
Учёные МГУ научились управлять погодой в метро
15 июля 2023 года | Россия, Москва
Рубрика: Компании, производства
Недавние исследования показали, что в окружающих тоннели метро грунтах происходит накопление тепловой энергии, выделяемой в процессе эксплуатации. Другими словами, происходит формирование тепловых резервуаров вокруг тоннелей. Тепло, запасённое в таком тепловом резервуаре, приводит к повышению температуры воздуха в тоннеле. Напрашивается очевидное решение — отводить тепло, накопленное в тепловом резервуаре, и использовать его, например, на обогрев зданий на поверхности. Современные технологии позволяют осуществить такой отвод тепла. Однако для проектирования таких установок необходимо знать параметры тепловых резервуаров: их размеры и распределение температуры. Получить такие данные без математического моделирования затруднительно.
Другим способом уменьшения температуры в тоннеле в летний период является управление вентиляцией. Очевидно, что увеличение вентиляции в жаркое время не позволит понизить температуру воздуха в тоннеле. Необходимо осуществлять такой режим вентиляции в течение года, который обеспечил бы комфортную для пассажиров температуру в течение всего года.
Для решения этих двух задач сотрудники лаборатории математического моделирования в физике факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ имени М.В. Ломоносова (ВМК МГУ), в содружестве с ОАО «Инсолар-Инвест» предложили оригинальную математическую модель, которая позволяет определять долговременный прогноз средней температуры воздуха в тоннелях метро и распределение температуры в окружающих грунтах. Апробация модели была проведена с использованием данных метрополитенов Москвы, Глазго и Гуанчжоу и показала хорошую предсказательную способность модели.
Модель учитывает ряд важных факторов, влияющих на температуру воздуха в тоннеле: сезонные колебания температуры атмосферного воздуха; теплообмен между воздухом и грунтом на поверхности земли и стенке тоннеля; генерацию тепла в тоннеле в результате движения поездов и воздухообмен между тоннелем и атмосферой. Расчёты, проведённые с использованием данных московского метро и климатических данных московского региона, позволили с хорошей точностью оценить размеры тепловых резервуаров, которые образуются вокруг пары параллельных тоннелей в результате многолетней эксплуатации линий метро.
Важным преимуществом этой модели является возможность управления вентиляционным режимом для достижения оптимальной температуры воздуха в тоннеле в летний и зимний период. Для этой цели был предложен алгоритм, который позволяет в режиме реального времени по известным значениям температуры окружающего воздуха и известной интенсивности движения поездов в тоннеле определять режим вентиляции, обеспечивающий комфортную температуру в тоннеле. Такая возможность осуществлять управление в режиме реального времени обусловлена относительной вычислительной простотой модели, которая тем не менее корректно учитывает все основные факторы, влияющие на изменение температуры воздуха в тоннеле.
Результаты моделирования, проведённые для реальных значений параметров функционирования московского метро, показали, что предложенный алгоритм может существенно уменьшить амплитуду сезонных колебаний температуры воздуха в тоннеле метрополитена, приблизив её значение к оптимальному.
Разработанная математическая модель была использована ОАО «Инсолар-Инвест» при проектировании теплонасосного оборудования для систем теплохладоснабжения объектов инфраструктуры Московского метрополитена. Математическая модель, технологические решения и теплонасосное оборудование были успешно апробированы в натурных условиях на станции Саларьево Московского метрополитена.
Компании, производства — последние новости
26 июня | Международная
25 июня | Россия, Ивановская область
20 июня | Россия, Новосибирская область
17 июня | Россия
Москва — эко-новости региона
12 ноября 2024 года | Рубрика: Климат и атмосфера
11 ноября 2024 года | Рубрика: Флора и фауна
23 октября 2024 года | Рубрика: Флора и фауна
25 сентября 2024 года | Рубрика: Климат и атмосфера
4 сентября 2024 года | Рубрика: Флора и фауна