Registration Number
0825U002109, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
22-07-2025
popup.evolution
.
Title
Improvement of the efficiency of heating and air exchange in the bus interior
Author
Yurii I. Voichyshyn,
popup.head Orest Z. Horbay
popup.opponent Oleksandr P. Kravchenko
popup.opponent Dmytro P. Ruban
popup.review Oleg Y. Kotsiumbas
popup.review Orest T. Voznyak
popup.rada
Lviv Polytechnic National University
Description
Войчишин Юрій Іванович. Покращення ефективності опалення та повітрообміну салону автобуса. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії (PhD) за спеціальністю 133 – Галузеве машинобудування. Національний університет «Львівська політехніка», Міністерство освіти та науки України, Львів – 2025.
У дисертаційній роботі виконано ряд досліджень, що мають за мету підвищення ефективності роботи системи опалення та повітрообміну салону міського автобуса.
У першому розділі проведено всебічний аналіз методів оцінювання та способів забезпечення кліматичного мікроклімату в салоні ТЗ та на робочому місці оператора.
Як слідує з проведеного аналізу літературних джерел дослідники аналізували теплові втрати, теплопередачу, циркуляцію і якість повітряного середовища, умови досягнення нормативного мікроклімату в салоні. Досліджувалися особливості їх експлуатації на різних температурних режимах і навантаженнях для різних типів ТЗ, не тільки легкових, вантажівок, автобусів, с/г техніки, але і у вагонах трамваїв, поїздів, метрополітену.
Для моделювання термофізіологічних параметрів людського тіла використовують локальні та загальні моделі теплового відчуття і комфорту, серед яких віддають перевагу моделям Taniguchi і Zhang. Найдосконалішим єбагатосегментний тепловий манекен FIALA-FE, який здатний виявляти тепловий вплив в асиметричному тепловому середовищі.
У другому розділі проведено аналіз не тільки основних параметрів навколишнього середовища, які впливають на формування мікроклімату у салоні і на робочому місці водія (температура, швидкість та вологість повітря, середня радіаційна температура, кількість свіжого повітря, інтенсивність сонячної радіації), а також враховано термічну ізоляцію одягу та рівень активності і проаналізовано ризики їхнього недотримання.
Запропоновано облаштування у системі опалення пристрою відбору гарячого повітря від зовнішньої поверхні випускного колектора, температура якої є від 200°C на прогрітому двигуні, що дозволить отримати до 80% кількості теплоти, необхідної для обігріву салону при мінусових температурах. У літній період до 4 % можна зменшити теплонавантаженість салону застосувавши захисну плівку для вікон.
У третьому розділі параметри мікроклімату промодельовано PMV-методом згідно стандартів ASHRAE. Отримано залежності компонентів втрат тепла та швидкості повітря в залежності від робочої температури, теплового балансу, та теплової енергії, що виділяється внаслідок метаболізму пасажирів і водія автобуса.
Уперше досліджено розподіл температури по салону автобуса при передньомоторній, у базі і задньомоторній компоновках ДВЗ, які розміщуються опозитно і у вертикальній тумбі. Додатковий вентилятор встановлюється на стінці мотовідсіку і забезпечує три режими роботи. Запропоновано встановлення на стінці мотовідсіку додаткового вентилятора, який переміщатиме у салон тепловий потік у повітропроводі на рівні ніг, оскільки виявлено, що кабіна водія є найменш обігрітою для найбільш розповсюдженого у більшості країн ЄС низькопідлогового типу міського автобуса з задньомоторною компоновкою і розташуванням двигуна горизонтально в мотовідсіку.
Вперше запропоновано встановлення у міських автобусах горизонтально , вертикально та внизу розміщених обігрівачів типу «повітряна завіса». Виявилося, що розміщення цього типу обігрівачів над дверима менш ефективне 40-50%, ніж горизонтально біля дверей 50-60%, а розміщення внизу під кутом має найнижчу ефективність до 30-40%.
У четвертому розділі проаналізовано та наведено різні типи автобусів, які експлуатуються у містах Україні. За допомогою експериментальної апаратури на основі Arduino проведено експериментальні вимірювання в кабіні водія (температура, вологість, кількість повітря та рівень СО2) та салоні автобуса (температура, вологість, кількість повітря). Вимірювання проводились в теплу та холодну пору року в умовах міського циклу їзди автобуса на маршруті у м. Львові. В кабіні водія виміри проводились в зоні ніг, попереку та голови, а також в зоні задуву холодного/гарячого повітря біля кватирки водія. У салоні вимірювання проводились на рівні ніг та голови в чотирьох зонах салону автобуса над передніми осями, на накопичувальній площадці, над задніми осями та в задній частині автобуса. На графіках досліджень відображалась зміна температури в певній точці салону автобуса на протязі 30-40 хв. В результаті експерименту було визначено, що в холодну пору року в салоні автобуса є точки, де є занижені температури та завищена вологість повітря, а в теплу пору року у задній частині автобуса є місця, де температура сягає 33…35ºС, а вологість повітря є занижена від нормативного значення.
Ключові слова: Міський автобус, робоче місце водія автобуса, мікроклімат салону, комфорт перевезень, система опалення, система вентиляції, CFD-моделювання, повітряні потоки, тепловий баланс, теплові втрати.
Registration Date
2025-06-02
popup.nrat_date
2025-06-02 / 2026-07-01
