2535

СИCТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

И.М. Князев, канд. техн. наук, доцент Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

При строительстве индивидуального дома стояла задача создания максимально экономичной системы отопления в связи с отсутствием сети природного газа и необходимостью использования недешевой электрической энергии. Наружная стена дома трехслойная: кирпич 250 мм, пеноизол 125 мм, кирпич 125 мм; оштукатурена с двух сторон.

Рассматривались следующие варианты решения задачи экономии электроэнергии путем использования:

1)теплового насоса;

2)воздушного отопления;

3)напольного отопления.

Вариант применения теплового насоса был отвергнут, как требующий больших затрат на строительство котельной и внешнего теплообменника. От воздушного отопления пришлось отказаться по другим причинам – высокая вероятность шумной работы и наличие сквозняков.

Таким образом, было принято решение построить систему напольного отопления (не путать с подогревом полов для комфорта), которая имеет известные неоспоримые преимущества перед радиаторной системой отопления:

1)экономичность за счет рационального распределения тепла;

2)высокий уровень комфорта;

3)отсутствие циркуляции пыли в помещении;

4)минимальные потери из-за низких рабочих температур.

Котельная

Схема котельной показана на рис. 1. Источником тепла является электри-

ческий котел 1. Теплоноситель (специально подготовленная вода) из котла поступает в термогидравлический распределитель (ТГР) 3 с помощью насоса 2. С помощью другого насоса 5 теплоноситель из ТГР подается в стояк отопления. Для регулировки температуры подачи служит трехходовой кран с электроприводом 4 управляемый контроллером. Для поддержания заданного давления теплоносителя в системе отопления установлен экспанозомат 7. Дозаправка системы производится горячей водой через фильтр 6 с ионообменной смолой. Все соединения выполнены медной трубой, которая соединялась с фитингами с помощью пайки. Электропитание контроллера и насосов осуществляется через стабилизатор напряжения 8.

214

3

4 5

2

1

6

7

8

Рис. 1. Котельная: 1 – электрический котел, 2 – насос контура котла, 3 - термогидравлический распределитель, 4 – трехходовой кран с сервоприводом, 5 –

насос контура теплого пола, 6– фильтр, 7– экспанозомат, 8 – стабилизатор напряжения

Коллектор

В данной системе отопления применялся коллектор с балансировочным вентилем на входе и регуляторами с расходомерами для каждой петли греющего контура. Это позволило сбалансировать расход теплоносителя в зависимости от длины петли, площади помещения и требуемой температуры воздуха в помещении.

Греющий контур представляет собой многослойную конструкцию, состоящую из термоизоляции, которая укладывается на основание пола (пенопласт повышенной плотности толщиной 40) и вдоль стен (толщина 10 мм) и закрывается полиэтиленовой пленкой. Труба греющего контура однослойная из сшитого полиэтилена (PERT) с антидиффузионной защитой укладывалась с шагом 300 мм и крепилась к пенопласту с помощью пластиковых шпилек (рис. 2). Сверху заливалась бетонная стяжка толщиной 40 – 50 мм. На входе в стяжку и при проходе через температурные швы труба укладывалась в пешель. Стяжка армировалась фибрином.

Система автоматического управлениякотельной создана на базе Элек-

тронного контроллера (рис. 3) [1]. Он установлен на DIN-рейку в стандартный бокс для электрооборудования. Контроллер позволяет управлять одним или двумя котлами, двумя контурами с плавным и двумя контурами сдискретным

215

регулированием температуры подачи теплоносителя, а так же контуром горячего водоснабжения. Он предусматривает погодозависимое управление с возможностью суточного понижения температуры подачи на заданную величину в заданный промежуток времени. Кроме того, в контроллере реализована важная функция плавного запуска для предотвращения растрескивания стяжки.

Еще одно преимущество контроллера – использование цифровых датчиков температуры, подключаемых к однойдвухпроводной шине.

Рис. 2. Укладка греющего контура напольного отопления

Рис. 4. Кривые погодозависимой регулировки

216

Контроллер управляет температурой подачи в греющий контур теплого пола по одной из четырех кривых в зависимости от температуры наружного воздуха (рис. 4).

Эксплуатация напольного отопления показала высокую экономичность. Так, затраты энергии при температуре наружного воздуха –30 оС составляли не более 60 Вт/м2. При этом обеспечивался высокий уровень комфорта в помещениях – температура воздуха на высоте 1 м от пола составляла не менее 25 оС.

Библиографический список

1. Голубев А. Системы автоматизации отопления // Сантехника. Отопление. Кондиционирование. – 2004. – № 12. – С. 24-26.

УДК 624.012.4: 624.072.2

ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МОНОЛИТНЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ

С НИЖНЕЙ СВОДЧАТОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

А.А. Комлев, аспирант Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Исследования монолитных перекрытий с нижней сводчатой поверхностью площадью 12-20 м2 сопряженосо значительными трудностями. Испытание больших панелей требует сооружения громоздкой установки, большого количества приборов, материалов и занимает много времени, поскольку требуется неоднократное повторение эксперимента. Поэтому было решено проводить исследования на арочныхфрагментах шириной 200-300 мм, которые возможно изготавливать и испытывать в лабораторных условиях.

Модели изготавливаются из монолитного бетона с армированием. Нижняя сводчатая поверхность формируется из арочного профлиста. Арка пологая пролетом L и вылетом стрелы f (рис.1).

Рис. 1. Опытное изделие. 1 – нижняя сводчатая поверхность образованная аркой из профнастила, 2 – армирование балки, 3 –бетон

Геометрические характеристики арок для образцов подбирались таким образом, чтобы отношение f/L было как в полноразмерных плитах перекрытий с нижней сводчатой поверхностью. Прочностные характеристи-

217

ки бетона и арматуры были приняты как для натурных панелей, бетон класса В20, арматура А400.

Пролет арки подбирался из условия размещения в лаборатории. Максимальный пролет для всех образцов принят Lmax=3500 мм.

Для панелей перекрытий принято отношение f=L/25. При сохранении этого отношения высота опытной арки f=3500/25=140 мм. Толщина панели в середине пролета 30-50 мм. Для изготовления арок использован профнастил НС21-1. Полная высота опытного изделия h=210 мм.

Предусмотрено 4 испытательные схемы, для каждой из которых изготовлено несколько образцов. Испытательные схемы соответствуют поставленным задачам эксперимента.

1 – Проверка прочности и устойчивости профлиста на монтажную нагрузку по схеме арки с затяжкой (рис. 2).

Рис. 2. Схема испытания профлиста на монтажную нагрузку 1 – пологая арка из профнастила, 2 – затяжка

Профнастил в виде пологой арки шарнирно оперт, имеет затяжку в уровне опор для восприятия сил распора. Испытательная нагрузка q на арку распределенная, увеличивающаяся к опорам. Арки шириной 200 мм.

2 – Проверка прочности и устойчивостиарки с монолитным бетоном

(рис. 3).

Рис. 3. Испытания образцов по арочной схеме 1 – балка, 2 – затяжка

Образец шарнирно оперт, имеет затяжку в уровне опор для восприятия распора, возникающего в арке. Ширина образца 300 мм.

3 – Проверка прочности и жесткости арки по схеме арки без затяжки

(рис. 4).

Образец шарнирно оперт. Для моделирования неразрезности схемы из бетона предусмотрены выпуски арматуры, которая жестко закреплена по концам к специальной раме. Балка имеет ширину 300 мм.

218

По результатам испытаний планируется дать оценку несущей способности, жесткости и трещиностойкости монолитных плит перекрытий с нижней сводчатой поверхностью и сравнить результаты экспериментальных и численных исследований.

Библиографический список

1.Золотухин Ю.Д. Испытание строительных конструкций: [Учеб. пособие для вузов по спец. “Пром. и гражд. стр-во”]. Мн.: Высш. школа, 1983. – 208с., ил.

2.Аронов Р.И. Испытание сооружений. Учебное пособие для вузов. М., “Высш. Шко-

ла”, 1974. – 187с., ил.

3.Долидзе Д.Е. Испытание конструкций и сооружений. Учеб. Пособие. М., “Высш.

школа”, 1975.

Научный руководитель д-р. техн. наук., проф. Ю.В. Краснощеков

УДК 624.012.4 : 624.073

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ПЛОСКИХ ПЛИТ ПЕРЕКРЫТИЙ НА ПРОДАВЛИВАНИЕ

Ю.В. Краснощеков, д-р. техн. наук, проф, А.А. Комлев, аспирант Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

ВнастоящеевремявРоссиипотехнологиимонолитногобетонирования возводитсяпоразнымоценкамдо65%всехновыхзданий.Ипрактическивкаждом здании,возведённомпотакойтехнологии,встречаютсяэлементымонолитного безбалочногобеcкапительногоперекрытия.Возросшаяегопопулярностьобъясняетсяследующимипричинами.Безбалочныеперекрытиясбезкапительнымиколоннамипредставляютсобойпредельнопростыеконструкции,состоящиеизжелезобетонныхплитодинаковойтолщиныиколоннпостоянногосечения.Этоупрощаетопалубочныеработы,атакжеарматурныеработыибетонирование.Всвязистем,чтоприбезкапительныхконструкцияхколонныимеютпостоянноесечение,ихлегкосопрягатьсостенамииперегородкамимеждуколоннами.

Однако места сопряжения колонн с плитами перекрытий являются проблемными по критерию надежности. При пролетах более 6 м есть вероятность продавливания плиты перекрытия колонной. В [1] приведена методика расчета на продавливание при действии сосредоточенной силы

где F – сосредоточенная (продавливающая) сила от внешней нагрузки, Rbt – расчётное сопротивление бетона растяжению, u – периметр контура расчётного поперечного сечения, h0 – рабочая высота сечения.

Если условие (1) выполняется, то считается, что прочность на данном участке обеспечена и поперечная арматура в зоне продавливания не требуется. Если же условие (1) не выполняется, то происходит продавливание плиты по пирамиде. На рисунке 1 изображена пирамида продавливания.

220

Библиографический список

1. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры – М.: ГУП “НИИЖБ”, ФГУП ЦПП, 2004.

УДК 625.7

ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЦЕМЕНТОГРУНТОВОЙ СМЕСИ ПУТЕМ СНИЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ ЭНТРОПИИ.

В.С. Прокопец, д-р техн. наук, проф.; М.В. Тарасова, соискатель Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Перемешивание разнообразных материалов с различными химическими, физическими и другими свойствами составляет основу любых технологических процессов. В перемешивании существенным является требование получения однородной массы с одинаковым содержанием компонентов в любой части массы смеси.

Исследования, проводимые авторами показали, что вариации прочностных показателей цементогрунта зависит, прежде всего, от равномерности распределения в объеме материала вяжущего, обусловленной, гармонизацией процесса перемешивания.

Основные положения гармонизации перемешивания можно описать через энтропию, позволяющей перейти от интуитивного представления к вероятностному, в основе которого лежат понятия микро- и макросостояния системы. В общем случае каждое макросостояние можно реализовать разными способами с помощью нескольких микросостояний.

Энтропия каждого макросостояния выражается известной формулой Больцмана:

где: S – энтропия макросостояния; N – количество микросостояний, которыми может быть представлено данное макросостояние (термодинамическая вероятность); k – постоянная Больцмана.

Энтропия является объективной мерой неупорядочности системы, или мерой порядка и хаоса. В связи с неоднозначным понятием энтропия определяется по формуле Больцмана – Шеннона

При изменении соотношения частей от p1 = p2 = p3 = …. рn до p1 = 0, p2 = 0, p3 =0 … pn = 0. Энтропия системы изменяется соответственно от Hмакс до H0.

Исходя из данного представления и согласно работам А.И.Колкова, для характеристики гармоничности системы введемфункции, выраженные соотношением S-хаоса (недостаточности) (3)и R-порядка (избыточности) (4)

223