10870

Бобылёв В.Н., Тишков В.А., Дымченко В.В.

(ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»)

РАЗРАБОТКА КАРКАСНО-ОБШИВНЫХ ПЕРЕГОРОДОК С ПОВЫШЕННОЙ ЗВУКОИЗОЛЯЦИЕЙ

Можно выделить два главных пути прохождения звука через каркасно-обшивную перегородку: воздушный промежуток между листами обшивки и каркас [1]. Если в первом случае для снижения прохождения звука достаточно заполнения воздушного промежутка звукопоглощающим материалом, то профили каркаса при обязательном условии обеспечения жесткости и устойчивости ограждения будут всегда являться элементом передачи звуковой энергии (рис 1). Поэтому оптимизация профилей каркаса является ключом к повышению звукоизоляции каркаснообшивных перегородок.

Рис. 1. Прохождение звука через каркасно-обшивную перегородку

Основная причина значительной передачи звуковой энергии стоечными профилями каркаса перегородки заключается в их высокой жесткости на изгиб и кручение. Поэтому с целью уменьшения передачи звука была проведена оптимизация геометрических характеристик профиля. Главной целью оптимизации стоечного профиля каркаса было снижение жесткости на кручение, при сохранении обеспечения жесткости и устойчивости всей конструкции. Для этого стенке профиля был придан радиусный изгиб (рис. 2). Такое решение позволило значительно повысить демпфирующие свойства стоечного профиля.

210

Рис. 2. Фрагмент каркасно-обшивной перегородки на стоечных профилях с изогнутой стенкой

Для определения типа помещения еще на этапе проектирования проектировщику необходимо знать индекс звукоизоляции ограждающей конструкции. Однако действующие нормативные документы или не позволяют получить данные с необходимой точностью.

Был выполнен расчет звукоизоляции каркасно-обшивной перегородки с оптимизированным типом стоечных профилей по СП 23- 103-2003 «Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий». Результат представлен на рисунке 3.

R, дБ

2

1

f, Гц

Рис. 3. Сравнение частотных характеристик звукоизоляции каркаснообшивной перегородки: 1 – расчет по СП 23-103-2003, 2 – экспериментальные данные

Анализируя полученные данные, можно видеть, что сходимость теоретических и экспериментальных данных неудовлетворительная. Такие данные невозможно использовать при проектировании зданий и сооружений.

211

Школой профессора Седова М.С. была разработана теория самосогласования волновых полей. Данная теория учитывает двойственную природу прохождения звука через ограждение: резонансное и инерционное.

Согласно данной теории частотный диапазон делится на пять областей. Для конструкций, используемых в промышленном и гражданском строительстве, наиболее важны три последних диапазона:

3 – область простых пространственных резонансов (ПрПР);

4 – область неполных пространственных резонансов (НПР);

5 – область полных пространственных резонансов (ППР);

Звукоизоляцию ограждения в данных диапазонах можно определить по следующим формулам:

По данной теории был выполнен расчет звукоизоляции каркаснообшивной перегородки (рис. 4).

R, дБ

1

2

f, Гц

Рис. 4. Сравнение частотных характеристик звукоизоляции каркаснообшивной перегородки: 1 – расчет по теории самоголасования, 2 – экспериментальные данные

212

Как видно из представленных графиков расчет по теории самосогласования позволяет получить хорошую сходимость с экспериментальными данными.

Литература 1. Юферев А. П. Повышение звукоизоляции двустенных

конструкций в зданиях : дис. … канд. техн. наук. Н. Новг., 1997.

Ломакина А.А.

(ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»)

АВТОМАТИЗАЦИЯ И ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ

В соответствии с действующим СП 124.13330-2012 «Тепловые сети» «системы внутреннего теплоснабжения зданий различного назначения следует присоединять к тепловым сетям централизованного теплоснабжения или автономного источника теплоты через автоматизированные центральные или индивидуальные тепловые пункты», следовательно, для всех строящихся и реконструируемых зданий необходимо проектировать автоматизированную систему управления гидравлическим и тепловым режимами систем внутреннего теплоснабжения, а также обеспечивать автоматическое регулирование потребления теплоты в системах отопления и вентиляции. Эти мероприятия в итоге приводят к получению экономической и энергетической выгоды для страны в целом. [1]

Введение

Теплоснабжение - снабжение теплом жилых, общественных и промышленных зданий (сооружений) для обеспечения коммунальнобытовых (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение) и технологических нужд потребителей. Различают местное и централизованное теплоснабжение. В России наибольшее значение приобрело централизованное теплоснабжение. Для централизованного теплоснабжения помимо крупных районных котельных строят квартальные и групповые котельные с нагрузкой 15-100 МВт, для теплоснабжения сельских и малых населенных пунктов – котельные

213

мощностью до 15 МВт. [2] Система централизованного теплоснабжения включает источник тепла, тепловую сеть и теплопотребляющие установки, присоединяемые к сети через тепловые пункты. Тепловой пункт - это комплекс устройств, расположенный в обособленном помещении и предназначенный для распределения тепла, поступающего из тепловой сети, между потребителями в соответствии с установленными для них видом и параметрами теплоносителя. Тепловой пункт оборудуется приборами регулирования и учёта расхода тепла.

Экономическая и энергетическая выгода от автоматизации тепловых пунктов

Основные факторы:

1). Коррекция температурного графика по фактической производительности приборов отопления и с учётом мероприятий по энергосбережению архитектурно – строительного характера.

2). Возможность нормированного снижения нагрузки на отопление в часы максимальной нагрузки на горячее водоснабжение (для жилья).

3). Применение специальных алгоритмов учета тепловыделений при управлении температурой отопления для жилых зданий с индивидуальным автоматизированным тепловым пунктом может позволить сэкономить до 7 % общего теплопотребления для этих зданий.

4). Применение графика качественного регулирования и поддержания постоянства расхода (постоянства перепада давления) в системах отопления.

5). Снятие влияния на потери тепла инерции тепловых сетей – данный фактор наиболее эффективен при подключении тепловых пунктов к крупным тепловым сетям, например, сетям от ТЭЦ.

6). Регулирование температуры в системе отопления на автоматизированном тепловом пункте, и, как следствие, снижение перетопов в переходные периоды, позволяет сэкономить от 30 до 40 % в данные периоды.

7). Снижение температуры воздуха в помещениях в часы отсутствия там людей – ночное время и выходные дни.

Диспетчеризация тепловых пунктов

Управление автоматизированными тепловыми пунктами можно осуществить с помощью мероприятий по их диспетчеризации. Диспетчеризация – это система слежения за исправностью теплового оборудования, которым оснащены все тепловые пункты, в рамках конкретной системы диспетчерского контроля. Возможны различные варианты реализации диспетчерского контроля и управления: локальная

214

диспетчеризация (на местах), удаленная диспетчеризация (по радиоканалу), глобальная диспетчеризация (через сети Интернет).

Рис. 1 Основные факторы экономического и энергетического эффекта от автоматизации тепловых пунктов, %.

Вывод

Автоматизация и диспетчеризация позволяют существенно повысить энергоэффективность систем теплоснабжения, а также значительно сократить обслуживающий персонал на тепловых и диспетчерских пунктах. Этот фактор особенно актуален для децентрализованных автоматизированных систем. Доклад носит обзорный характер, в дальнейшем тема будет более глубоко изучена в магистерской диссертации.

Литература

1.СП 124.13330.2012 «Тепловые сети». Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003.

2.Кочева Е.А., Семикова Е.Н. «Выбор и размещение источников централизованного теплоснабжения». Международный студенческий научный вестник. 2016. №3-1. С. 142-143.

3.Половинкина Е.О., Семикова Е.Н. «Комплексное использование энергосберегающих технологий в системах теплоснабжения». Международный студенческий научный вестник. 2015.

№3-1. С. 170-173.

215

Федотов А.А.

(ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»)

ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ С ВОЗОБНОВЛЯЕМЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ЭНЕРГИИ

Анализ опубликованных исследований возобновляемых источников энергии позволяет сделать вывод об энергетической и экономической перспективности для России совместного использования двух видов энергии – традиционной и возобновляемой, в комбинированных системах теплоснабжения.

Целью исследования – это разработка схем комбинированных систем теплоснабжения, включающих в себя традиционные и возобновляемые геотермальные источники энергии.

В случае дефицита тепловой энергии, получаемой от традиционных источников теплоты, применение возобновляемых геотермальных источников позволяет повысить качество теплоснабжения потребителей и сгладить неравномерность теплопотребления.

Грунт, как источник низкопотенциальной тепловой энергии

Глубина проникновения сезонных колебаний температуры наружного воздуха и интенсивности падающей солнечной радиации не превышает, как правило, 15-20 м. Температурный режим слоев грунта, расположенных ниже этой глубины («нейтральной зоны»), формируется под воздействием тепловой энергии, поступающей из недр Земли, и практически не зависит от сезонных изменений параметров наружного климата (рис. 1).

С увеличением глубины температура грунта также увеличивается в соответствии с геотермическим градиентом (примерно 3°С на каждые 100 м). Величина потока теплоты, поступающей из земных недр, для разных местностей различается и колеблется в пределах 0,05-0,12 Вт/м.

216

Рис. 1. Распределение температуры грунта в зависимости от глубины

Системы сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта

Системы сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта, включают в себя грунтовый теплообменник и трубопроводы, соединяющие его с тепловым насосом.

Грунтовые теплообменники могут использоваться и для накопления теплоты (или холода) в грунтовом массиве.

Рис. 2. Виды горизонтальных грунтовых теплообменников: а – из последовательно соединенных труб; б –из параллельно соединенных труб; в – горизонтальный коллектор, уложенный в траншее; г – в форме петли; д – в форме спирали, расположенной горизонтально; е –в форме спирали, расположенной вертикально

Существуют два вида систем сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта:

открытые системы: в качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии используются грунтовые воды, подводимые непосредственно к тепловым насосам;

замкнутые системы: теплообменники расположены в грунтовом массиве.

Встранах Центральной и Северной Европы горизонтальные грунтовые теплообменники обычно представляют собой отдельные трубы,

217

положенные относительно плотно и соединенные между собой последовательно или параллельно (рис. 2, а, б). Для экономии площади участка были разработаны усовершенствованные типы теплообменников, например, теплообменники в форме спирали, расположенной горизонтально или вертикально (рис. 2, д, е).

В России использование грунтовых теплообменников возможно на юге страны, например, в Краснодарском крае, а также в Республике Крым в качестве резервного источника теплохладоснабжения зданий [1].

Математическая моделирование теплового режима систем сбора тепловой энергии грунта

Основной задачей теплотехнического расчета систем теплосбора является определение теплового режима грунтового массива, входящего в состав системы сбора теплоты. В качестве примера одного из возможных вариантов решения этой задачи можно привести математическую модель, разработанную К. Шлоссером [2].

Температурный режим грунтового массива системы теплосбора по предлагаемой модели описывается двухмерным уравнением Фурье (1):

(1)

где – текущая температура грунтового массива, °С;

–время, с;

–объемная теплоемкость грунтового массива, ;

–теплопроводность грунтового массива, ;

– оператор Лапласа.

Выводы и полученные результаты исследования

Переход к широкому внедрению комбинированных систем теплоснабжения в нашей стране сдерживает фактическое отсутствие математического, программного и методического обеспечения для разработки таких систем в почвенно-климатических условиях России.

Вданной работе обосновано применение комбинированных систем теплоснабжения, сочетающих традиционные и геотермальные источники энергии, естественные природные свойства которых позволяют осуществить взаимную компенсацию друг друга.

Врамках исследования была разработана математическая модель и структурная схема реализующего ее алгоритма расчета процессов теплообмена, происходящих в испарителях грунтовых теплообменников системы теплоснабжения, которая, в отличие от известных моделей, учитывает влияние на теплообмен фазовых превращений влаги в грунте.

218

Литература

1.Федотов А.А. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием грунтовых теплообменников // Сборник трудов аспирантов, магистрантов и соискателей. Технические науки. Науки о Земле. Экология / Нижегород. гос. архитектур. – строит. ун-т; редкол.: И.С. Соболь, В.Н. Бобылев [и др.] – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 224 с.

2.Федотов А.А. Энергоэффективная геотермальная вентиляционная система в малоэтажном строительстве // Энергосбережение. – 2014. – № 8.

–75 с.

Кобезский В.А., Соколов М.М.

(ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»)

БИОГАЗ: ПЕРСПЕКТИВЫ И ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАК ВОЗОБНОВЛЯЕМОГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ

Предпосылки применения

Биометан - это газ, полученный из биомассы при помощи метанового брожения, распад которой происходит под воздействием метаногенных бактерий. Следующие друг за другом в цепочке питания виды бактерий питаются продуктами жизнедеятельности предшествующих им видов. Первый вид бактерий - гидролизные, второй - кислото-образующие, третий - метаногенные.

Химический состав биогаза варьируется и зависит от происхождения, но обычно содержит следущее соотношение по составу:

Метан CH4 - 50-75%, углекислый газ CO2 - 25-50%, азот - N2 - 0-10%,

водород - H2, сероводород - H2S, кислород - O2 - 0-2%.

Из 1 кг сухого вещества получают от 300 до 500 литров биогаза. [1] По другим данным до 500м3 из 1 тонны силосной кукурузы.

Особенности использования

Опасности, сопряженные с использованием биогаза практически идентичны опасностям природного газа, однако, присутствует дополнительный риск из-за присущей фракциям сероводорода токсичности.

219