Ученые ИрГТУ разработали и установили в одном из иркутских троллейбусов уникальную конструкцию воздушно-тепловой завесы, которая надежно защитит салоны электротранспортных средств от потери тепла в зимний период. Эффективная энергосберегающая система занимает особое место среди инновационных разработок технического университета для муниципального хозяйства Иркутска, сообщает ИА UlanMedia со ссылкой на РИА IrkutskMedia.
Как рассказал доцент кафедры городского строительства и хозяйства ИрГТУ Игорь Шелехов, над проектом работает инновационное предприятие Технопарка "Термостат". Монтаж системы, предложенной учеными университета, осуществляет МУП "Иркутскгорэлектротранс".
"Вопрос сохранения тепловой энергии в помещениях с переменным тепловым режимом (магазины, общественные и административные здания) стоит очень остро, особенно для северных регионов нашей страны с их большим перепадом температур и сильными ветровыми нагрузками. Обычно проблема решается с помощью установки воздушно-тепловой завесы. В процессе эксплуатации в таких завесах можно скорректировать величину выделяемой мощности, а в некоторых моделях и скорость воздушного потока. Однако встречаются помещения с особо сложными условиями, например, к ним относятся салоны городского транспорта.
Наиболее актуальна проблема защиты от тепловых потерь для городского электротранспорта в условиях осеннего, зимнего и весеннего сезонов. Это обусловлено не только тем, что помещение постоянно перемещается, но и климатическими особенностями нашего региона, где в период с октября по март диапазон температур в среднем может колебаться от + 7 до –20°C. Каждый год перед руководством МУП "Иркутскгорэлектротранс" стоит задача, как сделать пребывание пассажиров в салонах троллейбусов и трамваев комфортнее. В настоящее время парк подвижного состава предприятия составляют 73 троллейбуса (износ 30 %) и 58 трамваев (износ 88 %)", - рассказал Игорь Шелехов, подчеркивая важность своего проекта.
По словам ученого, в зимний период на отопление троллейбуса тратится примерно в два раза больше электроэнергии, чем на его движение. Данные показывают, что потребляемая мощность электроэнергии, затрачиваемая на обогрев одного салона трамвая, составляет в среднем 30 кВт, троллейбуса – 20 кВт. Специалисты МУП "Иркутскгорэлектротранс" устанавливают на трамваях классические воздушно-тепловые завесы для предотвращения попадания холодного воздуха в салон. Между тем, использование стандартных нагревательных элементов в тепловых завесах, а также применение в качестве коммутационной аппаратуры обычных реле и температурных датчиков делает систему энергоемкой.
Игорь Шелехов отмечает, что намного хуже обстоит ситуация с отоплением троллейбусов, где нет возможности установить тепловую завесу из-за расположенной над дверями системы привода открывания-закрывания дверей. Салоны обогреваются установленными под сиденьями тепловыми пушками, эффективность которых при внешних температурах от –20 до –35°С составляет всего 10–15%, так как при открытых дверях в салоне за 10–15 секунд происходит полный воздухообмен.
"Мы ставили перед собой задачу разработать эффективную энергосберегающую систему жизнеобеспечения подвижного состава электротранспорта Иркутска. По мнению проектных автотранспортных организаций, к которым обращались руководители МУП "Иркутскгорэлектротранс", применение классических решений, особенно при температурах ниже –20°С, является невозможным. В основном это обусловлено тем, что установить отопительный прибор или тепловую завесу неосуществимо из-за расположенной над дверями системы привода открывания-закрывания дверей. То есть, специалисты утверждали, что при имеющихся нагревательных элементах и вентиляторах нельзя разработать такую конструкцию отопительного прибора, которая вписывалась бы в конструкцию троллейбуса.
Если проблему с воздухоподачей можно решить путем применения малогабаритных центробежных вентиляторов и системы воздуховодов, то классические нагревательные элементы с необходимой удельной мощностью и нужных габаритов не выпускаются. Действительно, сложно изготовить по классическим технологиям нагревательный элемент с малой площадью теплопередачи на высокое напряжение и с большой площадью теплопередачи на низкое напряжение (в салоне троллейбуса используются два напряжения: 550 и 24В).
Мы предлагаем решить эту задачу с применением уникальных полупроводниковых нагревательных элементов, разработанных в ИрГТУ. Используя данную технологию, сотрудники инновационного предприятия "Термостат", могут не только изготовить нагревательный элемент на любое напряжение в диапазоне от 3,7 до 660 В на требуемую площадь теплопередачи, но и обеспечить эффект саморегуляции", - пояснил Игорь Шелехов.
Применяя новую конструкцию воздушно-тепловой завесы для салонов троллейбусов, достигаются оптимальные технические характеристики воздушно-теплового потока, необходимого для надежной защиты подвижного транспорта от проникновения холодного воздуха. При этом параметры энергопотребления также являются оптимальными, что предотвращает перерасход электроэнергии.
В 2011 году проектом заинтересовалась администрация Иркутска и направила на создание инновационной системы отопления 320 тысяч рублей, еще 80 тысяч рублей в проект вложили сами политеховские инноваторы. После успешного проведения лабораторных испытаний, первый экспериментальный образец был смонтирован в салоне одного из иркутских троллейбусов. Эксперименты проводились в реальных условиях. Ветровую нагрузку обеспечивал вентилятор с регулируемой скоростью, максимальная скорость воздушного потока составляла 16 м/с. Испытания показали, что данная конструкция воздушно-тепловой завесы полностью предотвращает проникновение в салон внешних холодных потоков при средней скорости 8 м/с . Положительные результаты были получены при суммарной мощности тепловых завес 15 кВт.
Авторы проекта разработали и зарегистрировали в соответствии с действующим законодательством нормативно-техническую документацию, после проведенных сертификационных испытаний выдан сертификат соответствия на серийное производство данных систем отопления на три года.
В течение 2012-2013 годов ученые модернизировали систему обогрева, уделяя внимание созданию микроклимата в салоне.
"В феврале этого года один из иркутских троллейбусов был оборудован усовершенствованной конструкцией тепловой завесы. В настоящее время по городу ездит троллейбус с обогревателем, рассчитанным на северную зону с температурой – 40, -45°C. Мы периодически измеряем параметры на этом троллейбусе. Сотрудники "Горэлектротранса" активно помогают в исследованиях, при необходимости снимая с линии экспериментальный троллейбус и выделяя сотрудников.
Применяя нашу систему, можно получить хороший экономический эффект. А если троллейбусы еще и отремонтировать (утеплить в салонах полы и поставить двойные стекла), то при их эксплуатации можно ежегодно получать до 70% экономии. В результате не стояла бы так остро проблема увеличения стоимости проезда, - подчеркнул Игорь Шелехов.
Ученые ИрГТУ готовы передать всю техническую документацию по эффективной энергосберегающей системе МУП "Иркутскгорэлектротранс". Перспективной разработкой заинтересовались многие российские города, а также Улан-Батор (Монголия).
В настоящее время специалисты предприятия "Термостат" готовят заявку для участия в конкурсе на предоставление субсидий из бюджета Иркутска. Городские власти ежегодно поддерживают инноваторов, которые реализуют проекты, приоритетные для Иркутска.
