10777

192

Полученная зависимость (7) позволяет значительно упростить определение коэффициентов компактности зданий сферической формы, для последующего расчета их удельной теплозащитной характеристики.

Список литературы

1.Табунщиков, Ю.А. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий / Ю.А. Табунщиков, М.М. Бродач. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2002. – 194 с.

2.Табунщиков, Ю.А. Научные основы проектирования энергоэффективных зданий / Ю.А. Табунщиков, М.М. Бродач // АВОК. – 1998.

–№ 1. – С. 5-13.

3.Гиндоян, А.Г. О показателе компактности зданий / А.Г. Гиндоян, Авдеев К.В. // Промышленное и гражданское строительство. – 2009. – № 8. – С. 26-27.

4.Шундеева, О.В. Влияние компактности здания на его энергоэффективность / О.В. Шундеева, П.Н. Тарасюк, П.А. Трубаев // VII Международный молодежный форум «Образование, наука, производство» Белгород, 20-22 октября 2015 г. – 2015. – С. 1386-1388.

5.Савин, В.К. Архитектура и энергоэффективность зданий / В.К. Савин, Н.В. Савина // Градостроительство. – 2013. – № 1(23). – С. 82-84.

6.Корниенко, С.В. Учет формы при оценке теплозащиты оболочки здания / С.В. Корниенко // Строительство уникальных зданий и сооружений. – 2013. - № 5(10). – С. 20-27.

7.СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. – М.: ФАУ «ФЦС», 2012. – 95 с.

8.Гагарин, В.Г. О комплексном показателе тепловой защиты оболочки здания / В.Г. Гагарин, В.В. Козлов // АВОК. – 2010. – № 4. – С. 52-65.

УДК 624.07

Е.С. Кузнецова, А.А. Оскирко

Технико-экономический анализ по расходу стали арочного и сводчатого покрытий

Данная задача рассмотрена на основе результатов, полученных в выпускной квалификационной работе бакалавра «Агропромышленный комплекс полезной площадью 12000 кв.м в городе Арзамас».

Развитию агропромышленного комплекса (АПК) России уделяется большое внимание. Строительство данного комплекса включает в себя множество отраслей, но ядром АПК выступает сельское хозяйство. Круглогодичное выращивание овощей, фруктов, цветов и других растений является актуальной задачей в наше время. Учитывая то, что выращивать культуры в климатических условиях многих районов России в открытом грунте практически невозможно, встает вопрос о строительстве тепличных

193

производств. Так как большинство имеющихся теплиц сохранились с советских времен, а технология выращивания продукции уже устарела, создание крупных комплексов по выращиванию зеленой продукции решит эту проблему. Анализируя состояние АПК, можно утверждать, что строительство тепличных и оранжерейных производств имеет огромный потенциал.

Не менее важным является и вопрос об импортозамещении. Для того чтобы сократить ввоз овощной и цветочной продукции из-за рубежа, необходимо поддерживать и увеличивать строительство тепличных хозяйств на территории нашей страны. Поэтому, проектирование тепличнооранжерейного комплекса в Нижегородской области является актуальной задачей, и стало темой нашей бакалаврской работы (рис.1).

Рис. 1. Фасады теплично-оранжерейного комплекса

Теплично-оранжерейный комплекс разработан под высокомеханизированное и автоматизированное производство по выращиванию, сбору, сортировке и хранению сельскохозяйственной продукции.

Важным является и практичность запроектированных конструкций. В ВКР(б) рассмотрено 2 варианта нестандартных для теплиц и оранжерей стальных покрытий комплекса: арочное и сводчатое, как варианты покрытия с точки зрения металлоемкости.

Основной целью настоящего исследования является техникоэкономический анализ новых конструктивных форм теплиц и оранжерей (альтернативных существующим) с определением более экономичного и рационального решения покрытия.

Обзор технической литературы по теме показал, что привычными для тепличных хозяйств являются арочные формы. Это обусловлено потребностью в равномерном естественном освещении и устойчивостью конструкции к погодным условиям.

Арочное очертание конструкций покрытия оказалось наиболее рационально по форме.

В состав комплекса также вошел оранжерейный блок.

196

В заключении можно сделать следующие выводы. Развитие АПК имеет большие перспективы. Модернизацию овощеводства и растениеводства следует осуществлять по трем направлениям:

технологическое переоснащение отрасли на основе энергоресурсосбережений;

внедрение прогрессивных агротехнологий;

разработка новых экономичных конструктивных форм теплиц.

Список литературы

1.СП 16.13330.2011. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81* : утв. приказом Министерства регионального развития РФ 27.12.2011 : взамен СНиП II-23-81* : дата введ. 20.05.2011 /

Минрегион России. – М.: 2011. – 172с.

2.СП 107.13330.2012. Теплицы и парники. Актуализированная редакция СНиП 2.10.04-85 : утв. приказом Министерства регионального развития РФ

30.06.2012 : взамен СНиП 2.10.04-85 : дата введ. 01.01.2013 / Минрегион России. – М.: 2012. – 23с.

3.РД-АПК 1.10.09.01-14. Методические рекомендации по технологическому проектированию теплиц и тепличных комбинатов для выращивания овощей и рассады : утв. врио директора Департамента научнотехнологической политики и образования Минсельхоза России Вельматовым А.А. 13.08.14.: взамен НТП 10-95 : ввод. в. д. с 01.10.14 / Минсельхоз России.

–М.: 2014. – 36с.

4.Металлические конструкции. Общий курс : учеб. для вузов. / Е. И. Беленя, В. А. Балдин, Г. С. Ведеников [и др.]. – М.: Стройиздат, 1985. – 6-е изд., перераб. и доп. – 560 с.

5.Металлические конструкции. Том 1. Элементы конструкций : учеб. пособие для строит. вузов. / В. В. Горев, Б. Ю. Уваров, В. В. Филлипов [и др.]

–М.: Высш. шк., 1997. – 527 с.

6.Кузнецов, В.В. Металлические конструкции: Справочник проектировщика. Том 1: Общая часть/ В.В.Кузнецов – М., 1998. – 576 с.

УДК 626+627.4

А.А. Курячьев

Проверка возможности существования мерзлой грунтовой защитной дамбы на р. Лене у г. Якутска

На реках севера широко применяют грунтовые оградительные дамбы для защиты от ледохода акваторий портов и судоремонтных предприятий. Дамбы обычно строят талого типа, часто на вечномерзлых основаниях. На практике нередки случаи нарушения их устойчивости [1]. В статье рассмотрена гипотетическая возможность строительства и эксплуатации

197

грунтовой защитной дамбы мерзлого типа на р. Лене в климатических условиях г. Якутска.

Городская протока р. Лены у г. Якутска перекрыта грунтовой дамбой, которая защищает отстаивающийся зимой за ней флот от ледохода, а также от затопления половодьями прибрежную территорию г. Якутска и Якутского речного порта (рис. 1). В периоды межени уровни воды р. Лены стоят ниже подошвы дамбы.

Рис. 1. Схема расположения защитной дамбы в Городской протоке р. Лены у г. Якутска

Основание дамбы сложено вечномерзлым грунтом. Среднегодовая температура воздуха в районе -11,4°С. Дамба талого типа была построена в 1961 г. из песчаного грунта. Длина дамбы около 2 км, высота 5,5 – 11,0 м, ширина по гребню 4 – 6 м, заложение откосов 1:2,5. В 1962 г. дамба претерпела аварию, затем была восстановлена. Находится в удовлетворительном состоянии, но требует реконструкции [1].

Расчетным путем [2] показано, что тело дамбы аналогичного поперечного сечения может быть возведено путем послойного намораживания грунта в течении 120 зимних суток при температуре воздуха минус (15 - 47)°С. В момент окончания возведения (30.III) оно будет иметь температуру около - 10°С. Методом конечных разностей проведен расчет температурного режима дамбы по среднемесячным значениям температур воздуха и воды. Выяснилось, что за год эксплуатации в теле дамбы установится температурный режим, близкий к квазистационарному (рис. 2).

198

Рис. 2. Конструкция и температурный режим грунтовой защитной дамбы мерзлого типа в Городской протоке р. Лены у г. Якутска:

1 – подошва дамбы; 2 – теплоизолирующий слой песчано-гравийного грунта на откосах и гребне; 3 – крепление напорного откоса камнем;

30.III – дата окончания строительства дамбы; показано расчетное температурное поле дамбы в момент окончания ее возведения (30.III) и далее в 1-й год эксплуатации

Таким образом, в климатических условиях района грунтовая дамба высотой до 11 м может быть в период строительства проморожена за счет естественного холода, будет способна воспринять напор и затем эксплуатироваться по мерзлому типу без замораживающей системы.

Список литературы

1.Дегтярев, В. В. Гидротехническое строительство водных путей Якутского транспортного узла / В. В. Дегтярев, Ю. А. Долженко, В. А. Шлычков. – Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2007. – 352 с.

2.Пантелеев, В. Г. Интенсификация промораживания грунтовых гидросооружений естественным холодом / В. Г. Пантелеев, С. В. Соболь, А. А. Огарков. – Гидротехническое строительство, 1991. - № 11. – С. 18-20.

199

УДК 621.577.2

М.Г. Литвиненко

К вопросу применения вертикальных U-образных грунтовых теплообменников тепловых насосов в условиях г. Н. Новгорода

Грунтовые теплообменники предназначены для извлечения тепловой энергии земли и последующей передачи ее к теплообменному оборудованию теплового насоса. Одним из наиболее распространенных решений является применение вертикальных U-образных грунтовых теплообменников, представляющих собой две параллельно проложенные полипропиленовые трубы, соединенные в нижней части [1-3].

Определим основные расчетные параметры вертикального U-образ-ного грунтового теплообменника, расположенного в условиях г. Н. Новгорода. Наиболее подробно методика расчета данных грунтовых теплообменников изложена в работе [4], в соответствии с которой тепловые потоки подающего q1, Вт/м, и обратного трубопроводов q2, Вт/м, U-образного грунтового

где t1, t2, tгр – температура рабочей жидкости в подающем и обратном трубопроводах и грунта на рассматриваемой глубине заложения, °C; Rтр1, Rтр2

– суммарное термическое сопротивление подающего и обратного трубопроводов, м·°C/Вт; Rусл – условное термическое сопротивление, учитывающее взаимное влияние трубопроводов, м·°C/Вт.

Условное термическое сопротивление Rусл, м·°C/Вт, равно:

где h0 – расчетное расстояние от оси трубы до границы грунта и наполнителя (бентонит), м; b – расстояние между трубопроводами, м; λнап – коэффициент теплопроводности наполнителя скважины, Вт/(м·°C).

Суммарное термическое сопротивление теплообменников из полиэтиленовых труб Rтр, м·°C/Вт, составляет:

где Rж, Rст, Rнап – термические сопротивления, соответственно на границе стенки трубы и рабочей жидкости (30 % раствор этиленгликоля), стенки трубы и наполнителя скважины, Вт/(м·°C).

200

Падение температуры грунта tгр на глубине заложения грунтового теплообменника (ниже глубины промерзания) определяется по следующей зависимости [7]:

где tп – температура поверхности грунта, °C; tо – температура грунта на глубине hо, м, tо ≈ 10 °C; hо – глубина, на которой отсутствует влияние

колебаний наружных температур, м, hо = 15 м; hмт – расчетная глубина заложения талого грунта, соответственно, м; hмт – расчетная глубина промерзания грунта, м (согласно СП [8] в г. Н. Новгороде hмт составляет для:

суглинков и глин – 1,45 м; супесей, пылеватых и мелких песков – 1,76 м; песков гравелистых, средней крупности и крупных – 1,89 м; крупнообломочного грунта – 2,2 м).

По зависимостям (1)-(5) в соответствии с методикой [4] нами был определен средний тепловой поток с одного погонного метра qуд, Вт/м, и со скважины в целом qскв, Вт/скв. Расчетные условия: наружный диаметр скважин dскв = 32 мм; глубина заложения l = 60, 70, 80 и 90 м; климатические условия г. Н. Новгорода; рассмотренные типы грунтов: глины и суглинки; супеси; песок; в качестве заполнителя принят бентонит; в качестве рабочей жидкости выбран 30 % раствор этиленгликоля; температурный перепад рабочей жидкости t1 – t2 = 0 – 5 = –5 °C.

Важным показателем, влияющим на общий объем земляных работ при устройстве скважин грунтовых теплообменников, является минимально допустимое расстояние между скважинами (половина рабочего массива грунта) Rскв, м, определяемое по следующей зависимости [4]:

где zот – продолжительность отопительного периода, сут/год, для г. Н. Новгорода zот = 215 сут/год; cp – удельная теплоемкость грунта, Дж/(кг·°C).

Результаты проведенных расчетов грунтовых теплообменников и минимального расстояния между ними приведены в таблицах 1-3, из которых видно, что для данного типа грунтовых теплообменников среднее значение теплового потока с одного метра скважины qуд будет составлять от 10,5 до 20,1 Вт/м. Расчетный тепловой поток с одной скважины находится в интервале qскв

= 628…1807 Вт/скв.

Полученные значения показывают, что в зависимости от глубины скважины на обеспечение 1 кВт тепловой энергии на нужды систем отопления, вентиляции и ГВС в условиях г. Н. Новгорода потребуется в среднем пробурить от одной до двух скважин, размещение которых потребует от 4,9 до 14,5 м2 площади поверхности над рабочим массивом грунта.