ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕЙ И ПОГЛОЩАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА

STUDY OF THE POSSIBILITY OF USING THE THERMAL INSULATING AND ABSORBING CAPACITY OF CARBON GAS

Tatiana Berdyanova

Master student, department of industrial heat power engineering, Smolensk branch of the Moscow Energy institute,

Russia, Smolensk

Dmitry Gorbatovsky

Master student, department of industrial heat power engineering, Smolensk branch of the Moscow Energy institute,

Russia, Smolensk

АННОТАЦИЯ

В работе исследована эффективность использования углекислого газа в качестве заполни­теля промежутков между оконными стеклами. Использованы абстрактно-логический и монографический методы исследования. Установлено, что указанное применение СО₂ существенно снижает тепловые потери.

ABSTRACT

The paper investigates the efficiency of using carbon dioxide as a filler for gaps between window panes. Abstract-logical and monographic research methods were used. It was found that the specified use of СО₂ significantly reduces heat losses.

Ключевые слова: углекислый газ, концентрация, тепловые потери.

Keywords: carbon dioxide, concentration, heat loss.

На сегодняшний день климатические изменения в планетарном масштабе – достаточно популярная тема, и их существование уже не вызывает ни у кого сомнений. Согласно исследованиям климатологов научно-исследовательских центров, из разных уголков мира эти изменения в настоящее время не просто имеют место, а уже носят стремительный характер, причем далеко не позитивный. Ожидание вселенской катастрофы все в большей мере охватывает мировое сообщество.

Концентрация углекислого газа (CO₂) в атмосфере Земли достигла самого высокого за последние 800 тыс. лет уровня, следует из отчета Всемирной метеорологической организации. Проведенные ее экспертами исследования показали, что по итогам 2016 года средняя концентрация CO₂ достигла уровня 403,3 части на млн (в каждом кубометре воздуха 403,3 мл занимает углекислый газ), что на 45% превышает его концентрацию в доиндустриальный период (1750 год). В отчете ВМО отмечается, что в 2016 году прирост концентрации CO₂ в атмосфере установил новый рекорд, что отчасти объясняется сильными засухами в тропических регионах, из-за которых снизилась способность тропических лесов поглощать углекислый газ. Далее цифра также велика.

Не вызывает сомнения, что от сжигания углеводородов приведет, в частности, к интенсивному таянию вечной мерзлоты с поступлением в колоссальных объемах и метана в атмосферу Земли, который, как известно, имеет в 20 раз больший парниковый эффект, нежели углекислый газ. Вся серьезность надвигающейся вселенской катастрофы заставляет осознать насущную необходимость принятия неотложных мер для ее предотвращения.

Для улучшения биосферной среды учеными в настоящее время изучаются и разрабатываются всё новые концепции и технологии, которые имеют разную направленность. В данной статье рассматривается выполнение сравнительного анализа плотности тепловых потоков двойного остекления с целью объективной оценки тепловой эффективности использования углекислого газа в качестве заполнителя промежутков (камер) между его стеклами, что представляет несомненный инте­рес для специалистов в области теплотехники.

Здесь технические решения исключают не только какие-либо отрицательные воздействия на экологию окружающей среды, но, наоборот, они ориентированы на ее оздоровление. Более того, технология в виде тепличного модуля направлена на обеспечение продовольственной безопасности.

В современной литературе имеется лишь краткое упоминание о возможности использования углекислого газа для заполнения камер оконных стеклопакетов и не более того. В случае же подтверждения эффективности проведенных испытаний применение углекислого газа в качестве заполнителя двойного остекления новую технологию можно рекомендовать для освоения производства стеклопакетов оконных блоков и других светопрозрачных конструкций.

Для выполнения такого мероприятия создан специальный стенд для проведения испытаний опытных образцов с двойным остеклени­ем, имеющих разные расстояния между стеклами.

Для измерения наружной темпера­туры и температуры воздушной и газовой сред между стеклами испытуемого образца служит цифровой термометр-гигрометр. Сооружение модуля имеет наружное покрытие в виде светопрозрачных панелей, каждая из которых содержит шесть ячеек с двойным остеклением, собранных на общей стальной раме.

Для выполнения сравнительного анализа и его объективной оценки необходимо выполнять условия идентичности испытаний для каждого образца в отдельности. Это означает, что с образца, заполненного сперва воздухом, снимаются показания плотности тепловых потоков. А затем с этого же образца, но уже заполненного углекислым газом, таким же образом, снимаются показания плотности тепловых потоков. Разница измеренных величин показаний в обоих случаях испытаний и есть полученная объективная эффективность применения углекислого газа.

Представляет так же интерес проведения на этом стенде испытаний для определения необходимой температуры внутри стенда для образования на поверхности наружного стекла двойного остекления водяной пленки для соскальзывания снеговой массы с наклонной поверхности этого стекла. На поверхности стекла для образования водяной пленки должна быть температура + 3°С. В случае подтверждения успешности этого эксперимента работники теплиц могут избавится от весьма затратного занятия по очистке кровель от снеговых масс и льда.

В известных тепличных сооружениях кровли и стены имеют покрытие в виде одинарного остекления. Для тепличных сооружений в данной технологии применяется покрытие в виде двойного остекления, использование которого по отношению к одинарному остеклению будет иметь ряд существенных преимуществ, а именно: исключаются колоссальные тепловые потери из сооружения; исключается образование конденсатной влаги на стеклах со стороны помещения, наличие которой, как известно, вызывает шок у растений; исключает образование конденсатной влаги на металлоконструкциях, наличие которой, как известно, вызывает необходимость для исключения коррозии покрывать цинком детали этих конструкций, что препятствует выполнению сварных соединений.

Использование углекислого газа в промежутках между стеклами в ячейках па­нелей вместо воздуха позволит существенно снизить тепловые потери за счет меньшей величины теплопроводности углекислого газа (λ=0,0145 Вт/м² °С) по отношению к теплопроводности воздуха (λ = 0, 028 Вт /м² °С), а также за счет свойства газа нагреваться и излучать тепло во все направления, в том числе, и обратно в помещение; уменьшить опасность перегрева растений излучением, для исключения которого в современных теплицах применяются дорогостоящие автоматизированные шторные устройства; исключить вероятность ожогов растений солнечным жестким УФ-излучением, которое смягчается двойным остеклением и наличием в нем газовой среды; при некоторой величине низкой температуры (ее предстоит установить) снеговая масса будет сходить с наружных глянцевых поверхностей скатов кровель.

Отсутствие на наружных поверхностях скатов кровель каких-либо высту­пающих элементов позволит исключить их как дополнительные источники тепловых потерь, наличие которых в известных тепличных сооружениях имеет место и обеспечить беспрепятственное сдувание и сход снеговых масс, а также обеспе­чить сток воды с поверхностей скатов и устранение накопления на них.

Тепличный модуль, как новейшая технология, представляет интересное поле деятельности для ее освоения. В разработке затрагиваются такие области знания как теплотехника, электроэнергетика, светотехника, вентиляция, ир­ригация, автоматика управления технологическими процессами, а также строитель­ство самих тепличных сооружений.

Список литературы:

1. Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С., Издание 4-е перераб. и дополненное. – М.: "Энергоиздат", 2011. – 415 с.
2. World Meteorological Organization, 2016: WMO statement on the state of the global climate [Электронный ресурс]. URL: https://library.wmo.int. (Дата обращения: 18.09.2018).