10936

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

X Всероссийский фестиваль науки

Сборник докладов

Нижний Новгород

2020

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

X Всероссийский фестиваль науки

Сборник докладов

Нижний Новгород ННГАСУ

2020

ББК 67.91

Публикуется в авторской редакции

X Всероссийский фестиваль науки [Электронный ресурс]: сборник докладов. /Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т; редкол.: А. А. Лапшин, И.С. Соболь, Д.В. Монич, А.А. Смыков [и др.] –Н. Новгород: ННГАСУ, 2020 – 1168 с. 1 электрон. опт. диск (CD-R), ISBN 978-5-528-00426-6

В сборник вошли доклады молодых ученых, магистрантов, студентов ННГАСУ и других вузов, а также учащихся школ и колледжей Нижнего Новгорода и области на X Всероссийском фестивале науки, проводившемся на базе ННГАСУ 14- 15-го октября 2020 г.

ББК 67.91

Редакционная коллегия:

А.А. Лапшин, И.С. Соболь, Д.В. Монич, А.А. Смыков, Е.А. Алешугина, К.В. Голубева, С.М. Гусейнова, Е.А. Дрягалова, В.А. Забелин, Д.И. Кислицын, А.А. Князькова,

Д.А. Кожанов, А.С. Коротин, Е.А. Кочетова, В.Ю. Кузин, Д.А. Ламзин, О.А. Лисина, Д.М. Лобов, А.А. Оскирко, И.А. Самохвалов, М.М. Соколов, Л.В. Урявина,

П.А. Хазов, Е.Н. Хотинская, И.В. Шкода

Науки юношей питают, Отраду старым подают, В счастливой жизни украшают,

В несчастный случай берегут; В домашних трудностях утеха

И в дальних странствах не помеха. Науки пользуют везде:

Среди народов и в пустыне, В градском шуму и наедине, В покое сладки и в труде.

(М.В. Ломоносов)

Уважаемые читатели!

Успех первого в России Фестиваля науки, проведенного в МГУ имени М.В. Ломоносова в 2006 году по инициативе ректора, академика В.А. Садовничего, убедил в необходимости проведения подобных мероприятий ежегодно, и уже в 2007 году при поддержке Правительства Москвы Фестиваль науки стал общегородским событием.

В2011 году Фестиваль науки получил статус Всероссийского и с тех пор проводится при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.

Сегодня Всероссийский Фестиваль науки является крупнейшим научным мероприятием и проходит в 71 регионе России. Площадки Фестиваля дают новые перспективы развития для научных исследований, творческих изысканий и практического применения своих открытий для всех его участников и слушателей. Программа Фестиваля всегда насыщенна

имногогранна, включает и конференции, и лекции, и мастер-классы, и экскурсии, и круглые столы, и выставочные программы. В жизни Фестиваля активно участвуют академии наук, высшие учебные заведения, школы, лицеи, колледжи, научно-исследовательские институты, промышленные предприятия, технические музеи и многие другие, кто неравнодушен к инновационным открытиям и изобретениям.

В2020 году на научной площадке Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета проведен X Всероссийский Фестиваль науки, объединивший ученых и практиков, сотрудников предприятий и организаций, преподавателей, докторантов, аспирантов, студентов и школьников. Региональная площадка этого мероприятия позволила участникам выступить перед многочисленными гостями и слушателями, а также поделиться с ними своими научными достижениями

иоткрытиями во многих областях науки и искусства.

Всероссийский Фестиваль науки всегда был рассчитан на широкую аудиторию и не имел ограничений по возрасту, являясь по своей сути

3

уникальным научным мероприятием, и в этом году проходил по всей стране под лозунгом «Наука 0+».

Интерес к Фестивалю науки на площадке ННГАСУ неизменно растет. Количество участников в этом году превысило 1500 человек. В 2020 году работа Фестиваля велась по секциям:

СЕКЦИЯ «Технические науки».

Научные руководители: Д.А. Кожанов, канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры теории сооружений и технической механики; Д.М. Лобов, старший преподаватель кафедры строительных конструкций; Д.А. Ламзин, канд. техн. наук, доцент кафедры строительных конструкций; В.Ю. Кузин, канд. техн. наук, доцент кафедры отопления и вентиляции А.А. Смыков, ассистент кафедры отопления и вентиляции.

СЕКЦИЯ «Физико-математические науки и механика».

Научные руководители: П.А. Хазов, канд. техн. наук, доцент кафедры теории сооружений и технической механики; И.В. Шкода, ассистент кафедры теории сооружений и технической механики.

СЕКЦИЯ «Информационные технологии».

Научные руководители: Д.И. Кислицын, канд. техн. наук, доцент кафедры информационных систем и технологий; А.С. Коротин, начальник УНПЦ "Кадастр", старший преподаватель кафедры геоинформатики, геодезии и кадастра.

СЕКЦИЯ «Архитектура и дизайн».

Научные руководители: О.А. Лисина, заместитель декана по учебной работе факультета Архитектуры и дизайна, старший преподаватель кафедры Рисунка и живописи; Е.А. Кочетова, старший преподаватель кафедры строительных конструкций; А.А. Оскирко, ассистент кафедры технологии строительства.

СЕКЦИЯ «Учащиеся школ и колледжей».

Научные руководители: М.М. Соколов, канд. техн. наук, доцент кафедры теплогазоснабжения; И.А. Самохвалов, ассистент кафедры строительных конструкций.

СЕКЦИЯ «Экология и природопользование».

Научные руководители: В.А. Забелин, старший преподаватель кафедры техносферной безопасности; С.М. Гусейнова, ассистент кафедры водоснабжения, водоотведения, инженерной экологии и химии.

СЕКЦИЯ «Общественные, гуманитарные, юридические и экономические науки».

Научные руководители: Е.А. Дрягалова, д-р психол. наук, профессор кафедры техносферной безопасности, заведующая лабораторией психофизиологии; А.А. Князькова, сотрудник психологической службы ННГАСУ; Е.Н. Хотинская, учебный мастер лаборатории психофизиологии ФИЭСиС, документовед кафедры ИФПП.

4

СЕКЦИЯ «Стандартизация, контроль качества, инженерная и компьютерная графика».

Научные руководители: К.В. Голубева, канд. техн. наук, доцент кафедры стандартизации, метрологии и управления в технических системах; Л.В. Урявина, инженер отдела лицензирования и аккредитации, старший преподаватель кафедры стандартизации, метрологии и управления

втехнических системах.

СЕКЦИЯ «Наука на иностранном».

Научные руководители: Н.В. Патяева, канд. пед. наук, зав. каф. иностранных языков; Е.А. Алешугина, канд. пед. наук, доцент кафедры иностранных языков; Д.А. Лошкарева, канд. пед. наук, доцент кафедры иностранных языков; Е.Б. Михайлова, канд. пед. наук, доцент кафедры иностранных языков.

Уникальность научного общения в форме фестиваля позволила всем его участникам не просто приобрести опыт публичных выступлений, но и лучше разобраться в специфике проведенных исследований, когда, включаясь в дискуссии необходимо было защищать свои идеи и открытия.

Благодарим преподавателей, педагогов, руководителей работ, докладчиков и организаторов мероприятия за активное участие в научной и научно-исследовательской деятельности!

Желаем Вам, чтобы наука вошла в каждый дом, стала полезным собеседником, помогла в выборе профессиональных целей и позволила сделать новые творческие открытия!

Приглашаем всех принять участие в следующем Всероссийском Фестивале науки!

Совет молодых ученых ННГАСУ

5

М.М. Бодрова

МБОУ «Школа №101 имени Е.Е. Дейч», г. Нижний Новгород, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЯХ

На протяжении последних двух лет, автором были проведены исследования по определению класса экологической безопасности по стандарту «Зеленое строительство» [1] зданий восьми общеобразовательных средних школ, расположенных в различных районах города Нижнего Новгорода.

Расчеты выполнялись по методике, приведенной в стандарте СТО НОСТРОЙ 2.35.4-2011 [1], и представляли собой арифметическую сумму баллов по каждому из критериев, в соответствии с системой оценочных баллов. По результатам проведенных исследований получено, что все объекты исследования имеют класс экологичности «Е», который не соответствуют современным требованиям действующего стандарта «Зеленое строительство» в области экологической безопасности, а одним из мероприятий, позволяющих повысить класс экологической безопасности объектов исследования до класса «D», соответствующего стандарту «Зеленое строительство, является применение возобновляемых (альтернативных) источников энергии [2, 3].

Основными видами возобновляемых источников энергии являются:

-энергия геотермальных вод (геотермальная энрегетика);

-энергия приливов и отливов Мирового океана;

-энергия ветра;

-биоэнергетика (энергия биогаза);

-энергия солнца: получение электрической и тепловой энергии;

-энергия земли и воды: получение тепловой энергии при помощи тепловых насосов.

1. Геотермальная энергетика базируется на использовании природной теплоты Земли. Ресурсы, пригодные для промышленного использования, представляют собой отдельные месторождения геотермальной энергии, сконцентрированной на доступной для разработки глубине, имеющие определенные объемы и температуру. В Российской Федерации долина гейзеров находится на территории Камчатского края Российской Федерации. Использование теплоты геотермальной энергии

7

широко распространено в Исландии (до 60 % энергетики). Преимуществом использования геотермальной энергии является ее дешевизна, недостатки –

внашей стране встречается крайне редко.

2.Энергия приливов и отливов – ритмичное движение морских вод вызывают силы притяжения Луны и Солнца. Для использования приливной энергии наиболее подходящими можно считать такие места на морском побережье, где приливы имеют большую амплитуду, а контур и рельеф берега позволяют устроить большие замкнутые «бассейны». В Российской Федерации энергия приливов и отливов практически не используется ввиду ограниченности проживания людей на берегах Мирового океана. Использование энергии приливов и отливов широко распространено в Новой Зеландии, Австралии и странах Океании (более 40 % энергетики). В качестве недостатков следует отметить: дорогая инженерная инфраструктура и обязательное наличие доступа к океану.

3.Ветроэнергетика – отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании энергии ветра вследствие деятельности солнца. К началу 2019 г. общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 432 ГВт и превзошла суммарную установленную мощность атомной энергетики. Обязательным условием получения ветровой энергии является размещение ветрогенераторов в степной равнине или на морском побережье, где ветер имеет постоянную скорость и повторяемость. На территории Российской Федерации энергию ветра используют с 1931 года (Крымская станция). Ветряная энергия составляет более 50 % энергетики Нидерландов. К недостаткам можно отнести обязательное наличие крупных потребителей электроэнергии и равнинной местности, что, как правило, происходит вдали от больших городов.

4.Биогаз – газ, получаемый при брожении органической биомассы под воздействием бактерий при определенных технологических условиях. Получаемый в данном процессе биогаз используется в качестве первичного топлива при получении тепловой и электрической энергии.

Преимущества использования биогаза: рациональная утилизация органических отходов; неистощимость сырьевых запасов; небольшое количество углекислого газа; бесперебойная и эффективная работа биогазовых установок; в отличие от солнечных коллекторов или ветряков, производство биогаза никак не зависит от внешних условий; получение высококачественного удобрения. К основным недостаткам использования биогаза можно отнести: сложность и высокую капитальную стоимость инженерного оборудования, а также практическую невозможность использования в городских условиях.

5.Гелиоэнергетика – направление энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Производство энергии с помощью солнечных

8

электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.

5.1.Электрическую энергию получают при помощи фотоэлементов, основное производство которых находятся в США и Китае. Преимущества таких гелиосистем: перспективность, доступность и неисчерпаемость; полная безопасность для окружающей среды. К недостаткам следует отнести: зависимость от погоды и времени суток; несовпадение периодов выработки энергии и потребности в энергии; нерентабельность в высоких широтах, необходимость аккумуляции энергии; высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов; необходимость периодической очистки отражающей/поглощающей поверхности от загрязнения.

5.2.Солнечный вакуумный коллектор обеспечивает сбор солнечного излучения в любую погоду, практически вне зависимости от внешней температуры. Оборудование устанавливается на крыше или наружной стене здания и трансформирует солнечную энергию в тепловую на нужды отопления и горячего водоснабжения. Преимущества солнечных коллекторов: высокая эффективность; возможность достижения высоких значений КПД; невысокая масса; простота конструкции; относительная дешевизна; простота монтажа. Недостатки: уязвимость к отрицательным температурам; высокая зависимость от облачности и ветра; пониженный срок эксплуатации; удовлетворительная работа только в низких широтах.

6. Энергия земли и воды: получение тепловой энергии при помощи тепловых насосов. Устройство для отбора тепловой энергии от земли или воды в холодный период года называется тепловым насосом. Геотермальный тепловой насос в качестве первичного источника теплоты использует энергию земли или энергию воды. На 1 затраченный киловатт электрической энергии при помощи теплового насоса можно получить до 3,5 кВт тепловой энергии, что делает его применение весьма перспективным.

К преимуществам тепловых насосов следует отнести: экономичность; малые эксплуатационные затраты; помещений и повышается уровень пожарной безопасности; возможность переключения с режима отопления зимой на режим кондиционирования летом; надежность; компактность и бесшумность. Основные недостатки: большая первоначальная стоимость оборудования; необходимость сложного и дорогого монтажа внешних подземных или подводных теплообменных контуров; сравнительно низкая температура нагреваемой воды, в большинстве не более +50 °С ÷ +65 °С.

Проведенные исследования критериев выбора возобновляемых источников энергии позволяют автору сделать следующие выводы.

1. Установлено, что в климатических условиях Нижегородской области, наиболее перспективным в качестве возобновляемых источников энергии является использование водяных и грунтовых тепловых насосов.

9