных с использованием такого рода систем.
При локальном нагреве больших помещений, поясняет Гений Кузнецов, режим свободной конвекции носит турбулентный характер, что приводит к колоссальным затратам на организацию вычислительного процесса.
Исходя из полученных экспериментальных данных, была сформулирована искомая математическая модель теплопереноса. Надо сказать, что такими исследованиями занимаются во многих странах. Но для России – в силу нашей климатической специфики – задача несколько усложняется. В целом, проведенные исследования показали, что и в холодных российских условиях вполне возможно использование систем локального нагрева с помощью излучателей.
Полученная модель, помимо прочего, позволяет рассчитать необходимый баланс энергии и таким образом определить конкретные затраты на обогрев рабочих мест. Кроме того, было выявлено, что немалое количество энергии поглощают ограждающие конструкции и пол. Соответственно, необходимо закладывать подходящие характеристики пола и конструкций. Во всяком случае, принимать во внимание данное обстоятельство. Поэтому, рекомендует ученый, локальную зону необходимо специально ограждать легкими шторами или перегородками с отражающей поверхностью. «Тогда будет идеальный вариант», - заключает Гений Кузнецов.
Томские ученые уже содействуют внедрению таких систем на предприятиях Свердловской области. И как показала практика, дискомфорта рабочие не испытывают. Ученые считают, что особенно пригодятся такие системы при освоении Крайнего Севера, где иные варианты обойдутся намного дороже.
Олег Носков
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии