10914

302

Рис. 4. График сравнения звукоизоляции бескаркасных облицовок типа Саундлайн ПГП 40 и Саундлайн ПГП 70

В ходе анализа результатов измерений были сделаны следующие выводы:

1.Бескаркасные конструкции имеют меньшие значения дополнительной звукоизоляции, но и меньшую толщину. При монтаже бескаркасных облицовок предъявляются высокие требования к ровности базовой поверхности, когда в каркасных конструкциях можно скрыть дефекты поверхности базовых конструкций. Также бескаркасные конструкции имеют относительно низкую «грузоподъемность» по сравнению с каркасными конструкциями.

2.Бескаркасные конструкции типа ЗИПС более эффективны по сравнению с конструкциями типа Саундлайн. Однако Саундлайн имеет наибольшую акустическую эффективность на более легких базовых конструкциях меньшей толщины.

3.По сравнению с бескаркасными конструкциями каркасные конструкции дополнительной звукоизоляции имеют больший резерв повышения звукоизоляции, но толщина этих конструкций находится в пределах от 75 мм до 140 мм. При применении данных конструкций появляется возможность скрыть дефекты базовой поверхности, выполнить скрытую разводку электрических кабелей и т.п, а также приложить большую нагрузку на каркас.

4.При введении виброизолирующих креплений в конструкцию каркасной звукоизолирующей облицовки значительного ухудшения звукоизоляции не выявлено.

Список литературы

1.СП 51.13330.2011. Защита от шума. – Москва: ФГУП ЦПП, 2011. – 41с.

2.Бобылев, В.Н. Научные исследования звукоизолирующих свойств каркасных облицовок ч.2 / В.Н. Бобылев, В.А. Тишков, Д.В. Монич, П.А. Гребнев, А.Н. Пузанков // Отчет по НИР. Лаборатория акустики ННГАСУ. – ННГАСУ, – 2015. – 17 с.

303

3.Бобылев, В.Н. Научные исследования звукоизолирующих свойств каркасных облицовок ч.1 / В.Н. Бобылев, В.А. Тишков, Д.В. Монич, П.А. Гребнев, А.Н. Пузанков // Отчет по НИР. Лаборатория акустики ННГАСУ. – ННГАСУ, – 2015. – 16 с.

4.Бобылев, В.Н. Научные лабораторные исследования звукоизоляции облицовок / В.Н. Бобылев, В.А. Тишков, Д.В. Монич, П.А. Гребнев, В.В. Дымченко // Отчет по НИР. Лаборатория акустики ННГАСУ. – ННГАСУ, – 2015.

–15 с.

5.Бобылев, В.Н. Научные исследования звукоизолирующих свойств панелей для тонких стен и перегородок / В.Н. Бобылев, В.А. Тишков, Д.В. Монич, П.А. Гребнев, В.В. Дымченко // Отчет по НИР. Лаборатория акустики ННГАСУ. – ННГАСУ, – 2016. – 14с.

УДК 004

М.В. Рогушков

Параллельная обработка видеофайлов на основе Apache Hadoop и Apache Kafka

В этой работе предлагается подход для быстрой и параллельной обработки видео в кластере на основе технологий стриминга, таких как Apache Hadoop, Apache Kafka. Используя кластеры, можно существенно сократить время обработки больших видеофайлов или набора файлов. Техническая информация о выполнении: произведен синтез существующих архитектурных систем для обработки видео и построена новая система, основанная на совместном использовании частей Apache Kafka и Apache Hadoop. Представленная система на кластере способна сократить время работы по сравнению с системой на кластере Apache Hadoop. Данная задача актуальна для видео стриминговых сервисов, соцсетей и сети городского видеонаблюдения, к примеру Youtube, Twitch.

Джеффри Дин и Санджай Гемават опубликовали документ MapReduce [6] в 2004 году и заложили основу обработки данных на кластеры на основе MapReduce. В течение многих лет MapReduce использовался для обработки больших объемов данных на обычных компьютерах. Для обработки видео, которая требует интенсивных данных, для ускорения можно использовать MapReduce. Некоторые исследователи осознали важность интеграции обработки видео и MapReduce. Обсуждаются архитектура [3] и конкретные приложения, такие как перекодирование видео [4] на кластеры, основанные на MapReduce. Райнер Шмидт и др. [5] также рассматривают обработку мультимедиа с Hadoop и наглядно иллюстрируют теорию использования кластеров на основе MapReduce для обработки видео. Однако многие технические подробности не представлены. В этой статье предлагается другая архитектура, которая гораздо

304

более удобна в программировании и способна выполнять сложную обработку видео с обнаруженными техническими характеристиками.

Cистема Apache Hadoop [1] основана на использовании фреймворка MapReduce, а также использовании HDFS – файловой системы, предназначенной для хранения файлов больших размеров, распределенных между всеми компьютерами, собранных в одну группу для выполнения конкретных задач. Все машины из группы делятся на мастер (master) и слейв (slave), где мастер является координатором на всем процессе обработки, а слейвы - выполняют обработку поставленную мастером (рис. 1).

Рис. 1. Архитектура системы Apache Hadoop

Технология MapReduce [2] состоит из двух шагов: Map и Reduce. На шаге Map происходит предобработка данных. Для этого на одной из машин (мастере) получаются входные данные для задачи и разделяются на части на основе hashкода на другие машины для предварительной обработки. На стадии Reduce мастер нода получает информацию об окончании обработки со всех машин и заново перераспределяет задачи для обработки по разным машинам, чтобы все выполнили свертку над предобработанными данными, которые сохранялись, и вернули данные на мастер машины, которые сформируют конечный ответ.

Для распределения задач между свободными машинами нам необходима устойчивая очередь, в которой в случае «падений» задачи для обработки не терялись и отправлялись повторно на обработку. Для этого предлагается использовать Apache Kafka (рис. 2).

305

Рис. 2. Схема использования Apache Kafka

ВKafka есть тема, в которую издатели пишут сообщения, подписчики в темах, которые читают эти сообщения и обрабатывают. В процессе диспетчеризации сообщения пишутся на диск и не зависят от потребителей.

У каждой очереди есть параметр (offset), на котором закончил чтение каждый из подписчиков. Итак, если издатель отправит сообщение в тему, то оно будет гарантированно прочитано получателем этой темы, причем если есть разные подписчики, которые читают из одной темы, но находятся в разных группах, то сообщения они получат независимо друг от друга. Так как обрабатывать очередь дольше, чем добавлять в нее задачи, то очереди можно разбить на части (партиции), тогда каждый подписчик в рамках одной группы будет читать сообщения из определенной ему партиции и тем самым ускорится разбор сообщений из данной темы.

Внашей системе предлагается развернуть стриминговую систему (Apache Kafka), поверх решения с распределенным хранилищем на основе Apache Hadoop, которая будет распределять задачи между всеми машинами нашего кластера. Это позволит нам масштабировать нагрузку в рамках как одной машины, т.к. можно поднимать больше подписчиков для обработки. В очередь сообщений будем посылать события с указаниям имени файла, с какого и по какой момент необходимо его обработать, а так же что с ним делать (как преобразовывать видеофайл). Вычитывать из партиций очереди будут программы, которые были развернуты в контейнерах и результат они будут публиковать на общий ресурс.

По сравнению с работой [7], где использовалось разбиение на основе Apache Hadoop, наше решение будет иметь преимущества, а именно: готовые результаты обработки мы будем получать раньше, порядок обработки будет соответствовать порядку входа задачи в очередь. Таким образом, необязательно ждать завершения полной обработки, можно, например, после частичной обработки организовать трансляцию результатов.Также мы получаем выигрыш

втом, что не ожидаем завершение работы каждой из стадии MapReduce, а сразу приступаем к обработке и раньше получаем готовые данные.

Список литературы

1.Apache Hadoop project description on Wikipedia, http://wiki.apache.org/hadoop/ProjectDescription, retrieved on December 28, 2012.

2.MapReduce https://en.wikipedia.org/wiki/MapReduce.

306

3.Pereira, R. An Architecture for Distributed High Performance Video Processing in the Cloud/ R. Pereira, M. Azambuja, K. Breitman, M. Endler// IEEE 3rd International Conference on Cloud Computing. – 2010. – Р. 482-489.

4.Garcia, A. Cloud transcoding for mobile video delivery/ A. Garcia, H.Kalva// IEEE International Conference on Consumer Electronics (ICCE). – 2011.

5.Rainer, Schmidt. An Approach for Processing Large and Non-uniform Media Objects on MapReduce-Based Clusters/ Rainer Schmidt, Matthias Rella //Digital Libraries: For Cultural Heritage, Knowledge Dissemination, and Future Creation, Springer Berlin Heidelberg. – 2011.

6.Jeffrey, Dean. MapReduce: Simplified Data Processing on Large Clusters/ Jeffrey Dean, Sanjay Ghemawat. – OSDI, 2004

7.Hanlin, T. An approach for fast and parallel video processing on apache hadoopclusters/ Tan Hanlin, Chen Lidong// IEEE International Conference on Multimedia and Expo. – 2014.

УДК 697.952

А.Е. Руин

Методы выбора наиболее энергоэффективных мероприятий по проведению капитального ремонта жилого фонда

В настоящее время в Российской Федерации широко внедряется программа капитального ремонта жилого фонда массовой типовой застройки советского периода строительства. Данные мероприятия предусматривают обязательное выполнение требований Федерального Закона об энергосбережении и повышению энергоэффективности [1]. Однако, в действующей в настоящее время нормативной документации, отсутствуют различия в требованиях к пассивным (тепловой контур здания) и активным (системы теплоснабжения, отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) системам обеспечения параметров микроклимата (СОМ) для новых и реконструируемых многоквартирных жилых домов (МЖД). Таким образом, при проектировании тепловой защиты и отопительно-вентиляционных систем МЖД при проведении капитального ремонта, инженеры вынуждены пользоваться нормативной документацией, принятой для нового проектирования [2, 3, 4, 5], что приводит к ряду существенных негативных последствий.

1.Проведение работ по утеплению наружных ограждений (повышение значений условного коэффициента теплопередаче Rус, м2·°С/Вт) не достигает должного эффекта ввиду одновременного повышения коэффициента теплотехнической однородности r и незначительного повышения приведенного коэффициента теплопередачи Rпр, м2·°С/Вт, зависящего, в первую очередь, от количества точечных и протяженности линейных неоднородностей.

2.Выполнение мероприятий по автоматизации внутренних систем отопления и устройство автоматизированных погодозависимых индивидуально-

307

тепловых пунктов (ИТП) являются весьма затратными и имеют крайне большой срок окупаемости (до 125 лет) [6].

3. Ремонтные работы систем вытяжной вентиляции носят, как правило, формальный характер и заключаются в очистке технического чердака и оголовков вентканалов от грязи и засорений.

Выполнение указанных выше и требуемых действующей нормативной документацией мероприятий приводит к парадоксальным и непредсказуемым результатам, связанным со снижением энергоэффективности и эксплуатационной надежности систем обеспечения параметров микроклимата МЖД в целом. В арсенале инженеров-проектировщиков имеются отдельные разрозненные перечни типовых мероприятий, способствующие общему повышению энергоэффективности реконструируемого жилого фонда, однако, при этом отсутствует регламентируемый комплексный системный подход при выборе конкретных энергосберегающих мероприятий, касающихся автоматизации отопительно-вентиляционных систем, режимов их эксплуатации и снижения удельной теплозащитной характеристики здания kоб, Вт/(м³·°C).

Основным нормативным документом, регламентирующим класс энергоэффективности зданий и сооружений различного назначения (в т.ч. МЖД), является СП [2], в котором классификация показателей энергозащиты определяется в зависимости от характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию qоттр , Вт/(м³·°C), т.е. характеризуется параметрами

активных и пассивных СОМ. В то же время, данный показатель qоттр определяется

значениями kоб и удельной вентиляционной характеристикой kвент, Вт/(м³·°C), которая рассчитывается исходя из средней кратности воздухообмена nв, ч-1, без учета заселенности и планировки квартир МЖД, технологии приготовления пищи (газовые или электроплиты), наличия водогрейных колонок ГВС, т.е. является весьма условной приближенной величиной.

Главным и основополагающим в вопросе повышения энергетической эффективности совместной работы пассивных и активных систем СОМ МЖД является выбор наиболее целесообразных и рациональных инженерных решений тепло- и воздухораспределения с точки зрения потребления энергетических ресурсов как в натуральном, так и в стоимостном выражениях. Для рассмотрения оптимальных направлений энергосбережения, требуется предварительно задаться эталонным сочетанием СОМ МЖД, которые являются наименее энергоэффективными, но способны поддерживать допустимые параметры микроклимата [7] с нормируемой для данных систем обеспеченностью [4]. При проведении исследований, в качестве такого эталонного сочетания были приняты следующие системы: пассивные СОМ – наружные ограждения (тепловой контур), рассчитанные на минимальное сопротивление теплопередаче Rотр , м²·°C/Вт, с точки зрения соблюдения санитарно-гигиенических требований,

а именно разности tн, °C, между температурой внутреннего воздуха tв, °C, и внутренней поверхности наружного ограждения τв, °C, [2]; активные СОМ – система естественной приточно-вытяжной вентиляции без утилизации теплоты

308

уходящего воздуха, система отопления без регулирующих теплоотдачу нагревательных приборов термостатических радиаторных клапанов.

Расчет баланса потребления был произведен для двухсекционного 9- тиэтажного панельного МЖД типового строительства, расположенного в г. Нижнем Новгороде (Сормовский район, ул. Л. Толстого) с учетом требований СП [2]. При расчете были рассмотрены следующие основные энергосберегающие мероприятия СОМ МЖД: утепление наружных стен согласно СП [2] по методике на основе расчета ГСОП (градусо-суткам отопительного периода, °С·сут/год); утепление покрытия кровли согласно СП [2] по ГСОП; утепление перекрытия пола первого этажа согласно СП [2] по ГСОП;

замена заполнений оконных проемов на заполнения с более высоким Rопр

согласно СП [2] по ГСОП; замена входных дверей в подъезды МЖД согласно требованиям СП [2].

При расчетах автором использовался впервые предложенный в [8] показатель, характеризующий действительную экономию энергетических ресурсов – процент снижения суммы удельной теплозащитной и вентиляционной характеристики здания N:

где ki0 – удельная теплозащитная характеристика (или удельная вентиляционная характеристика) элемента ограждающей конструкции эталонного сочетания СОМ МЖД, Вт/(м³·°C); ki1 – удельная теплозащитная характеристика элемента ограждающей конструкции (или удельная вентиляционная характеристика) после введения конкретного энергосберегающего мероприятия, Вт/(м³·°C); kоб0 – удельная теплозащитная характеристика здания в целом [2] при эталонном

характеристика здания в целом [2] при эталонном сочетании СОМ МЖД,

Вт/(м³·°C).

Динамика изменения тепловых потерь при внедрении различных энергосберегающих мероприятий для рассматриваемого МЖД приведена в таблице 1.

Таблица 1 Динамика изменения тепловых потерь МЖД типового строительства при внедрении

энергосберегающих мероприятий

309

Примечания. Перечень предлагаемых энергосберегающих мероприятий:

№1 – утепление наружных стен согласно СП [2] по методике на основе расчета ГСОП;

№2 – замена заполнений оконных проемов на заполнения с более высоким Rопр согласно

СП [2] по ГСОП;

№3 – замена входных дверей в подъезды МЖД согласно требованиям СП [2];

№4 – утепление покрытия кровли согласно СП [2] по ГСОП;

№5 – утепление перекрытия пола первого этажа согласно СП [2] по ГСОП.

По результатам проведенных исследований автором сделаны следующие выводы.

1.Наибольшим энергосберегающим потенциалом обладают мероприятия, связанные с рекуперацией (утилизацией) теплоты уходящего загрязненного вентиляционного воздуха. Однако, данное мероприятие возможно реализовать только при новом строительстве; при проведении капитального ремонта реконструкция вентиляционных сетей практически невозможна.

2.Повышение сопротивления теплопередаче светопрозрачных конструкций путем установки современных стеклопакетов в ПВХ-переплетах, несомненно, обладает большим энергоэффективным потенциалом, однако, это приводит к снижению воздухообмена в жилых помещениях и требует одновременной установки дополнительных устройств притока воздуха (стеновые и оконные клапаны, регулируемые фрамуги и пр.).

3.Регламентируемое к обязательному применению СП [2] мероприятие по утеплению стен является весьма затратным и малоэнегоэффективным мероприятием, что делает необходимым поставить вопрос о пересмотре нормативной документации по капитальному ремонту жилого фонда, расположенного в различных климатических регионах нашей страны.

Список литературы

1.Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 23.11.2009 № 261-ФЗ.

2.СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003».

3.СП 54.13330.2016 «Здания жилые многоквартирные. Актуализированная редакция СНиП 31-01-2003».

4.СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003».

5.СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов».

6.Морозов, М.С. Особенности проведения капитального ремонта систем отопления многоквартирных жилых домов / М.С. Морозов // Приволжский научный журнал. – 2016. – № 4. – С. 32-39.

7.ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях». – М.: Стандартинформ, 2013.

8.Кузин, В.Ю. Методы круглогодичного обеспечения воздушнотеплового режима многоквартирных жилых домов: дисс. … канд. техн. наук/ В.Ю. Кузин. – Н. Новгород, 2016. – 220 с.