10716

Эти расчеты являются актуальными, т.к. одной из основных проблем надежного строительства и эксплуатации зданий и сооружений является достоверная оценка несущей способности многолетнемерзлых грунтов оснований и её прогноза с учетом влияния всего комплекса факторов как природных, так и техногенных. Особенно это относится к фундаментам, глубина заложения которых меньше глубины промерзания грунта основания. Данная работа позволит оценить сложности, которые возникают при устройстве таких фундаментов и зависимость температурного режима грунта основания от наличия или отсутствия теплоизоляции фундамента и отмостки из экструдированного пенополистирола в длительном периоде эксплуатации.

Литература

1.Иванов, Н. С. Тепло- и массоперенос в мерзлых горных породах /

Н. С. Иванов. – М. : Наука, 1967. – 240 с.

2.Богословский, П. А. Расчет многолетних изменений температуры земляных плотин, основанных на толще мерзлых грунтов / П. А. Богословский // Труды Горьковск. инж.-строит. ин-та. – 1957. Вып. 27. - С.

123-178.

3.СП 25.13330.2012 Основания и фундаменты на вечномерзлых

грунтах.

290

Зимнович И.А.

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»

ОСОБЕННОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ ИНСОЛЯЦИОННЫХ РАСЧЕТОВ В СВЯЗИ С ИЗМЕНЕНИЕМ САНИТАРНЫХ ПРАВИЛ И НОРМ

Инсоляционные расчёты являются важным звеном в системе архитектурно-градостроительного проектирования. Они оказывают непосредственное влияние на форму, расположение и ориентацию зданий, конфигурацию застройки, расположение помещений внутри конкретного здания, поэтому должны выполняться на самых ранних этапах проектирования.

Главной задачей подобных расчётов является установление факта выполнения нормативных требований к продолжительности инсоляции.

Под термином «инсоляция» в строительной физике понимают процесс облучения объектов прямыми солнечными лучами.

Необходимость обеспечения инсоляции помещений и территорий связана со способностью солнечного излучения, в спектре которого присутствует диапазон УФ-C, вызывать гибель бактерий. Результаты самых последних экспериментальных исследований [1, стр. 10] показали, что применяемые сегодня виды оконных стёкол пропускают до 60% излучения этого диапазона. Таким образом, в помещениях, регулярно облучаемых прямыми солнечными лучами, обеспечиваются безопасные для проживания санитарно-гигиенические условия.

Сегодня нормативные требования к продолжительности инсоляции и обязательность выполнения инсоляционных расчётов законодательно закреплены в России, Украине, Польше, Чехии, Италии, Германии, Эстонии и других странах Европы.

Первые отечественные нормы по инсоляции помещений СН 427-63, были введены в действие в 1963 году. В них устанавливалась 3-часовая продолжительность непрерывной инсоляции, обусловленная результатами научных исследований, которые проводились в конце 1950-х годов.

По результатам углубленных исследований инсоляционного режима помещений, проведённых в 1970-х годах, Минздравом СССР в 1982 г. были введены новые «Санитарные нормы и правила обеспечения инсоляцией жилых и общественных зданий и территорий жилой застройки», согласно которым территория СССР разбивалась на 3 зоны: южную, центральную и северную, — при этом в центральной зоне устанавливалась 2,5-часовая, а в южной — 2-часовая продолжительность инсоляции. Данные нормы продолжали действовать и после распада СССР

до введения в действие СанПиН 2.2.1/2.1.1.1076-01.

291

В новых нормах [2], введенных в действие 1 февраля 2002 г., нормативная продолжительность непрерывной инсоляции была снижена ещё на 0,5 часа. После этого дальнейшее законотворчество в сфере нормирования продолжительности инсоляции на некоторое время прекратилось.

Cпустя 15 лет, в апреле 2017 года, вышло Постановление главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 10 апреля 2017 года №47 «О внесении изменений N1 в санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.1/2.1.1.1076-01».

Согласно данному Постановлению, были внесены изменения в пункты 2.4, 2.5, 4.2, 5.1 СанПиН 2.2.1/2.1.1.1076-01. Изменения вступили в силу 26 мая 2017 года. В таблице 1 представлен текст предыдущей и новой редакций измененных пунктов СанПиН 2.2.1/2.1.1.1076-01.

Таблица 1 – Сравнение текста редакций СанПиН 2.2.1/2.1.1.1076-01

292

Таким образом, Постановлением №47 в СанПиН 2.2.1/2.1.1.1076-01 были внесены следующие изменения: (1) изменен календарный период нормирования продолжительности инсоляции для центральной зоны; (2) отменено нормирование продолжительности инсоляции в изоляторах и палатах зданий ДДУ; (3) снижена с 3 до 2,5 часов нормативная продолжительность инсоляции территорий и стала допустимой её прерывистость.

Изменение календарного периода влечёт за собой существенное усложнение методики построения инсоляционного графика для центральной зоны. В дни равноденствия (22 марта и 22 сентября) траекторией движения тени от точечного объекта, приподнятого над поверхностью земли, была прямая линия. В дни 22 апреля и 22 августа, тень от такого же объекта будет описывать гиперболу (см. инсоляционный график на рис. 1).

293

Жарнаков А.С., Соколов М.М.

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ В ПРАВОСЛАВНЫХ ХРАМАХ

Инженеры, оперируя самыми последними технологическими достижениями науки, пытаются использовать в храмах наиболее эффективные и экономичные инженерные коммуникации. Стоит также учитывать одну из основных стратегических задач, поставленную Президентом и Правительством России - рациональное использование топливно-энергетических ресурсов. Одним из самых перспективных путей решения данной задачи является применение новых энергосберегающих технологий и оборудования использующих нетрадиционные источники энергии.

Целью данной работы – проведение энергосберегающих мероприятий в храме с использованием возобновляемых источников энергии.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

-провести архитектурный анализ с целью выбора культового сооружения для проводимых энергосберегающих мероприятий.

-путем применения систем естественной вентиляции рассмотреть возможность снижения затрат на потребляемую храмом электрическую энергию;

-в качестве источника теплоснабжения рассмотреть тепловой насос; Поскольку архитектура каждого православного храма уникальна,

возникает необходимость проведения анализа архитектурных, стилевых и конструктивных особенностей культового сооружения, прежде чем рассматривать возможность применения тех или иных инженерных коммуникаций.

После проведенного нами архитектурного анализа было выявлено, что наиболее часто встречаемые типы зданий храма это: крестовокупольный, центрально-купольный, базиликальный и столпообразный.

В свою очередь по форме плана храмы подразделяются на: круглые, восьмиугольные и крестовые.

Проведя архитектурный анализ, нами бы выбран храм, который, на наш взгляд является оптимальным с точки зрения проведения в нем энергосберегающих мероприятий. Прототипом для исследуемого храма послужила церковь Державной Божьей Матери, которая располагается в

295

поселке «Память Парижской Коммуны» Борского района Нижегородской области.

Система аэрации прихода и молельного зала представляет собой увязанную расчетом систему приточных и вытяжных фрамуг, расположенных в данном случае в нижнем ярусе оконных проемов (4 приточных фрамуги с размерами в 3-х окнах) и в барабане храма (4 вытяжных фрамуги в 4-х окнах барабана храма). Данная система работает без потребления электрической энергии и обладает свойством саморегулируемости.

Для работы этой системы фрамуги в барабане храма должны всегда быть открытыми. При закрытии фрамуг в барабане воздух застаивается под сводами и в барабане вместе с углекислым газом, водяными парами и сажей от свечей, что может привести к негативным последствиям (выпадение конденсата, образование плесени, налета сажи на фресках и т.д.).

Вентиляция алтаря не участвует в общем воздухообмене, поскольку это помещение изолировано от молельного зала. Для вентиляции алтаря может быть рассмотрено несколько вариантов, самые интересные из которых:

1. Для организации постоянного воздухообмена с молельным залом можно предусмотреть вытяжную переточную решетку в стене, отделяющей молельный зал от алтаря, приняв первый вариант в качестве приточной вентиляции.

2 . Установка осевого вытяжного вентилятора с воздуховодами через оконный проем или проем в стене.

Тепловой насос – это устройство, для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с высокой температурой.

Тепловые насосы делятся на несколько типов, основные из которых: воздух-вода, грунт-вода и вода-вода.

Вкачестве низкопотенциального источника теплоты в нашей работе используется теплота грунта. В теплонасосных установках существует 3 основных контура – внешний (первичный), внутренний и отопительный (вторичный). Внешний контур - это конструкции, с помощью которых можно отобрать теплоту из окружающей среды (в основном представляет собой трубопроводы, по которым циркулирует теплоноситель – жидкость, имеющую низкую температуру замерзания, «антифриз»). Теплоноситель, проходя по внешнему контуру, нагревается на несколько градусов, забирая теплоту от низкопотенциального источника тепла (грунт, воздух, водоём и т.д). Далее он поступает в испаритель.

Виспарителе теплоноситель («антифриз»), отдает собранное из окружающей среды тепло хладагенту, который циркулирует во внутреннем контуре теплового насоса. (Температура теплоносителя выше

296

температуры хладагента, за счет чего и происходит передача тепла). Хладагент, имея очень низкую температуру кипения, проходя через испаритель, закипает и превращается из жидкого состояния в газообразное. Этот процесс происходит при низком давлении.

Из испарителя газообразный хладагент попадает в компрессор, где он сжимается до высокого давления, и его температура резко повышается.

Далее нагретый хладагент в газообразном состоянии поступает во второй теплообменник, конденсатор. В конденсаторе происходит теплообмен между горячим хладагентом и теплоносителем (рабочая жидкость системы отопления, например, вода) из обратного трубопровода системы отопления дома. Хладагент отдает свое тепло в систему отопления, охлаждается и снова переходит в жидкое состояние, а нагретый теплоноситель системы отопления поступает к отопительным приборам.

При прохождении хладагента через редукционный клапан давление понижается, и, соответственно, понижается его температура. На этом этапе хладагент находится в жидком состоянии, лишь частично испаряясь. Затем хладагент попадает в испаритель, и цикл повторяется снова.

Одна из самых эффективных схем предусматривает отбор тепла от грунта, чья температура не меняется в течение года уже на глубине нескольких метров. Замкнутый контур может быть горизонтальным и вертикальным.

Рис 1. План расположения грунтовых теплообменников

297

В связи с тем, что площадь земельного участка храма не позволяет уложить контур горизонтально, контур размещается в вертикально пробуренных 6 скважинах глубиной 77 метров (рис 1).

Тепловой насос работает тем эффективнее, чем меньше разница между температурой источника низкопотенциальной тепловой энергией и температурой потребителя. Более эффективно теплонасосные установки для отопления в храмах, могут применяться в системах теплого пола.

Рис 2. Среднемесячные климатические данные для города Нижнего Новгорода

В наиболее холодные дни в храме предусмотрен резервный источник тепла - электрический котел. Радиаторы установлены под каждым оконным проемом в нижнем ярусе храма.

Так как работа пикового источника тепла требуется при понижении наружного воздуха -20°С (когда работа ТН становится не эффективной), согласно графика (рис. 2) мы можем увидеть что ТНУ может работать на протяжении всего отопительного сезона.

Литература

1.АВОК Стандарт–2–2004. Храмы православные. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. – Введ. 2004-06-09. – М. :

АВОК, 2004. – 14 с. : ил.

2.Альтернативная энергетика [Электронный ресурс] : [сайт]. –

Режим доступа : http://www.vikertherm.ru/.

3.Кочев, А. Г. Микроклимат православных храмов: монография / А.Г. Кочев; Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Н. Новгород : ННГАСУ,

2004. – 449 с. : ил.

298

5.Соколов, М. М. Влияние внешней аэродинамики на микроклимат православных храмов: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.03 / М. М. Соколов. –

Н. Новгород, 2013. - 266 с. : ил.

6.Соколов М. М. Использование возобновляемых и нетрадиционных источников энергии [Текст]: учеб. пособие / М. М.

Соколов; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т. – Н. Новгород:

ННГАСУ, 2015. – 116 с. ISBN 978-5-528-00054-1

Самсонова Н.А.

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»

ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВ ПРИМЕНЕНИЯ СУПЕРГИДРОФОБНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТЕПЛООБМЕНА В КОНДЕНСАТОРАХ ПАРОВЫХ ТУРБИН

В настоящее время во всех промышленных теплообменникахконденсаторах, использующих в качестве первичного теплоносителя водяной пар, конденсация происходит в пленочном режиме. При этом водяная пленка, постоянно присутствующая на поверхности теплообмена, обладает термическим сопротивлением, снижающим интенсивность теплообмена с паровой стороны и коэффициент теплопередачи аппарата.

При капельном режиме конденсации коэффициент теплоотдачи от пара к стенке значительно выше, чем при пленочном, разница составляет от 8 до 15 раз [2]. С середины ХХ века было проведено большое количество исследований, направленных на поиск надежного и приемлемого по стоимости реализации способа создания гидрофобных поверхностей. Так, например, предлагались варианты по химическому осаждению углеводородных и фторуглеродных соединений на теплообменную поверхность, простое нанесение на нее керосина, мазута или масел, а также внесение гидрофобизирующих агентов в пар. Однако испытания показали крайне низкую долговечность таких покрытий – при интенсивном воздействии пара и конденсата ни одно из них не продержалось более 180 часов [2].

За последние годы был достигнут значительный прогресс в создании относительно стойких гидрофобных и даже супергидрофобных (краевой угол смачивания составляет более 150 градусов) поверхностей [5, 6, 7]. Несмотря на то, что на данный момент ни один из новых способов не может быть применен в промышленных теплообменных аппаратах по причинам высокой стоимости их реализации и, зачастую, невозможности масштабирования, представляется очевидным, что в дальнейшем эти проблемы будут преодолены.

299