11046
.pdfвнесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
2.СП 54.13330.2011. Здания жилые многоквартирные. Актуализированная редакция СНиП 31-01-2003.
3.Каменев, П.Н. Вентиляция / П.Н. Каменев, Е.И. Тертичник. – М.:
Изд-во АСВ, 2008. – 616 с.
Смыков А.А.
ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет»
СОЛНЦЕ В КАЖДЫЙ ДОМ ИЛИ НЕМНОГО О ЛУЧИСТОМ ОТОПЛЕНИИ (НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ ЛЕКЦИЯ)
Теплота – кинетическая часть внутренней энергии вещества, определяемая интенсивным хаотическим движением молекул и атомов, из которых это вещество состоит. Величина обозначается латинской буквой Q, и, в системе СИ, измеряется в джоулях (Дж).
Мерой интенсивности движения молекул является температура. Количество теплоты, которым обладает тело при данной температуре, зависит от его массы; например, при одной и той же температуре в большой чашке с водой заключается больше теплоты, чем в маленькой. Температура обозначается латинской буковой T, в системе СИ измеряется в кельвинах (К).
Теплопередача – физический процесс передачи теплоты от более нагретого тела к менее нагретому до наступления термодинамического равновесия. Коэффициент теплопередачи обозначается буквой K, единица измерения – Вт/м2·К.
Виды теплопередачи:
-Теплопроводность. Перенос теплоты от более горячей части тела к более холодной. Это обуславливается движениями и столкновениями молекул.
-Конвекция. Вид теплопередачи, при котором перенос теплоты осуществляется струями и потоками жидкостей.
-Лучистый теплообмен. Передача теплоты осуществляется посредством электромагнитного (теплового) излучения. Отличен тем, что теплоты может передаваться через вакуум.
Самый простой способ ощутить все три вида теплопередачи – разжечь костер в специально отведённом месте (рисунок 1).
10
Рис. 1. Наглядное представление видов теплопередачи
Лучистый теплообмен можно назвать самым малоизученным способом передачи теплоты. При данном виде теплообмена передача теплоты осуществляется посредством электромагнитного излучения, в частности, в инфракрасной части его спектра (рисунок 2).
Рис. 2. Спектрограмма электромагнитного излучения
Основные особенности лучистого теплообмена:
-осуществляется через вакуум;
-единственный способ передачи теплоты в космосе;
-темные тела быстрее нагреваются и охлаждаются.
Основную закономерность лучистого теплообмена описывает закон Стефана-Больцмана: энергия излучения абсолютно чёрного тела
пропорциональна четвёртой степени абсолютной температуры. |
|
E=C0·(T/100)4, Вт/м2, |
(1) |
где: C0 – коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный 5,77 Вт/(м2·К4), T – температура поверхности нагретого тела, К.
11
Абсолютно чёрное тело (АЧТ) – это физическое тело, которое при любой температуре поглощает всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах (рисунок 3).
Рис. 3. Модель абсолютно чёрного тела
Процесс лучистого теплообмена между двумя телами можно описать
следующей формулой: |
|
q=εп·C0·[(T1 /100)4 - (T2 /100)4], Вт/м2, |
(2) |
где: εп – совокупный коэффициент серости тел 1 и 2, T1 и T2 – температуры поверхности тел 1 и 2, соответственно.
На основе вышеописанных видов теплопередачи создаются системы отопления, они предназначены для компенсации тепловых потерь в помещениях и поддержании в них комфортной для человека температуры. Выделяют следующие виды систем отопления:
-конвективное. Нагрев объёма помещения осуществляется за счёт нагрева масс воздуха отопительными приборами, расположенными в помещении, и теплового излучения от них;
-конвективное воздушное. Нагрев помещения за счёт нагрева поступающих с улицы воздушных масс и транспортировки их по воздуховодам в помещение;
-лучистое. Отопление помещения тепловым излучением осуществляется приборами, установленными в (на) строительных конструкциях – инфракрасными излучателями (ИИ).
Лучистое отопления является одним из самых эффективных видов отопления, в частных случаях – самым эффективным.
Особенности лучистого отопления:
-нагревает только нужные зоны;
-не нагревает воздух напрямую;
-напрямую нагревает поверхность тела человека.
Классификация отопительных приборов системы лучистого отопления по виду теплоносителя:
-газовые ИИ. Нагрев помещения осуществляется за счёт сжигания газовоздушной смеси в приборе;
-электрические ИИ. Электрический ток побуждает поверхность нагревательного элемента вырабатывать тепловое излучение;
12
-водяные ИИ. Поверхности приборов по характеристикам излучательной способности наиболее приближены к АЧТ, таким образом количество теплоты, отдаваемое излучением выше, чем у обычных радиаторов.
Классификация отопительных приборов системы лучистого отопления по температуре поверхности прибора:
-субтёмные ИИ, 35…150 °С;
-тёмные ИИ, 15…700 °С;
-светлые ИИ, 700…1500 °С.
Различают несколько типов лучистых отопительных приборов
(рисунки 4…10).
Рис. 4. Бытовой электрический лучистый обогреватель «Эра»
Рис. 5. Потолочный водяной излучающий профиль «Helios 750»
13
Рис. 6. Газовый инфракрасный излучатель фирмы «Infra»
Заключение. Лучистое отопление – достижение современной науки, которым можно и нужно пользоваться. Мы приведем в пример несколько неоспоримых достоинств этого вида отопления для того, чтобы окончательно развеять все сомнения.
Итак, к несомненным плюсам лучистого отопления можно отнести:
-отсутствие конвекции способствует тому, что пыль и другие летучие вещества не витают в воздухе. Данный факт немаловажен для людей, чувствительных к аллергенам;
-значительная экономия средств по причине низких затрат и небольшой стоимости газового топлива;
-при эксплуатации газовых излучателей количество выделяющихся продуктов сгорания не нарушает пределы допустимой санитарной нормы, поэтому лучистое отопление можно по праву назвать экологически чистым
ибезопасным.
Литература
1.Федеральный закон от 23.11.2009 г. № 261-ФЗ (ред. от 13.07.2015) «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» // СПС Консультант Плюс.
2.Бодров, В.И. Исследование теплового режима наружных ограждающих конструкций в промышленных помещениях с системами отопления на базе инфракрасных излучателей / В.И. Бодров, А.А. Смыков // Приволжский научный журнал, 2018. – № 2 (46). – С. 29…36.
3.Куриленко, Н.И. Тепловой режим производственных помещений с системами отопления на базе газовых инфракрасных излучателей / Н.И. Куриленко, В.И. Максимов, Г.Я. Мамонтов, Т.А. Нагорнова // Томский политехнический университет. – 2013. – 101 с.
4.СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. М.: 2001. – 20 с.
14
СЕКЦИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ»
Научные руководители:
Д.М. Лобов, старший преподаватель кафедры строительных конструкций; Д.А. Ламзин, канд. техн. наук, доцент кафедры строительных конструкций; А.А. Смыков, ассистент кафедры отопления и вентиляции;
П.А. Хазов, канд. техн. наук, доцент кафедры теории сооружений и технической механики; В.Ю. Кузин, канд. техн. наук, доцент кафедры отопления и вентиляции;
А.С. Коротин, начальник УНПЦ "Кадастр", старший преподаватель кафедры геоинформатики, геодезии и кадастра.
15
А. В. Асонова
ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет»
НОВЫЙ ВЗГЛЯД НА БЕТОН. САМОВОССТАНАВЛИВАЮЩИЙСЯ ГИБКИЙ БЕТОН
Как известно, бетон не выдерживает серьезные нагрузки на изгиб. Как правило, прочность на изгиб бетона любой марки в 28-суточном возрасте меньше чем на сжатие в 8, а то и в 10 раз. Этот недостаток проявляется в виде трещин в нижней части любого бетонного изделия, и как следствие, его раннее разрушение.
Для предотвращения проявления такого свойства бетон армируют специальными каркасами, располагающимися в нижней части изделия. Арматура берет растягивающие нагрузки на себя, увеличивая долговечность бетона и его способность сопротивления изгибающим нагрузкам.
Но возникает и ряд недостатков:
•возрастание веса конструкции, соответственно увеличивается нагрузка на основание, что также требует дополнительного усиления;
•трудоемкость выполнения работ;
•коррозия металла в бетонном теле, как одна из причин уменьшения его эксплуатационного срока;
•затраты на металл значительны, как и услуги специалистов, работающих с ними.
В связи с этим одни делают арматуру из пластика, другие, пытаются исключить.
Последним вопросом задались ученые. Они разработали уникальную добавку в бетон, делающую его не только более прочным, а также максимально гибким и практически не скользким.[2]
Задумка подобного материала была найдена у обычных ракушек. Дело в том, что раковины обогащены необходимым комплексом минералов, придающих им эластичность. Именно эти минералы и добавляются в состав бетона.[3]
В сравнении с обычным бетоном, данный тип бетона, как показали исследования, обладает способностью к регенерации, а также более эластичен, устойчив к трещинам и на 40-50% легче. Такой бетон не сломается даже при очень сильных изгибах (Рис.1). Обширная сеть трещин после таких испытаний не скажется на его прочности. После снятия нагрузки бетон начнет процесс восстановления [1].
16
Рис.1. Образец гибкого бетона, проходящего испытание на изгиб
Как это происходит? Обычная дождевая вода при реакции с бетоном и углекислым газом в атмосфере способствует образованию карбоната кальция в бетоне. Это вещество и скрепляет появившиеся трещины, «лечит» бетон. После снятия нагрузки восстановленный участок плиты будет обладать такой же прочностью, как и ранее.
Таблица 1. Сравнение характеристик обычного и самовосставливающегося бетона.
Характеристики |
Обычный бетон |
Самовосстанавливающийся |
|
|
бетон |
Образование трещин |
+ |
временно |
Долговечность |
До 100 лет |
Более 200 лет |
Плотность бетона |
До 2500 кг/м3 и выше |
До 1800 кг/м3 |
Прочность при сжатии |
В15 |
В25 |
Прочность при изгибе |
Вtb6,8 |
Вtb8 |
Способность к регенерации |
- |
+ |
На основании сравнения характеристик обычного и самовосстанавливающегося бетона (Таблица.1.), а также, посмотрев на Рис.2, на котором видно, как реагируют образцы обычного и самовосстанавливающегося бетона на одну и ту же нагрузку, можно сделать вывод, что второй наиболее эффективен в эксплуатации.
17
Рис.2. Образцы обычного и гибкого бетона под давлением изгибающей нагрузки одинаковой величины.
Его свойства взяли на заметку для разработки сейсмоустойчивых монолитных зданий и конструкций. Также такой бетон собираются внедрять при строительстве ответственных конструкций, например, мостов, дорог. В жилом строительстве его распространению препятствует высокая цена. Однако в дальнейшем наблюдается прогресс и в этой отрасли.
Литература
1. Гибкий бетон. [Электронный ресурс] // URL: https://yandex.ru/turbo?text=https%3A%2F%2Fbetonhouse.com%2Fnovosti%2
Fgibkij-beton&d=1.
2. 20 инновационных строительных технологий. [Электронный ресурс]// URL: http://www.psdom.ru/catalog/top-20-innovacionnyh-stroitelnyh-
tehnologiy.
3. Фундаментально. РФ: Самозалечивающийся эластичный бетон. [Электронный ресурс] // URL:http://xn--80aakf5adeeck4bfm6j.xn-- p1ai/news/jelastichnyj-beton.html.
18
А.В. Бервинова, Н.Н. Леонтьева
ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет»
НЕБОСКРЁБЫ ИЗ ИННОВАЦИОННОГО МАТЕРИАЛА – ПОПЕРЕЧНО-КЛЕЕНОГО БРУСА
Внынешнее время использование стали и железобетона в строительстве высотных зданий и сооружений актуально. Сталь и железобетон обладают высокой прочностью, благодаря чему они считаются хорошим материалом для строительства. Недостатком данных конструкций является экология и энергосбережение. При производстве стали и бетона потребляется большое количество энергии и происходит выброс парниковых газов в атмосферу. В связи с этим на Западе количество деревянных строений растет с каждым днём.
Дерево представляет собой экологически чистый продукт, сохраняет целостность структуры в течение нескольких лет, имеет низкую теплопроводность. Древесина состоит из губчатой структуры, образующие клеточные стенки и демонстрирующие высокую прочность конструкций. По подсчётам йельского ученого Чеда Оливера, объём вредных выбросов уменьшится на 20-25% при повышении доли деревянный домой на 10%. Это связано со свойствами материала сохранять углекислый газ в древесине после вырубки.
Ввысотном строительстве используют различные материалы на основе дерева. Самым распространенной системой в сфере деревянного строительства считается CLT-панели (Cross Laminated Timber). CLT-
панели ̶это многослойные клееные деревянные панели, которые могут конкурировать по прочности со сталью и железобетоном (рис. 1). Для изготовления СLТ- плиток сушат доски толщиной до 55 мм. После чего соединяют шипами в плоские панели и, направляя волокна перпендикулярно друг другу, складывают в 3-7 слоя. От направления волокон зависит прочность панели, вследствие чего внешние слои направляют так, чтобы их волокна были вертикальном положении, что обеспечивает прочность при приложении усилия в любом направлении. Далее эти слои прессуют с меламиновым, полиуретановым или феноловым клеями (рис. 2). И наконец, шлифуют [1].
19