11046
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
IX Всероссийский фестиваль науки Сборник докладов
Том 1
Нижний Новгород
2020
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
IX Всероссийский фестиваль науки Сборник докладов
Том 1
Нижний Новгород ННГАСУ
2020
ББК 67.91
Публикуется в авторской редакции
IX Всероссийский фестиваль науки [Электронный ресурс]: сборник докладов в 2-х томах. Том 1. / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т; редкол.: А.А. Лапшин, И.С. Соболь, Д.В. Монич [и др.] – Н. Новгород: ННГАСУ, 2020 – 576 с. 1 электрон. опт. диск
(CD-R), ISBN 978-5-528-00372-6; 978-5-528-00373-3.
В сборник вошли доклады молодых ученых, магистрантов, студентов ННГАСУ и других вузов, а также учащихся школ и колледжей Нижнего Новгорода и области на IX Всероссийском фестивале науки, проводившемся на базе ННГАСУ 23 – 24-го октября 2019 г.
ББК 67.91
Редакционная коллегия:
А.А. Лапшин, И.С. Соболь, Д.В. Монич, Н.Д. Жилина, Д.А. Кожанов, Е.А. Дрягалова, Д.М. Лобов, А.А. Смыков, П.А. Хазов, В.А. Забелин, Л.В. Урявина, К.В.
Голубева, А.А. Умяров, А.С. Коротин, С.М. Гусейнова, Д.А. Ламзин, М.М. Соколов, В.Ю. Кузин
ISBN 978-5-528-00372-6; |
© ННГАСУ, 2020 |
ISBN 978-5-528-00373-3 |
|
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 и многогранна, 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.
В2019 году на научной площадке Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета проведен XI 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 600 человек. В 2019 году работа Фестиваля велась по секциям:
СЕКЦИЯ «Технические науки».
Научные руководители: Д.М. Лобов, старший преподаватель кафедры строительных конструкций; Д.А. Ламзин, канд. техн. наук, доцент кафедры строительных конструкций, А.А. Смыков, аспирант кафедры отопления и вентиляции; П.А. Хазов, канд. техн. наук, доцент кафедры теории сооружений и технической механики; В.Ю. Кузин, канд. техн. наук, доцент кафедры отопления и вентиляции; А.С. Коротин, начальник УНПЦ "Кадастр", старший преподаватель кафедры геоинформатики, геодезии и кадастра.
СЕКЦИЯ «Общественные, гуманитарные, юридические и экономические науки».
Научные руководители: Е.А. Дрягалова, д-р психол. наук, профессор кафедры техносферной безопасности, заведующая лабораторией психофизиологии; В.А. Забелин, старший преподаватель кафедры техносферной безопасности; Д.А. Кожанов, канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры теории сооружений и технической механики.
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 в технических системах.
СЕКЦИЯ «Учащиеся школ и колледжей».
Научные руководители: М.М. Соколов, канд. техн. наук, доцент кафедры теплогазоснабжения; Д.А. Довгопол, руководитель Центра профориентации и маркетинга образовательной деятельности УДПМ.
СЕКЦИЯ «Экология и природопользование».
Научные руководители: О.В. Кащенко, канд. техн. наук, доцент кафедры водоснабжения, водоотведения, инженерной экологии и химии; С.М. Гусейнова, ассистент кафедры водоснабжения, водоотведения, инженерной экологии и химии; А.А. Умяров, выпускник кафедры водоснабжения, водоотведения, инженерной экологии и химии.
СЕКЦИЯ «Архитектура и дизайн».
Научные руководители: Н.А. Донцова, магистрант кафедры архитектуры, М.В. Юдина, ассистент кафедры ландшафтной архитектуры и садово-паркового строительства, А.В. Коробова, магистрант кафедры ландшафтной архитектуры и садово-паркового строительства.
4
СЕКЦИЯ «Наука на иностранном».
Научные руководители: Е.А. Алешугина, канд. пед. наук, доцент кафедры иностранных языков, Д.А. Лошкарева, канд. пед. наук, доцент кафедры иностранных языков Н.В. Патяева, канд. пед. наук, зав. каф. иностранных языков, Н.Ф. Угодчикова, канд. филол. наук, профессор кафедры иностранных языков, Т.А. Саркисян, старший преподаватель кафедры иностранных языков, Е.Б. Михайлова, канд. пед. наук, доцент кафедры иностранных языков, Е.В. Карцева, 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
ОТКРЫТИЕ IX ВСЕРОССИЙСКОГО ФЕСТИВАЛЯ НАУКИ
ПЛЕНАРНЫЕ ДОКЛАДЫ
И.М. Бодрова
МБОУ «Школа № 101», г. Нижний Новгород, Россия
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ, ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ ЖИЛОГО ФОНДА
В настоящее время в нашей стране предъявляются повышенные требования к повышению энергетической эффективности [1] и эксплуатационной надежности систем обеспечения параметров микроклимата гражданский зданий, в особенности, многоквартирных жилых домов (МЖД). Значения нормативного воздухообмена регламентируются требованиями СП 54.13330.2011 «Здания жилые многоквартирные» [2] и составляют: в жилых комнатах 3 м3/ч на 1 м2 пола (минимальное обеспечение притока); в газифицированных кухнях 100 м3/ч (вытяжка); в кухнях с электроплитами 60 м3/ч (вытяжка); в санузлах и ванных комнатах 25 м3/ч (вытяжка).
Однако, существующие системы естественной приточно-вытяжной вентиляции в 99 % случаев не обеспечивают значения нормативного воздухообмена, что в конечном итоге приводит к повышению уровня сезонной заболеваемости проживающих, нарушению параметров микроклимата и воздушно-теплового режима жилых помещений, дискомфорту.
Проведенные ранее (в зима 2018-2019 гг.) экспериментальные исследования обеспеченности воздухообмена в трех квартирах различной площади, расположенных в различных районах г. Н. Новгорода, показали, что фактический воздухообмен в холодный период года составляет от 14 до 46 % от нормативных (расчетных) значений при открытых окнах квартир и от 6 до 11 % – при закрытых окнах квартир.
Автором разработана концепция и предложена принципиальная схема устройства механической вентиляции в многоквартирных жилых домах, представленная на рисунке 1. Главным отличием от существующих «традиционных» естественных систем вентиляции является наличие приточных и вытяжных вентиляторов в качестве устройств побуждения движения воздуха, а также обеспечение предварительной фильтрации и нагрева подаваемого наружного приточного воздуха. Это позволяет добиться круглогодичного обеспечения проживающих в квартирах людей
6
кислородом в нормативном количестве, тем самым существенно снизить общий и сезонный уровень сезонной заболеваемости, однако при эксплуатации механической системы вентиляции возрастают коммунальные платежи за электроэнергию на общедомовые нужды.
Рисунок 1 – Принципиальная схема устройства механической вентиляции в многоквартирных жилых домах: 1 – заслонка; 2 – фильтр; 3 – воздухонагреватель; 4 – вентилятор; 5 – шумоглушитель; 6 – приточная решетка; 7 – вытяжная решетка; 8 – приточный воздуховод; 9 – вытяжной воздуховод
Основной концепцией проведения исследований по энергосбережению и повышению энергетической эффективности является утилизация теплоты удаляемого системами вытяжной вентиляции загрязненного теплого воздуха из квартир и ее вторичное использование в системе централизованной приточной вентиляции, что позволяет снизить общее потребление теплоты. Проведем сравнительный анализ трех наиболее часто применяемых устройств по утилизации теплоты удаляемого вытяжного воздуха: пластинчатый рекуператор; роторный рекуператор; рекуператор с промежуточным контуром теплоносителя.
1) Пластинчатый рекуператор [3]. Принцип работы: теплообмен осуществляется за счет передачи теплоты через поверхности металлических пластин при противоточном движении приточного и вытяжного воздуха. К преимуществам использования пластинчатых рекуператоров можно отнести: высокий коэффициент теплотехнической эффективности до 80 %; отсутствие подвижных деталей; компактность; относительную дешевизну; удобство обслуживания; к недостаткам – необходимость пересечения приточного и вытяжного воздуховодов и возможность обмерзания и обледенение пластин в зимний период года.
7
2)Роторный рекуператор [3]. Принцип работы: теплообмен от нагретого воздуха холодному осуществляется через вращающийся ротор, который состоит из набора тонких пластин большой площадью поверхности. Преимущества: сравнительно очень высокий коэффициент теплотехнической эффективности (до 90 %); компактные размеры; возможность регулировать скорость вращения теплообменника, что позволяет регулировать подачу тепла; недостатки – необходимость пересечения приточного и вытяжного воздуховодов; возможность обмерзания и обледенение ротора в зимний период года; высокая стоимость; сложность обслуживания.
3)Рекуператор с промежуточным контуром теплоносителя [3]. Принцип работы представлен на рисунке 2. Преимущества: компактные размеры; дешевизна; отсутствие необходимости пересечения приточного и вытяжного воздуховодов; недостатки – сравнительно низкий коэффициент теплотехнической эффективности; возможность обмерзания и обледенение теплообменника в зимний период года.
Рисунок 2 – Принципиальная схема устройства отбора теплоты в системе приточно-вытяжной вентиляции: 1 – приточный и вытяжной теплообменники; 2 – циркуляционный насос; 3 – термометр; 4 – расширительный бак; 5 – обратный клапан; 6 – подпиточный насос; 7 – подпиточный насос; 8 – трехходовой кран с электроприводом; 9 – линия заполнения этиленгликоля; 10, 11 – направление движения приточного и вытяжного воздуха
Несмотря на низкий коэффициент теплотехнической эффективности (35…40 %), реализация предлагаемого способа снижения энергопотребления жилых домов возможна при использовании систем рекуперации с промежуточным теплоносителем (этиленгликолем), принципиальная схема которого представлена на рисунке 3.
Основными преимуществами предлагаемой схемы повышения энергетической эффективности и эксплуатационной надежности вентиляции многоквартирного жилого дома являются: круглогодичное нормативное обеспечение жилых помещений квартир наружным
8
обработанным воздухом; воздухообмен в помещениях не зависит от человека: для проветривания жильцам не надо открывать окна и форточки; утилизация (вторичное использование) до 40 % теплоты удаляемого вытяжного воздуха; значительное снижение коммунальных платежей, что имеет несомненный положительный социальный эффект; снижение заболеваемости проживающих в квартирах людей аллергическими и простудными заболеваниями.
Рисунок 3 – Принципиальная схема устройства утилизации теплоты удаляемого воздуха: 1 – трубопроводы с этиленгликолем; 2 – насос; 3, 4 – теплоотдающий и теплоизвлекающий теплообменники
Нельзя не отметить несомненный экологический эффект при применении энергосберегающий установок приточно-вытяжной вентиляции. При сгорании природного газа, кроме полезно используемой теплоты, образуется углекислый газ, являющийся наиболее экологически опасным, т.к. его скопление в атмосфере приводит к крайне негативному явлению «парникового эффекта».
Применение в городских условиях установок во вторичному использованию теплоты, в том числе и рассматриваемых автором систем приточно-вытяжной вентиляции с теплообменными аппаратами с промежуточным контуром теплоносителя – этиленгликоля, вносит огромный вклад в повышение экологической безопасности как страны, так и всей нашей планеты и снижает угрозу глобального потепления вследствие возникновения «парникового эффекта».
Литература 1. Федеральный закон от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об
энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о
9