Научный архив: статьи

Представленная работа посвящена разработке интеллектуальной системы управления микроклиматом зданий (система класса HVAC). Исследование направлено на решение проблемы недостаточной адаптивности традиционных подходов (PID-регуляторы, системы, основанные на знаниях) в условиях динамически изменяющихся параметров внутренней среды здания. Основное внимание уделено созданию гибридного метода, сочетающего преимущества функционального программирования и искусственного интеллекта. В работе рассматриваются вопросы энергоэффективности, точности поддержания комфортных условий для посетителей интеллектуального здания и устойчивости HVAC-системы к внешним возмущениям. Особое значение имеет задача минимизации эксплуатационных расходов при одновременном обеспечении безопасности и надёжности работы оборудования. Представленное исследование охватывает все этапы разработки программного средства - от проектирования его архитектуры до практической апробации. В основе исследования лежит подход функционального двойника, реализованного на языке Haskell. Использованы LSTM-сети для прогнозирования, генетические алгоритмы для оптимизации и RETE-алгоритм для обработки правил. Верификация проведена методом имитационного моделирования с генерацией 1440 точек данных. Научная новизна представленной работы заключается в применении теоретико-категориального подхода к моделированию функционального двойника, в котором каждое устройство (как сенсоры, так и исполнительные устройства) представлено как композиция чистых функций. Результаты показывают снижение энергопотребления на 14.7%, увеличение времени работы в комфортном диапазоне до 94.7% и трёхкратное сокращение числа переключения режимов функционирования HVAC-системы. Практическая значимость подтверждена снижением эксплуатационных расходов на 15% и повышением киберустойчивости за счёт использования иммутабельных структур данных. Выводы свидетельствуют о том, что сочетание функционального программирования с гибридным подходом в искусственном интеллекте обеспечивает баланс ключевых параметров системы. Предложенная архитектура может служить эталоном для интеграции IoT и киберфизических систем в рамках Индустрии 4.0.

Проблема и цель. В данной статье рассмотрены основные энергосберегающие технологии в сельском хозяйстве. Основная цель статьи заключается в изучении энергосберегающих технологий в сельском хозяйстве. Сельское хозяйство по сегодняшний день остается одной из самых энергозатратных отраслей, требующих значительных ресурсов энергии для производства и обработки продукции сельскохозяйственного назначения. Такое потребление энергии оказывает негативное влияние на окружающую среду, приводя к изменению климата и глобальному потеплению. Поэтому становится все более важным внедрение энергосберегающих технологий, которые могут повысить энергоэффективность сельского хозяйства и снизить его негативное воздействие на окружающую среду.

Методология. В качестве основных методов исследования был использован анализ, синтез и сравнение. Объектом исследования является энергосберегающие технологии. Предметом исследования является энергосберегающие технологии в сельском хозяйстве.

Результаты. Главной целью энергосбережения в сельском хозяйстве является снижение энергопотребления, сокращение негативного воздействия на окружающую среду и повышение устойчивости производства. Было выявлено, что энергосбережение имеет огромное значение для сельского хозяйства, поскольку оно позволяет сократить энергозатраты, снизить загрязнение окружающей среды и увеличить эффективность производства. Более того, применение энергосберегающих технологий способствует устойчивому развитию сельского хозяйства и сохранению энергетических ресурсов для будущего поколения.

Заключение. В статье предложены энергосберегающие технологии для сокращения энергопотребления в животноводстве и рассмотрены примеры успешной реализации энергосберегающих технологий в различных странах. Исследованы преимущества и результаты внедрения энергосберегающих технологий в сельском хозяйстве. Рассмотрено не только применение энергосберегающих технологий в сельском хозяйстве, но и их преимущества и выгоды.

В условиях снижения качества минерального сырья, содержащего цветные металлы, важным становится вопрос оптимизации схем его переработки для получения кондиционных концентратов. Модернизация схем рудоподготовки на основании анализа априорной информации и экспериментальных исследований позволит минимизировать негативный эффект вовлечения в переработку более бедного низкокачественного минерального сырья в условиях увеличения объемов производства. В работе выполнен анализ современного состояния в области оборудования и схем рудоподготовки фабрик, перерабатывающих комплексные медные руды. Снижение качества сырья, а также увеличение комплексности и объемов производства приводят к необходимости сокращения капитальных и эксплуатационных затрат на всех этапах переработки минерального сырья. Авторами проанализированы более 150 научно-технических источников и отобраны для более глубокого анализа и проработки 40 источников. Был проведен анализ работы более 50 предприятий, перерабатывающих комплексные медные руды. Анализ существующих исследований в области процессов рудоподготовки комплексных медных руд показал, что наиболее распространенной технологией (как при модернизации существующих, так и при проектировании новых предприятий) в России и в мире является технология на основе полусамоизмельчения. При этом выявлена тенденция к переходу от схем с использованием мокрого полусамоизмельчения к схемам с использованием измельчающих валков высокого давления.

Актуальность темы исследования обусловлена необходимостью внедрения в практику системных решений для создания экологически устойчивой и энергоэффективной городской среды. За прошедшие десятилетия назрела острая необходимость реконструкции жилищного фонда по архитектурным, градостроительным и строительным требованиям. По итогам проведенных автором научных исследований показана принципиальная возможность реконструкции 5-этажных кирпичных зданий первых массовых серий по стандартам зеленого строительства. Полученные результаты убедительно свидетельствуют о том, что реконструкция зданий первых массовых серий по зеленому стандарту ГОСТ 70346-2022 позволяет улучшить практически все зеленые категории. Особенно заметно повышаются качество архитектуры и планировки участка, энергоэффективность и качество атмосферы, уровень инноваций устойчивого развития. До реконструкции здания первых массовых серий не удовлетворяют требованиям зеленого строительства. После реконструкции указанных зданий получена рейтинговая оценка «хорошо». Сравнение результатов, полученных по независимым зеленым стандартам ГОСТ 70346-2022 и СТО НОСТРОЙ 2.35.4-2011, показывает их качественную согласованность. Таким образом, реконструкция зданий первых массовых серий по стандартам зеленого строительства позволяет создать принципиально новую, экологически устойчивую, энергоэффективную архитектуру с целью сохранения и повышения качества окружающей среды для будущих поколений.

Декарбонизация транспортного сектора может сыграть решающую роль в смягчении последствий изменения климата и его ущерба для экосистем. С 01.07.2024 по 01.12.2024 коллективом авторов проведен опрос жителей г. Волгограда, целью которого являлась оценка транспортной инфраструктуры города, уровня динамического воздействия общественного транспорта на здания и сооружения, его экологичности, комфорта, безопасности, выявление потребительских свойств нового вида общественного транспорта - электробуса.

Опрошены 435 человек. Результаты опроса показали, что 56,2 % жителей отдают предпочтение поездкам по городу автобусам, при этом почти каждый пятый житель предпочитает пользоваться электробусом. 52,2 % жителей считают наиболее эффективными мерами по снижению шума и динамического воздействия на здания озеленение придорожных территорий и замену дизельного общественного транспорта на электробусы. 85,6 % респондентов считают электробусы экологически безопасным видом транспорта. За поддержку замены дизельных автобусов на электробусы высказались 61,2 %. Большинство (95,0 %) опрошенных горожан к числу важных преимуществ относят комфортную акустическую среду, а 2/3 респондентов считают, что электробус -наиболее безопасный вид общественного транспорта. 85,1 % горожан хотели бы заменить автобусы электробусами.

Полученные результаты наглядно показывают необходимость дальнейшего развития электробусов как энергоэффективного, экологически безопасного и экономичного вида общественного транспорта в мегаполисах.

В исследовании представлены результаты натурных измерений термического сопротивления ограждающих конструкций эксплуатируемых зданий, сгруппированных по категориям технического состояния, а также данные сопоставления фактических теплотехнических характеристик с проектными значениями. Установлено, что снижение фактического термического сопротивления относительно расчетного детерминировано преимущественно конструктивным решением и техническим состоянием ограждений, а не типом применяемых материалов. Монолитные (кирпичная/блочная кладка) и сборные конструкции заводского изготовления демонстрируют соответствие заявленным теплозащитным свойствам при удовлетворительном техническом состоянии. Цель: установить влияние конструктивного исполнения и технического состояния ограждающих конструкций эксплуатируемых зданий на отклонение фактического термического сопротивления от проектных значений, а также оценить соответствие теплозащитных свойств монолитных и сборных конструкций заявленным характеристикам при различных категориях технического состояния. Методы: натурные измерения термического сопротивления ограждающих конструкций эксплуатируемых зданий. Группировка объектов по категориям технического состояния (от удовлетворительного до неработоспособного). Сравнительный анализ фактических теплотехнических характеристик с проектными значениями. Результаты: снижение фактического термического сопротивления относительно проектного на 6-41% детерминировано конструктивным решением (слоистость, наличие теплопроводных включений) и техническим состоянием (дефекты, износ), а не типом материалов (доля влияния ≤10%). Монолитные (кирпич/блоки) и сборные конструкции заводского изготовления сохраняют соответствие заявленным теплозащитным свойствам только при удовлетворительном техническом состоянии. Наибольшие расхождения выявлены в конструкциях 4-й категории состояния. Новизна: экспериментальное обоснование приоритетности конструктивных и эксплуатационных факторов над выбором материалов в снижении термического сопротивления ограждений. Количественная оценка деградации теплозащитных свойств для разных категорий технического состояния с выделением “критического порога” (категория 3 и выше). Верификация устойчивости свойств монолитных/сборных конструкций при сохранении проектных параметров монтажа и эксплуатации.

В данной статье рассматривается применение инфракрасных систем отопления с целью обеспечения оптимальных температурных условий при минимальном энергопотреблении. Разработана физическая модель помещения, оборудованного пленочными инфракрасными обогревателями, для анализа температурных режимов и теплового баланса. Модель учитывает процессы теплопередачи, включая тепловыделение человеческого тела, конвективный теплообмен и инфракрасное излучение. Получены уравнения теплового баланса для воздуха, человеческого тела и внешних поверхностей, позволяющие оценить распределение тепла и энергоэффективность инфракрасной системы отопления, что улучшит тепловой комфорт и снизит энергозатраты в зданиях.

Состояние вопроса. Современные морские перевозки сталкиваются с вызовами, связанными с необходимостью повышения энергоэффективности и сокращения выбросов парниковых газов. Эти проблемы становятся особенно актуальными в условиях глобальной экологической политики и ужесточения международных стандартов энергоэффективности судов (EEDI, EEOI, CII). Одним из перспективных решений является использование географических информационных систем (GIS), которые позволяют оптимизировать маршруты судов, снижать топливные затраты и уменьшать негативное воздействие на окружающую среду. Однако степень их влияния на повышение энергоэффективности морских перевозок требует дальнейшего исследования.

Целью исследования является анализ влияния GIS-технологий на повышение энергоэффективности морских перевозок, а также оценка их воздействия на расход топлива и углеродные выбросы.

Методы исследования. В ходе исследования проведен анализ ключевых технологий GIS, включая спутниковый мониторинг, картографирование, моделирование и анализ данных, применяемых для оптимизации маршрутов судов. Методологический подход основан на экспериментальном моделировании, в рамках которого рассматривались три сценария судоходства: традиционная маршрутизация, динамическая оптимизация маршрутов и комбинированное управление маршрутом и скоростью с использованием GIS. Анализ проводился с целью оценки влияния данных подходов на расход топлива, выбросы углекислого газа и общую энергоэффективность судов.

Результаты. Результаты моделирования показали, что применение GIS позволяет снизить расход топлива до 20% и уменьшить выбросы CO2 до 21% по сравнению с традиционными методами навигации. Оптимизация маршрутов и скорости судов на основе данных GIS способствует снижению эксплуатационных затрат и повышению соответствия международным экологическим стандартам.

Заключение. Полученные данные подтверждают значительный потенциал GIS в повышении энергоэффективности морских перевозок. Внедрение этих технологий в управление маршрутами и эксплуатацией судов позволяет не только сократить топливные затраты и выбросы углерода, но и повысить экономическую эффективность морской логистики. Дальнейшая интеграция GIS с искусственным интеллектом и системами обработки данных в реальном времени может привести к еще большему повышению устойчивости и эффективности судоходной отрасли.

В данной статье рассматривается процесс трансформации топливно-энергетических балансов США, Европы, стран Персидского залива, Китая и России на фоне современных вызовов и угроз, в частности эпидемиологических и геополитических изменений. В качестве основного подхода к исследованию данной проблемы был выбран системный и сравнительный анализ, были рассмотрены варианты развития топливно-энергетических комплексов стран по каждому из его направлений, в том числе нефтегазовому сектору, возобновляемым источникам энергии, атомной энергетике и др. В статье доказано, что преобразование топливно-энергетического баланса стран и развитие топливно-энергетического комплекса непосредственно зависят от уровня развития экономики, а также объемов выручки нефтегазовых компаний, потоков распределения ресурсов и стратегических векторов на государственном уровне, что приводит к дополнительным рискам при трансформации отрасли. В случае, если правительством страны было принято решение о развитии одной перспективной технологии и цель достигается, то компания-производитель становится мировым лидером по развитию данной технологии на международном уровне. Выявлен соответствующий тренд у стран-лидеров в развитии возобновляемых источников энергии. Материалы статьи имеют практическую ценность для государственного сектора, осуществляющего процесс стратегического планирования и координации топливно-энергетического комплекса страны.

Микроклимат в помещении крытого бассейна очень влияет на комфорт человека, его удобство и самочувствие. Данные аспекты особенно важны для общественных бассейнов, так как они напрямую влияют на количество посетителей и прибыльность общественных бассейнов. Поэтому для любого закрытого бассейна очень важен правильный выбор параметров воздуха и приточно-вытяжного оборудования. От выбора технического решения обработки воздуха зависит объем эксплуатационных затрат на содержание системы вентиляции, поэтому вентиляционное оборудование должно быть энергоэффективным. Энергоэффективность крытого бассейна - это процесс использования энергосберегающих технологий и инновационного оборудования для уменьшения количества энергии, используемой для нагрева, охлаждения и циркуляции воды и воздуха в бассейне. Это включает в себя использование оборудования, которое работает для оптимизации количества используемой энергии. В то же время предполагается, что владельцы бассейнов могут предпринять шаги для уменьшения потерь воды из-за испарения и других причин с помощью покрытий для бассейнов. Бассейны входят в число крупных потребителей тепловой энергии, особенно в условиях холодного климата, поскольку вместе с подогревом воды в них требуется устройство интенсивной вентиляции для зала бассейна. Отсутствие должной вентиляции грозит тем, что влага, испаряющаяся с больших поверхностей зеркала воды, может создавать конденсат на ограждающих конструкциях бассейна и привести к образованию сырости и разрушению этих конструкций. Результатом исследования является изучение энергосберегающего оборудования систем вентиляции, режимов их работы в разных условиях и экономическое сравнение капитальных и эксплуатационных затрат при установке различных систем.

Объектом исследования в статье являются изолированные системы теплоснабжения Хабаровского края. В статье рассмотрен вопрос синтеза модели управления генерацией тепла в топке твердотоп-ливного котла с автоматизированной периодичной подачей топлива с целью регулирования расхода воздуха и, как следствие, снижения потерь с уходящими газами.

В статье анализируется понятие, оценка и причины возникновения теоретических идей в области энергоэффективности в историческом аспекте. Высокая общественная значимость энергетических ресурсов и кризисные явления на рынке углеводородов в XX в. явились причиной возникновения и дальнейшего развития концепции энергобезопасности в политике стран-импортеров нефти, которая впоследствии трансформировалась в долгосрочную государственную политику повышения энергоэффективности. Эволюция инструментария оценки эффективности свидетельствует о том, что он становится, по сути, накопительным итогом, отражающим результативность мер государственной политики в области диверсификации источников поставок энергии и перехода к зеленой экономике. Причины использования идеи энергоэффективности в экономике странами-импортерами запада объяснены с позиций ресурсной теории системной организации экономики. Несмотря на процессы глобализации и либерализации, действующие в мире, экономики западных стран ориентированы на формирование концентрации энергоресурсов в одной стране, а их целью является завоевание экономического лидерства в располагаемых ресурсах. Сформулированы определения энергосбережения и энергоэффективности. Энергосбережение - процесс, который позволяет справиться с еще не возникшей потерей энергии. Энергоэффективность характеризует такое состояние экономической системы, которое позволяет уменьшить еще не возникшую потерю энергии в экономической деятельности с целью достижения заданного социально-экономического результата в условиях ограничений. Такими ограничениями могут быть доступность источников энергии, энергетическая безопасность, климатические условия и др.