10782

3. Теплый насос

Тепловой насос извлекает теплоту из подземного хранилища и осуществляет подачу ее в буфер горячей воды (4) и в систему отопления здания.

4. Буфер горячей воды

Буфер горячей воды хранит теплоту, которая необходима для систем горячего водоснабжения и отопления здания. Буфер горячей воды получает энергию от теплового насоса (3).

5. Система управления

Система управления контролирует работу всей системы и определяет, когда энергия из солнечно-воздушных коллекторов (1) накапливается в подземном хранилище или же доступная энергия сразу же попадает через тепловой насос (3) в буфер горячей воды (4).

Как работает энергия кристаллизации

Теплота кристаллизации (также известная как фазовый переход теплоты) выделяется, когда агрегатное состояние вещества переходит из жидкого в твердое [1]. В результате закона сохранения энергии, выделяющаяся энергия равна энергии, расходуемой на плавление вещества [2].

Рис. 2. Принцип получения энергии льда при кристаллизации

Чтобы получить более полное представление о энергетических превращениях (рис. 2) в подземном хранилище льда и емкости для хранения горячей воды необходимо знать, что для того, чтобы растопить литр льда потребуется такое же количество теплоты, которое необходимо для нагрева литра воды от 0°С до +80°С.

Заключение

Исследования показали, что количество тепловой энергии, полученной от одного подземного хранилища льда объемом 10 м3, сравнимо с теплотой, полученной при сжигании 100 л жидкого топлива.

Использование системы позволяет снизить затраты на отопление здания на 50%, а на кондиционирование воздуха до 99% [3].

Список литературы

1.Кикоин, А.К. Молекулярная физика: учебное пособие / А.К. Кикоин, И.К. Кикоин. – 4-е изд., стер.

–СПб.: Лань, 2008. – 480 с., ил.

2.Савельев, И.В. Курс физики, т.1. Механика. Молекулярная физика: учебное пособие. – 2-е изд.,

перераб. – М.: Наука, 1982. – 432 с., ил.

3.Федотов А.А. Использование энергии льда при кристаллизации для отопления и кондиционирования зданий // ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ: сборник статей Международной научно-практической конференции (23 августа 2015 г, г. Уфа). – Уфа: РИО МЦИИ ОМЕГА САЙНС, 2015. – 47 с., ил.

170

СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАДИТЕЛЯ

Федотов А.А.

Научный руководитель Грималовская И.П., старший преподаватель кафедры отопления и вентиляции

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (Нижний Новгород)

Технология охлаждения воздуха испарением, основанная на обдувании воздухом влажной поверхности, используется уже давно. Метод, называемый косвенноиспарительным охлаждением, предполагает разделение осушающего воздуха на два потока, разделенных полимерной мембраной. Один из этих потоков взаимодействует с водой, что делает его более холодным и влажным. Холодный воздух охлаждает мембрану, которая, в свою очередь, охлаждает воздух по другую сторону, не увлажняя его.

На основе этой технологии была разработана принципиально новая система кондиционирования, получившая название DEVap (от английского «desiccant-enhanced evaporative» – осушитель с повышенным испарением), объединяющая в себе охлаждение испарением и осушение, что позволяет сделать воздух в помещении суше и прохладнее, обеспечивая экономию электроэнергии до 90% [1].

Система DEVap решает проблему кондиционирования при повышенной влажности, используя сорбент, поглощающий влагу. В качестве сорбента применяется раствор хлорида лития (LiCl) или хлорида кальция (CaCl2) повышенной концентрации (44% соли от общего объема раствора). В такой установке еще одна мембрана отделяет сорбент от проходящего через канал воздуха. Полимерная мембрана пронизана порами диаметром 1-3 мкм, что вполне достаточно, чтобы пропускать водяной пар и при этом удерживать хлориды в растворе. Мембрана покрыта похожим на тефлон веществом, обладающим водоотталкивающими свойствами. Производительность системы регулируется расходом жидкого сорбента и изменением его концентрации.

Рис. 1. Принципиальная схема кондиционера, использующего принцип DEVap

171

Сорбент поглощает влагу из воздушного потока, делая его сухим и теплым, после чего подготовленный воздух попадает в систему косвенно-испарительного охлаждения.

Рис. 2. Схема системы вентиляции и кондиционирования воздуха здания с использованием крышного кондиционера на базе DEVap

Сорбенты, используемые в системе, относительно безвредны (например, хлорид кальция содержится в смеси, используемой как противогололедное средство), хотя и обладают повышенной коррозионной активностью, что может потребовать использования в системе неметаллических компонентов. При этом отпадает необходимость во фреоне, который служит хладагентом в традиционных охлаждающих системах.

Сорбент можно использовать повторно после простого нагревания его до температуры кипения воды. В промышленных условиях это можно сделать за счет тепла, образующегося в другом производственном процессе.

Список литературы:

1. Федотов А.А. Система кондиционирования на основе испарительного охладителя // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 3. – c.179.

172

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНАЯ ЗЕРНОСУШИЛЬНАЯ УСТАНОВКА С ВОЗДУШНОЙ КЛИМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ

Федотов А.А.

Научный руководитель Грималовская И.П., старший преподаватель кафедры отопления и вентиляции

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (Нижний Новгород)

В технологическом цикле переработки зерновых культур особенно важна консервация свежеубранного зерна. Современные комбайны позволяют убирать зерно повышенной влажности и его дозревание происходит уже в хранилище: при этом интенсивно испаряется влага, растет температура зерна, развивается плесень и насекомыевредители.

Воздушная климатическая система для сушки и охлаждения зерна – это экологически чистая и энергоэффективная установка для бережной консервации зерна.

Рисунок. Принципиальная схема зерносушильной установки с воздушной климатической системой (ВКС)

После закладки в хранилище зерно необходимо высушить (температура сухой пшеницы составляет приблизительно +30°С), охладить (до +10-13°С и далее – до +5°С и ниже), выровнять температуру разных слоев по всей высоте насыпи зерна.

Известные модульные сушилки зерна основаны на принципе поперечной подачи смеси горячего воздуха и продуктов сгорания природного газа при температуре от +50°С до +130°С (для различных культур) сквозь слой зерна толщиной 30,5 см. Смесь горячих газов протекает между стенками из перфорированных листов, между которыми находится зерновая колонна. Количество зерновых колонн зависит от производительности агрегата.

На этих же сушилках происходит и охлаждение зерна, причем охлаждение осуществляют через 2–3 месяца после сушки зерна (в ноябре-декабре), используя для этой цели холодный атмосферный воздух. Недостаток такой технологии – необходимость двойного пропуска всего объема зерна через сушилку с соответствующими энергозатратами.

173

Принцип работы зерносушильной установки с воздушной климатической системой

Свежий воздух с улицы подается вентилятором в установку в которой подогревается до температуры +80...100°С и подается в зерносушилку. После зерносушилки теплый воздух с температурой +70...90°С подается в рекуператор, в котором отдает свое тепло второму контуру и после рекуператора выбрасывается на улицу. Во втором контуре воздух нагревается в рекуператоре и подается в установку, в которой отдает свое тепло свежему воздуху и затем еще сильнее охлаждается.

Охлажденный воздух второго контура подается на охлаждение зерна. После охлаждения зерна воздух второго контура подается в рекуператор. Зерно, которое подается от сушилки к охладителю, охлаждается до температуры окружающей среды за счет продувочных вентиляторов.

Использование рекуператоров способствует существенной экономии эксплуатационных расходов на содержание систем кондиционирования воздуха и обеспечивает утилизацию тепловой энергии, которая в противном случае была бы попросту утеряна [1].

Преимущества воздушной климатической системы

−Установка является абсолютно экологически чистой (отсутствуют фреоны, хладоны, масла).

−Установка позволяет объединить процесс сушки зерна и процесс его охлаждения (одновременно производит два потока воздуха – горячий и холодный), а также процесс вентиляции зерна.

−Установка использует в качестве тепло/холодоносителя атмосферный воздух, а не смесь продуктов сгорания природного газа, что повышает качество готового зерна, увеличивает сроки его хранения.

−Значительная экономия энергии (1 кВт электроэнергии позволяет получить до 3 кВт холода/тепла).

−Исключается необходимость перескладирования зерна: двойного пропуска зерна через сушилку и всего объема сопутствующих этому погрузочно-разгрузочных работ, что позволяет снизить себестоимость продукции.

−Дополнительным положительным фактором при применении ВКС в технологии охлаждения зерна является отсутствие всех систем, связанных со сжиганием топлива, подводом газа и т.п.

−Работа при любых погодных условиях (дождь, жара, холод) для получения воздуха нужной влажности.

Внастоящее время ВКС для охлаждения зерна доступна для агрегатирования на

мобильных зерносушильных установках с объемами продувочного сушильного агента до

6000 м3/час.

Удельные затраты на сушку и охлаждение зерна при использовании установки со встроенной воздушной климатической системой (ВКС) на 86% меньше, чем при использовании зерносушилок на природном газе.

Список литературы:

1.Федотов А.А. Энергоэффективная зерносушильная установка с воздушной климатической системой // Культурно-историческое наследие строительства: вчера, сегодня, завтра: Материалы международной научно-практической конференции / Под ред. Ф.К. Абдразакова. – Саратов: Буква, 2014. – с.

131-134.

2.СП 108.13330.2012. Предприятия, здания и сооружения по хранению и переработке зерна. Актуализированная редакция СНиП 2.10.05-85: утв. приказом Минрегиона России от 29 декабря 2011 г. №635/3: дата введ. 01.01.2013. – 54 с.: ил.

174

ИЗМЕРЕНИЕ СЛАБЫХ И СВЕРХСЛАБЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ В ЖИЛЫХ ЗДАНИЯХ НА УЛИЦЕ РОГУНОВА В ГОРОДЕ БОР НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

Филонов А.Г.

Научный руководитель Едукова Л.В., доцент кафедры архитектуры

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (Нижний Новгород)

Одним из экологических факторов, оказывающих влияние на качество жилой среды, является так называемый «эффект формы», который заключается в том, что формы объектов могут оказывать влияние на физические, химические и биологические процессы, в том числе и на психофизиологическое состояние человека. Известно, что при определенных условиях формовые эффекты могут наблюдаться в зданиях с крышами пирамидальной формы.

В настоящее время актуальны инструментальные исследования эффекта формы по электромагнитной составляющей формового поля, которые могут проводиться с помощью приборов по измерению слабых и сверхслабых электромагнитных полей. На кафедре архитектуры ННГАСУ года такие исследования с 2009 года проводятся с помощью прибора ИГА-1[1].

В июле 2015 года нами были проведены измерения слабых и сверхслабых электромагнитных полей на двух объектах на улице Рогунова в городе Бор Нижегородской области.

Объект 1 представляет собой одноэтажный жилой дом с мансардным помещением. Уклон скатов мансардной крыши 50° и 35°.Объект 2 представляет собой одноэтажный жилой дом с двускатной крышей. Уклон скатов крыши 50°. В обоих зданиях фундаменты монолитные железобетонные ленточные, несущие конструкции стен деревянные, несущие конструкции крыши деревянные.

Для выявления предполагаемого эффекта формы в зданиях измерения фоновых значений напряженности сверхслабых полей производились на нескольких уровнях по высоте здания, включая пространство под коньком крыши. На рис.1 представлены схемы уровней измерений для объектов.

Рис. 1. Схема уровней измерений фоновых значений сверхслабых электромагнитных полей : а -для объекта 1; б – для объекта 2

175

На первом этаже исследуемых зданий значительных изменений фоновых значений напряженности электромагнитного поля по высоте помещений не обнаружено.

На рис. 2 представлены результаты измерений фоновых значений напряженности сверхслабых электромагнитных полей в усл.ед. на первом уровне измерений .

Рис. 3. Фоновые значения напряженности сверхслабых электромагнитных полей в усл.ед.: а – на 6 уровне измерений объекта1 ; б - на 4 уровне измерений объекта2

176

Диапазон изменения фоновых значений напряженности ЭМП для объекта 1

Рис.4 Фоновые значения напряженности сверхслабых электромагнитных полей в усл.ед. в плоскости поперечного разреза :а - для объекта1; б – для объекта 2

Результаты измерений сверхслабых электромагнитных полей в исследуемых зданиях подтвердили выводы, полученные ранее на других объектах, о том, что в верхней части мансардных и чердачных помещений, как в пирамидах, формируются зоны повышенной напряженности ЭМП, которые, как в случае объекта 2, могут располагаться под коньком крыши по всей длине здания. Для мансардного этажа объекта1 наибольшее изменение фоновых значений зафиксировано на уровне 6. Для чердачного помещения объекта №2 – на уровне 4.

Неблагоприятными зонами для мест длительного расположения людей можно считать зоны, в которых фоновые значения напряженности электромагнитных полей изменяются более, чем в 1.5- 2.0 раза.

Для мансардного помещения объекта 1 фоновые значения напряженности ЭМП на 3 - 5 уровне ( в пределах роста человека от уровня чистого пола мансарды) изменяются в 1,2 - 2,3 раза. С учетом данных измерений были определены благоприятные зоны для мест длительного расположения людей (спальные и рабочие места) и даны рекомендации по расстановке мебели в помещении.

Список литературы

1. Кравченко, Ю. П. Разработка устройств для измерения сверхслабых полей естественного излучения / Ю. П. Кравченко, А. В. Савельев // Биоинформационные и энергоинформационные технологии развития человека («БЭИТ-2009»): доклады ХII международного научного конгресса в 2-х т.,/ Под ред. Д.Н.Жданова.- Барнаул: ООО «Статика», 2009.-Т.1.-С.22-39.

177

ЦЕНТР ВОДНЫХ ВИДОВ СПОРТА: ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Шолина Н.В.

Научный руководитель: Агеева Е.Ю. профессор кафедры архитектуры

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (Нижний Новгород)

Спорт уже стал неотъемлемой частью жизни более чем 22 млн. граждан России. Один из путей дальнейшего привлечения спорта в нашу жизнь – строительство современных спортивно-оздоровительных комплексов. Именно с этой целью в России и в нашей области в том числе идет активное строительство физкультурно –оздоровительных комплексов. Но ФОКи являются лишь начальным этапом в становлении спортсмена, а значит необходимо строительство комплексов, на базе которых будут открыты школы олимпийского резерва, где будет обеспечена профессиональная подготовка спортсменов и их развитие.

Именно поэтому мы запроектировали центр водных видов спорта с целью размещения в нем школы олимпийского резерва и тренировочной базы для спортсменов.

При формировании архитектурно-художественного решения центра водных видов спорта учтена необходимость создания современного и эстетического вида здания. Современность придает и наружная отделка и конструктивные элементы здания.

Фасады центра водных видов спорта выполнены в цветах российского флага. Так как флаг является атрибутом любых крупных международных соревнований. На фасаде можно увидеть как плавные, так и строго геометричные линии. Форма крыши создает образ волны, что подчеркивает функциональное назначение здания. Образ волны поддерживают и изогнутые опоры крыльца. Геометричные элементы боковых фасадов придаю зданию строгость и сдержанность. Эмблемы водных видов спорта, которыми будут заниматься в этом центре, украшают главные фасады здания.

Рис. 1. Проект центра водных видов спорта в г. Нижний Новгород

Центр оборудован двумя бассейнами - плавательным 50х25 м и прыжковым 33х 25 м. Наличие этих двух бассейнов позволяет проводить тренировки и соревнования по всем водным видам спорта: плаванию, синхронному плавания, водному поло, прыжкам воду, плаванию в ластах и даже дайвингу. Прыжковый бассейн оборудован комплексом вышек разной высоты и трамплинов. Кроме того в центре расположен батутный, тренажерный,

178

гимнастический залы и зал общефизической подготовки, а так же медиковосстановительный центр, где для спортсменов будут подобраны оптимальные физические нагрузки и проведены процедуры для быстрого восстановления после соревнований. Потоки зрителей и занимающихся удобно разделены. Трибуны комплекса вмещают 2000 зрителей.

В покрытии зала с прыжковым бассейном нами предложена сегментная ферма с криволинейным очертанием нижнего пояса, или так называемая ферма – «рыбка». Ферма имеет пролет 59 м и наибольшую высоту 8 м.

Рис. 2. Сегментная ферма с криволинейным очертанием нижнего пояса

Многие считают, что применение конструкций покрытия из древесины в залах бассейнов недопустимо. Но данное мнение ошибочно. Относительная влажность воздуха в залах бассейнов при температуре 2732 градуса составляет 60-70% , в таких условиях равновесная влажность древесины составляет всего 14-15%. А при такой влажности древесина не гниет, так как для ее гниения необходимо наличие всех трех факторов: равновесной влажности больше 20 %, положительной температуры и наличии кислорода.

Кроме того древесина обладает большой сопротивляемостью к химическиагрессивным средам по сравнению с металлом и железобетоном. Во влагосодержащей среде с наличием хлора – прослужит не менее 50 лет с низкими эксплуатационными расходами и с сохранением высоких эстетических качеств.

Кроме того клеедеревянные конструкции обладают достаточно высокой относительной прочностью, т. е. высокой прочностью при небольшом весе и высокой

Расчет произведен с применением программного комплекса SCAD и определены внутренние усилия от действия нагрузок. В нашем случае: постоянных (вес кровли и вес фермы), а также временных – снеговых. Пологое очертание верхнего пояса делает ветровые нагрузки разгружающими, поэтому в расчетные сочетания они не входят.

Верхний пояс рассчитывался как сжатоизгибаемый элемент при этом в расчете учитывался дополнительный изгибающий момент, возникающий в поясе от продольной силы после изгиба стержня, тоесть момент Мд. Нижний пояс рассчитывался как растянуто-изогнутый элемент, а элементы решетки рассчитывались на центральное