Абдулин С.Ф. Системы автоматики предприятий стройиндустрии

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 4.12. Новый дизайн

домашних компьютеров

ценить время. В «цифровом доме» можно будет также комфортно творить,

так как его «умная начинка» возьмёт на себя львиную долю работ по

обработке и передаче созданного контента. В таком доме будет приятно

отдыхать, поскольку досуг владельца подобного жилища смогут заполнить

любимые компьютерные игры, музыкальные произведения, видеофильмы,

слайд-шоу, доступные в любом помещении, в любое время и с помощью

любого устройства.

Концепция «цифрового дома» предусматривает организацию бес-

проводной домашней компьютерной сети, обеспечивающей лучшее взаи-

модействие между цифровыми устройствами, электробытовыми прибо-

рами и системами поддержания жизне-

обеспечения дома и позволяющей легко

ими управлять, а также создавать цифро-

вой контент, распространять его с помо-

щью современных технологий передачи

данных и активно использовать в повсе-

дневной жизни. Очевидно, что в центре

такой сети, объединяющей системы, уст-

ройства и приборы, должно находиться

мощное ядро – некая универсальная вы-

числительная платформа, которая сможет

обеспечить «взаимопонимание» разнооб-

разной цифровой техники. На сегодняш-

ний день, по мнению корпорации Intel,

такой платформой является персональ-

ный компьютер (ПК), поскольку ни одно

другое устройство не может конкуриро-

вать с «персоналкой» по гибкости, произ-

водительности, универсальности, функ-

циональности и прочим характеристикам,

важным с точки зрения адаптации концеп-

ции «цифрового дома». При этом взаимодействие устройств друг с другом

должно строиться на беспроводной основе, поскольку провода не могут

предоставить пользователю должной свободы.

На прошедшей в январе 2003 г. выставке потребительской электро-

ники (CES) в Лас-Вегасе глава корпорации Intel Крейг Барретт заявил, что

новые технологии обеспечат потребителям беспроводной стиль жизни, от-

крывая новые возможности для общения, связи и подключения к источни-

кам информации и развлечений – в любое время, в любом месте, с помо-

щью любого устройства.

«Создание беспроводного стиля жизни и устранение проводных со-

единений – это очередной логический этап развития бытовой электро-

Рис. 4.13. Беспроводной планшетный ПК

ники», – отметил Крейг Барретт в своём пленарном докладе. Доклад Бар-

ретта был посвящен технологическим факторам, формирующим облик

рынка, отраслевым инициативам, предоставляющим потребителям

возможности беспроводных соединений и обеспечивающим взаимную

совместимость домашних компьютерных и бытовых устройств.

«Потребителей будут привлекать мобильность, эффективность и

стиль, а также новые возможности доступа и получения удовольствия от

прослушивания цифровой музыки, просмотра фильмов и фотографий, а

также проведения досуга с играми, – отметил Барретт. – Предоставление

потребителям беспроводных соединений минимизирует количество физи-

ческих соединений и побеждает пользователей исследовать новые воз-

можности для работы, жизни и отдыха с помощью легкодоступных и прос-

тых в применении технологий».

Чтобы возможности беспроводных соединений появились у потре-

бителей как можно быстрее, корпорация Intel расширяет функциональ-

ность полупроводниковых

компонентов и создаёт новые

вычислительные и коммуни-

кационные архитектуры.

«Эти разработки на-

правлены на создание беспро-

водных цифровых устройств с

более широкими возможнос-

тями и большим кругом по-

требителей», – сказал Бар-

ретт, добавив, что в будущем

все электронные устройства

будут наделены коммуникаци-

онными и вычислительными функциями. «Потребителям нужны техноло-

гии, доступные в любое время и в любом месте», – отметил он.

По словам Крейга Барретта, за время, истекшее с момента представ-

ления концепции «ПК с расширенными возможностями» на выставке CES

два года назад, потребители всего мира получили в своё распоряжение вы-

сокопроизводительные ПК, подключённые к Интернету, и возможности

повышения с их помощью эффективности использования множества но-

вых цифровых устройств – цифровых фото- и видеокамер, МРЗ-плееров и

карманных компьютеров.

«Персональный компьютер остаётся самым мощным и универсаль-

ным инструментом, доступным рядовому потребителю, а его возможности

продолжают расширяться, – заявил Барретт. – ПК освобождается от прово-

дов и оснащается встроенными средствами беспроводной связи, предос-

тавляющими пользователям большую свободу и гибкость». Недаром на

Рис. 4.14. Управляющая панель

форуме Intel для разработчиков в Сан-Хосе осенью 2002 г. корпорация In-

tel объявила инициативу Extended Wireless PC «Расширенного беспровод-

ного ПК», сделав очередной шаг на пути к реализации концепции «цифро-

вого дома». В результате деятельности Intel в этом направлении мировое

сообщество разработчиков получит ключевые компоненты и инструмен-

тальные средства для создания технологий удобной и беспрепятственной

передачи цифровой мультимедийной информации с персонального ком-

пьютера на телевизоры и аудиосистемы, находящиеся в любых точках жи-

лого дома. На том же осеннем

форуме Intel для разра-

ботчиков в 2002 году корпо-

рация продемонстрировала

новое периферийное устрой-

ство для ПК, которое было

названо цифровым мультиме-

дийным адаптером, оно

позволяет связать между

собой персональные

компьютеры и устройства

бытовой электроники. Это

устройство, подключаемое к

телевизору или стереосистеме

с помощью стандартных аудио-, видеокабелей, как обычный DVD-

проигрыватель или видеомагнитофон, способно принимать цифровые дан-

ные с ПК с помощью беспроводной сети 802.11 и технологии UPnP (Uni-

versal Plug'n'Play).

Сегодня Intel занимает уникальное положение на активно

развивающемся рынке технологий для «цифрового дома». Корпорация не

только предлагает строительные блоки для создания различных устройств

и систем для «цифрового дома», но и фактически возглавила когорту

производителей, направивших свои усилия на разработку инструментария

и эталонных платформ для «цифрового дома», став лидером нового

направления в современной компьютерной индустрии.

Так, Intel поддержала инициативу ведущих производителей беспро-

водных интеллектуальных дисплеев (Smart Displays) – компаний Abocom,

Fujitsu, Lite-On, MSI, Philips, Tatung, TriGem и ViewSonic – использовать

процессоры с технологией Intel* XScale™ для выпуска новых продуктов,

которые обеспечат возможность беспроводного доступа к ПК из любой

точки дома. Компании ViewSonic и Philips выпустили в розничную про-

дажу интеллектуальные дисплеи на базе технологии Intel XScale уже в

марте 2003 г., позднее в этом году к ним присоединились компании Fujitsu

и TriGem.

Рис. 4.15. Структурированная

кабельная проводка

Интеллектуальные дисплеи представляют собой беспроводные плос-

копанельные мониторы, которые могут использоваться как обычные мони-

торы при подключении к системному блоку ПК, а также играть роль мо-

бильных дисплеев, обеспечивающих доступ к информации и приложениям

настольного ПК из любой точки дома с помощью беспроводных сетевых

технологий стандарта 802.11. Эти устройства взаимодействуют с домаш-

ним ПК, работающим под управлением операционной системы Windows

XP, и обеспечивают тот высокий уровень производительности, который

необходим интеллектуальным дисплеям для доступа к приложениям и

данным, размещенным на базовом ПК. Благодаря низкому энергопотребле-

нию процессоров для обработки прило-

жений с технологией Intel XScale новые

устройства отличает длительный срок

автономной работы от батарей.

На форуме Intel для разработчиков

в Сан-Хосе в феврале 2003 г. корпора-

ция Intel представила новые конструк-

тивные компоненты для компьютерной

отрасли, приближающие реализацию

концепции «цифрового дома». Речь

идёт о выпуске эталонных и концепту-

альных платформ, а также десяти мощ-

ных инструментальных комплектов для

технологии UPnP.

«Мы знаем, что домашние пользо-

ватели с нетерпением ожидают времени,

когда персональные компьютеры и по-

требительская электроника будут взаи-

модействовать надёжно и без сложно-

стей, – отметил Луис Берне, вице-прези-

дент и один из генеральных менеджеров

подразделения Intel Desktop Platforms Group. – Пользователям нужна воз-

можность беспроблемного переноса информации с персонального компь-

ютера на бытовую электронную аппаратуру и обратно, чтобы использовать

её с максимальной эффективностью и пользой для себя, и они ожидают,

что именно Intel поможет им в этом. Предоставляя сообществу разработ-

чиков этот новый инструментарий, мы помогаем им проектировать и соз-

давать персональные компьютеры, позволяющие легко и без проблем рас-

пространять цифровые мультимедийные материалы в пределах дома».

Эталонная платформа Statesboro помогла ОЕМ-производителям и из-

готовителям системных плат создать уже в 2003 году новые персональные

компьютеры, с помощью которых можно просматривать цифровые

фотографии на экране телевизора и слушать цифровые музыкальные за-

писи на домашней стереосистеме. Платформа Statesboro - это демонстра-

ционная платформа, адресованная разработчикам и иллюстрирующая кон-

цепцию «цифрового дома». Платформа представляет собой пол-

нофункциональное проверенное решение, включающее все ключевые тех-

нологии для поддержки моделей использования «цифрового дома», опи-

санных в документе Desktop Platform Vision Guide за 2003 г. Среди этих

технологий процессор Intel Pentium 4 с технологией Hyper-Threading,

платформа на базе набора микросхем семейства Intel 865, беспроводной

сетевой контроллер стандарта 802.11, жёсткий диск Serial ATA, двухка-

нальная память DDR, накопитель DVD/CD-RW.

Другие уровни функциональности «цифрового дома» реализованы в

новой концептуальной платформе Powersville. Она обеспечивает беспро-

водную передачу потокового видео и запись персонального видео, которые

стали стандартными функциями домашних ПК в 2004 г. Платформа

Powersville создана для наглядной демонстрации возможностей

дальнейшего развития отрасли персональных компьютеров.

Для ускорения разработки цифровых мультимедийных адаптеров и

шатформ ПК для «цифрового дома» корпорация Intel уже сегодня

выпускает ряд инструментальных средств для технологии UPnP. Эти

инструментальные средства значительно сокращают время разработки уст-

ройств и приложений и поддерживают разнообразные операционные

системы и среды разработки контента: Device Spy Device Sniffer, Service

Author, Device Validator, Device Relay, Network Light, AV Media Controller,

AV Wizard, AV Media Server и AV Renderer.

Улица мечты

Первые попытки создания домашних компьютеризованных

помещений компания Intel предприняла ещё несколько лет назад.

Концепция «сетевого дома», предложенная Intel, предусматривает

проектирование и технологическое оснащение жилищ таким образом,

чтобы хозяева могли централизованно управлять всеми установленными в

нём приборами и системами: связью, электрообеспечением, бытовой

электроникой, спутниковым телевидением, аудио- и видеотехникой,

локальной сетью из нескольких персональных компьютеров,

подключённых к Интернету, средствами обеспечения безопасности и т.д.

Первые образцы таких домов были показаны в демонстрационном

салоне, развёрнутом в промышленной зоне Intel в городе Хиллсборо (шт.

Орегон), а также в одном из «высокотехнологичных домов»,

представленных на выставке «2001 Northwest Natural Street of Dreams».

Выставка, которую посетило без малого 100 тыс. человек, была

организована летом 2001 года в окрестностях Хиллсборо. Инициаторами

проекта выступили корпорация Intel и компания RE/МАХ, занимающаяся

операциями с недвижимостью. По заказу корпорации Intel в рамках

данного проекта было возведено девять домов, насыщенных новейшими

технологическими разработками и сетевыми средствами бытового

назначения. Каждый дом был оснащён средствами широкополосного

подключения к Интернету.

По отзывам посетителей выставки, увиденное произвело на них

неизгладимое впечатление. Так, жительница города Портленда Рори

Альтман (Rory Altman) была поражена процедурой... мытья посуды в

кухонной мойке, где использовалась беспроводная водоотталкивающая

клавиатура устройства «IceBox», совмещающая в себе телевизор,

подключённый к кабельной сети, проигрыватель DVD-дисков и Интернет-

терминал. «Увидав такую кухню, я представила себе, как было бы здорово,

сидя за клавиатурой такого устройства, лишь выбирать готовые рецепты

приготовления различных блюд, вместо того, чтобы торчать у плиты! –

размечталась Рори. – Да и уборка такой кухни, должно быть, выглядит

совсем по-другому, если поставить DVD-диск с захватывающим

фильмом...»

Внимание посетителей выставки привлекли и другие новинки от Intel,

установленные на кухнях, в гостиных, спальнях и даже в гаражах на

«улице моей мечты». В числе таких устройств – детские игровые

компьютерные приставки, Web-планшеты, беспроводная сетевая аппара-

тура и многие другие приборы, благодаря которым жизнь и работа в таком

доме превращается в сплошное удовольствие. Вот отзывы некоторых

посетителей:

«Меня поразило обилие изначально унифицированной кабельной

разводки, хотя самое сильное впечатление произвёл демонстрационный

образец домашнего сервера Intel, установленный в доме модели «Prairie

Sky». Также меня привлекла возможность программирования собственных

цифровых музыкальных композиций с любого из установленных в доме

ПК или даже телевизоров», – Джим Старк Qim Stark) из города Портленд

(шт. Орегон).

«Самой полезной и практичной технологической новинкой для дома

является, по-моему, панель на жидких кристаллах, предназначенная

одновременно для просмотра телепередач и путешествия по Интернету», –

Дэвид Хьюз (David Hughes) из города Лэйк-Осуэго (шт. Орегон).

А вот что рассказал один из строителей дома «Casa Dolce» на «улице

моей мечты» Рик Лесняк из компании Blazer Development: «Любой из

наших домов по просьбе его будущего владельца может быть оборудован

структурированной электропроводкой. Объединение всех установленных в

доме устройств в невидимую сеть показано на примере основного

экспоната «Casa Dolce» – устройства Intel Web Tablet. Посетители были

просто очарованы возможностью перемещаться с этим Web-планшетом по

Рис. 4.16. Система децентрализованного теплоснабжения на базе автономного

теплогенератора

всему дому, оставаясь постоянно подключёнными к Интернету, и,

например, отправлять электронные сообщения прямо из-за обеденного

стола».

4.2. Системы электротеплоснабжения

4.2.1. Система децентрализованного теплоснабжения на базе

автономного теплогенератора

В последнее время в строительство интенсивно внедряются системы

децентрализованного теплоснабжения. В лаборатории «Основы

трансформации тепла» (ОТТ) кафедры ПТС МЭИ испытывалась система,

состоящая из автономного вихревого теплогенератора (ВТГ), стандартных

батареи и калорифера (рис. 4.16) [77].

Система была заполнена водой, которая нагревалась в ВТГ и

поступала в батарею РссР600х600. Вихревой теплогенератор соединен

пластиковыми трубами с батареей и калорифером К

ск

3-6-50АУЗ. Обратный

трубопровод с расходомером ZR01841558 ETW13667-96 соединен с

всасывающим патрубком центробежного насоса ВТГ. Температуры и

разность температуры на прямом и обратном трубопроводах измерялись

термометрами ROCAO-120 и дифференциальной термопарой. ВТГ состоит

из вихревой трубы и центробежного насоса с электродвигателем, под-

ключенным к счетчику электроэнергии Дельта DAN2502 АББВЭИ и

прибору К-50 для замера тока J, напряжения V и мощности N.

Система снабжена переключающей арматурой (трехходовыми

кранами и вентилями), которая позволяет осуществлять параллельное

включение батареи и калорифера.

Испытания проводились следующим образом. Через расширительный

бачок система заполнялась водой таким образом, чтобы из нее был удален

воздух, что контролировалось по манометру.

После этого задатчиком температуры устанавливалась температура

воды, подаваемой в систему(50–90 °С), и включался центробежный насос.

Время выхода на режим, зависящее от заданной температуры, при за-

данной t=60 °C составляло t

= 31 мин. Темп повышения температуры со-

ставлял θ =1,93 град/мин, разность температур воды в прямой и обратной

магистралях – 1,6 °С (Δt = t

пp

– t

oбp

= 60 – 58,4 = 1,6°С). Время работы цен-

тробежного насоса в каждом цикле равнялось 98 с, пауза между включе-

ниями – 82 с. Таким образом, продолжительность одного цикла (работа и

пауза) составляла 3 мин.

Работа системы исследовалась в течение 20 циклов. Система тепло-

снабжения, как показали испытания, работает устойчиво и в

автоматическом режиме поддерживает первоначально заданную

температуру 60 °С. Расход воды в пусковой период работы ВТГ составлял

=0,78 кг/с , а в рабочий период G

=0,73 кг/с. Система теплоснабжения

работала при последовательном (по воде) включении батареи и

калорифера.

Эффективность системы оценивается:

а) коэффициентом трансформации тепла: М = Q/W, где Q – полная тепло-

производительность системы; W –затраченная электроэнергия.

б) КПД = Q · (K

)

/W = M·(K

)

, где (K

)

=1–Т

ос

/ Т

– коэффициент работо-

способности тепла, (K

)

= 1–293/(273+58) = 0,115; Т

ос

=20 °С – температура

окружающей среды; Т

– температура нагретой воды.

1) для пускового режима:

- Теплопроизводительность системы:

= G

Δt=0,78 ·1860 ·1 ·1,1 =1595,9 =1596 ккал,

где С

– теплоемкость воды, 1 Дж/г град; τ

– длительность пускового

режима, с.

- Количество электроэнергии, потребленной электродвигателем:

=2,2 кВт/ч =1892 ккал.

- Коэффициент трансформации:

= Q

= 1596/1892 = 0,84;

- КПД

= M

-(K

)

= 0,84 – 0,063 = 0,053 (5,3%).

2) для рабочего режима:

- Теплопроизводительность в период работы насоса:

= G

Δt = 0,73·1960·1·1,6 = 2289,3 ккал.

- Электроэнергия, потребленная электродвигателем:

= 2 кВт = 1720 ккал.

- Коэффициент трансформации:

= 2289,3/1720 = 1,33.

- КПД

= 1,33 – 0,115 = 0,15 (15%).

Полученное значение КПД

= 15% при коэффициенте трансформации

= 1,33 не учитывает количество тепла, которое отдается от батареи и

калорифера в период отсутствия циркуляции воды τ

, т.е. когда центро-

бежный насос не работает (пауза). Однако и в этот период из системы от

батареи и калорифера отводится тепло:

Q = F·α·Δt·τ

где F = F

+ F

= 10,27 м

– теплопередающая поверхность батареи и

калорифера; α – коэффициент теплопередачи, 10 Вт/м

= 10,27·10· (58 – 20)·1640·1/4,19 = 1527,5 ккал.

Полная теплопроизводительность системы:

= Q

+ Q

= 2289,3 +1527,5 = 3816,8 ккал.

Коэффициент трансформации тепла:

= Q

= 3816,8/1720 = 2,22;

КПД

= M

– (K

)

= 2,22·0,115 = 0,255 (25%).

– дополнительное тепло, определенное из энергетического баланса

системы:

= Q

– W

= 3816,8 – 1720 = 2096,8 ккал.

Выводы:

1. Система работает в автоматическом режиме надежно, стабильно

поддерживая заданную температуру воды в подающем трубопроводе.

2. Время выхода на рабочий режим составляет около 30 мин, при

температуре в помещении 20 °С.

3. В пусковой период коэффициент трансформации находится в

пределах М = 0,84, а КПД = 5,3%.

4. В рабочем режиме коэффициент трансформации находится в

пределах М = 1,33 – 2,22, а КПД системы составляет 15 – 25 %. При этом

КПД системы теплоснабжения с ТЭНами составляет 15%.

Рис. 4.17.

Автоматический

водогрейный котел

пульсирующего

горения

4.2.2. Автоматические котлы пульсирующего горения

Реформа ЖКХ высветила многие проблемы, но одной из самых

сложных и экономически затратных оказалось отопление. В настоящее

время повышение эффективности использования топливно-энергетических

ресурсов проводится по следующим направлениям:

·перевод котельных на более дешевое топливо (газ);

·ликвидация нерентабельных котельных (КПД не превышает 50%) с

переводом потребителей на индивидуальное теплоснабжение;

·децентрализация теплоснабжения в экономически оправданных

случаях;

·модернизация котельных с использованием современных научно-

технических достижений.

Изменения в промышленности, сельском хо-

зяйстве и сфере обслуживания, повлекшие возник-

новение большого количества малых предприятий и

рационализацию теплоэнергетики средних пред-

приятий, обусловили многократное увеличение ко-

личества автономных отопительных установок. При

этом необходимо решить вопрос экономической

целесообразности и извлечь максимальную прибыль.

В себестоимость производства тепла входят: затраты

на топливо, амортизация, зарплата, ремонтные и

эксплуатационные затраты.

В этой связи повышенный интерес специалистов

вызывают производимые ФГУП «КРЭМЗ» ав-

томатические водогрейные котлы пульсирующего

горения мощностью 100 и 400 кВт (рис. 4.17). Это

оборудование обеспечивает принципиально новую

технологию выработки тепла и радикальное снижение

его себестоимости. Новизна котлов заключается в

принципе их работы, основанном на периодическом

объемном (безфакельном) сжигании газообразного

топлива. Используемая принципиально новая

технология выработки тепла, достигнутые

технические характеристики позволяют утверждать,

что котлы пульсирующего горения являются одним из

наиболее эффективных и безопасных средств решения

задачи отопления и горячего водоснабжения и

представляют практический интерес для широкого

круга потребителей.