CC BY
45
Список литературы:
1. Мышляев Л.П., Авдеев В.П., Марченко Ю.Н. Синтез регуляторов при наличии распределенных каналов управления с различными запаздываниями // Изв. вузов. Черная металлургия. - 1987. - № 8. - С. 128-133.
2. Ищенко А.Д. Статистические и динамические свойства агломерационного процесса. - М., Металлургия, 1972. - 320 с.
3. Рэй У Методы управления технологическими процессами. - М., Мир, 1983. - 368 с.
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ, ОКАЗЫВАЮЩИХ ВЛИЯНИЕ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ НАДЁЖНОСТЬ
И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ МНОГОСЛОЙНЫХ ТЕПЛОЭФФЕКТИВНЫХ НАРУЖНЫХ СТЕН ЗДАНИЙ
© Панской П.А.*, Яковлев С.Г.*
Тверской государственный технический университет, г. Тверь
В статье проведён анализ влияния основных факторов, влияюшдх на эксплуатационную надёжность и долговечность многослойных тепло-эффективных наружных стен зданий на основе штучных материалов, рассмотрено влияние каждого из семи элементов данного типа стен. Сделаны основные выводы по обеспечению надлежащей эксплуатационной надёжности.
В России в силу начального этапа применения многослойных тепло-эффективных стен их эксплуатационная надёжность и долговечность малоизученны. При этом теплоэффективные наружные стены не всегда доступны для наблюдения в процессе эксплуатации за техническим состоянием отдельных элементов и стен в целом.
Выполним анализ влияния основных факторов на эксплуатационную надёжность отдельных элементов трёхслойных теплоэффективных наружных стен на основе штучных материалов с прогнозной оценкой долговечности таких стен.
Трёхслойная теплоэффективная наружная стена - это многоэлементная конструкция, состоящая из семи элементов:
- внутренний несущий слой;
- теплоизоляционный слой;
- облицовочный слой;
- гибкие связи;
* Доцент кафедры «Конструкции и сооружения», кандидат технических наук, доцент.
* Доцент кафедры «Конструкции и сооружения».
- воздушная прослойка, исполняющая вентиляционную и дренажную функции;
- опорный столик под облицовочный слой;
- водоотводящий фартук (флашинг) над опорным столиком для отвода конденсационной влаги из межслоевого пространства.
Наличие семи элементов делает данный тип кладки стен более уязвимой с точки зрения общего количества факторов, оказывающих влияние на эксплуатационную надёжность и долговечность отдельных элементов и стены в целом.
Работоспособность и долговечность внутреннего слоя в этой конструкции наружной стены весьма высока и превосходит эти показатели для мо-нослойных стен. Предопределяется это тем важнейшим обстоятельством, что внутренний слой в течение всего срока эксплуатации объекта, будучи блокированным полномерным слоем теплоизоляции, находится в комфортном режиме положительных температур. Материал внутреннего слоя не подвергается поверхностному замачиванию и осушению, циклическому замораживанию и оттаиванию в переходные периоды года. Точка росы, как правило, в данном случае находится в слое теплоизоляции (минераловатная теплоизоляция, пенополистирол), а стена не накапливает влагу в годовом цикле и не получает дополнительного увлажнения в зимнем цикле, т.е. не ухудшает своих теплотехнических свойств во времени. Единственным негативным фактором для конструкционного (штучного) материала стены, эксплуатирующегося в позитивных условиях, остается физическое старение. Безотказность (сохранение работоспособности) материала внутреннего слоя для всех видов стеновых материалов в данном случае будет превосходить нормативный срок службы здания.
В существенно более тяжёлых условиях эксплуатируется облицовочный слой трёхслойной стены на основе тех же стеновых материалов. Для этого сравнительно тонкого слоя (120 мм - для силикатного и керамического кирпича) характерно поверхностное и даже на всю глубину периодическое замачивание-осушение от действия дождя, сочетающееся с циклическим замораживанием-оттаиванием в переходные периоды года «осень-зима», «зима - весна». При использовании облицовочных штучных материалов с невысокой морозостойкостью (Р15 - F25) безотказность облицовки стен может оказаться ниже нормативного срока в пределах 30-40 лет.
Можно оценивать два вышеназванных элемента трёхслойной стены на основе штучных стеновых материалов - внутренний слой и облицовку - как ремонтнопригодные. Оба элемента достаточно доступны для наблюдения за состоянием и обнаружением локальных повреждений, приспособлены для ремонта и устранения повреждений и дефектов.
Теплоизоляционный слой на основе беспрессового самозатухающего пенополистирола марки ПСБС толщиной 120-150 мм (в климатических ус-
ловиях Тверского региона), должен быть выполнен в виде непрерывного экрана, не формировать разрывов в цикле эксплуатации вследствие усадки, термических деформаций, должен быть плотно прижат к внутреннему слою и не терять устойчивости (не расстраиваться). Наконец, сам пенополисти-рол должен обладать умеренным старением и обеспечивать продолжительный срок службы. В идеале этот срок службы должен соответствовать нормативному сроку службы всего здания, т.к. замена утеплителя сопряжена с низкой ремонтопригодностью облицовочного слоя, гибких связей, и в том числе, по этим причинам, низкой ремонтопригодностью самого слоя.
Теплоизоляционный пенополистирольный экран в составе трёхслойной стены формируется из отдельных плоских листов, которые устанавливаются вперевязку на ряды гибких связей, служащие опорами для яруса слоя теплоизоляции и прижимаются к внутреннему слою трёхслойной стены прокладками толщиной, равной воздушной прослойке.
Можно ожидать, что современный беспрессовый пенополистирол в составе теплоэффективной стены с нормально функционирующей вентилируемой прослойкой имеет работоспособность в течение 60-80 лет. Выдержанный пенополистирол является безусадочным материалом.
В отличие от пенополистирола, при применении в качестве теплоизоляционного слоя базальтоволоконных и стекловолоконных плит следует считаться с усадкой материалов во времени и их осадкой при увлажнении, т.к. даже при минимальном увлажнении материал утяжеляется и осаживается, что может приводить к формированию горизонтальных разрывов в теплоизоляционном экране и значительному снижению теплоэффектив-ных свойств наружной стены.
В целом, следует обратить внимание на низкую доступность для наблюдения за состоянием слоя теплоизоляции в структуре трёхслойных стен. Ответ, в какой-то мере, могут дать лишь результаты тепловизионного обследования.
Гибкие связи в структуре трёхслойной стены на основе штучных стеновых материалов практически недоступны для наблюдения за их состоянием и малоремонтопригодны. При их отказе из-за коррозионного поражения оцинкованных стальных связей при низком качестве оцинковки, работающей в контакте с периодически увлажняемым утеплителем, в особенности с минеральной ватой с повышенным влагопоглощением, возможно обрушение облицовочного слоя со всеми вытекающими последствиями.
В конструкциях трёхслойных стен недостатки традиционных решений опорных столиков из уголковой стали с их поэтажным расположением и поэтажным опиранием яруса облицовки связаны с высокой трудоёмкостью возведения наружных стен и с необходимостью обеспечения их надёжной защиты в противокоррозионном отношении. Последнее необходимо не только в целях обеспечения долговечности наружной стены на уровне нормативного срока службы здания, но и в целях предотвращения загрязнения
фасада здания от следов коррозии металла, образование которых становится неизбежным в случае повреждения и отказа антикоррозионной защиты в процессе эксплуатации. Опорный столик в металле контактирует с конден-сатной влагой в уровне водоотводящих фартуков, работоспособность которых со временем расстраивается, что способствует коррозии металлических опорных столиков (особенно при механических повреждениях антикоррозионного покрытия на монтаже).
По результатам выполненного анализа в таблице 1 представлены характеристики теплоэффективной трёхслойной наружной стены на основе штучных стеновых материалов по параметрам эксплуатационной надёжности и долговечности.
Таблица 1
Характеристики теплоэффективной трехслойной наружной стены на основе штучных стеновых материалов по параметрам эксплуатационной надёжности и долговечности
№ п/п Наименование элемента стены Факторы, оказывающие влияние на эксплуатационную надёжность и долговечность отдельных элементов стены Безотказность (сохранение работоспособности) до проведения капитального ремонта, лет
1 Внутренний несущий слой: - керамический кирпич; - силикатный кирпич - физическое старение и деструкция материала в течение длительного времени (не менее нормативного срока службы) 150-300 100-150
2 Теплоизоляционный слой: - пенополистирол беспрессовый; - полужесткие базальтоволокон-ные плиты; - полужесткие стекловолокон-ные плиты. - старение полимеров (пенополи-стирол, синтетические связующие для базальтоволоконных и стекловолоконных плит); - деструкция в силу старения и перекристаллизационных процессов минеральных волокон утеплителя; - деструкция в силу увлажнения и размораживания поверхностных слоев утеплителя 60-80 80-100 80-100
3 Облицовочный слой на основе: - керамического кирпича; - объемно-окрашенного силикатного кирпича. - деструктивные процессы при замачивании - осушении от действия атмосферных осадков; - то же при замораживании - оттаивании в переходные периоды «осень - зима», «зима - весна» 150-200 60-100
4 Гибкие связи: - металлические из коррозион-ностойкой легированной стали; - металлические оцинкованные; - базальтопластиковые; - стеклопластиковые. - нет - отказ защиты и коррозия металла от действия влаги - нет - нет 40-80 40-80 80-120 80-100
Продолжение табл. 1
№ п/п Наименование элемента стены Факторы, оказывающие влияние на эксплуатационную надёжность и долговечность отдельных элементов стены Безотказность (сохранение работоспособности) до проведения капитального ремонта, лет
5 Воздушная прослойка, исполняющая вентиляционную и дренажную функции - отказ функций вентиляции и дренирования вследствие засорения отверстий в облицовочном слое
6 Опорный столик под облицовочный слой: - из оцинкованной фасонной (уголковой) стали; - из железобетона. - отказ защиты и коррозия металла от действия влаги; - размораживание бетона, выщелачивание и карбонизация бетона защитного слоя и коррозия арматуры 60-80 80-120
7 Водоотводящий фартук (фла-шинг) над опорным столиком для отвода конденсационной влаги из межслоевого пространства - старение и повреждение вследствие недостаточной морозостойкости материала флашинга 10-80
Согласно данным табл. 1, этот тип теплоэффективной стены при её надлежащем исполнении в цикле монтажа с использованием качественных материалов (утеплители, гибкие связи, флашинг и др.) является надёжным в эксплуатационном отношении на протяжении не ниже 40-60 лет по всей совокупности элементов стены, что обеспечивает периодичность капитальных ремонтов наружных стен зданий в нормальных условиях эксплуатации выше нормативной - 25 лет для каменных стен из штучных стеновых материалов.
Также одним из основных факторов, влияющих на эксплуатационную надёжность трёхслойных теплоэффективных наружных стен в целом, является так называемый «человеческий фактор». Монтаж утеплителя, устройство воздушного зазора, монтаж гибких связей - весь комплекс этих работ становится определяющим для качественного исполнения конструкции стены (рис. 1-3).
Рис. 1. Некачественный монтаж утеплителя
Рис. 3. Отсутствие вертикальных диафрагм
Ненадлежащее исполнение стен на стадии монтажа с применением некачественных материалов (минераловатные утеплители с повышенным во-допоглощением, стальные гибкие связи при некачественной и недолговечной антикоррозионной защите, недолговечный материал для флашинга, опорный столик под облицовочный слой из уголковой стали с неполноценной антикоррозионной защитой) создаёт большие проблемы и связано с большими материальными затратами при проведении предстоящего ремонта ввиду низкой ремонтопригодности этих элементов стены.
Таким образом, по результатам проведённого анализа можно сделать вывод, что обеспечение надёжности в эксплуатационном отношении на протяжении не ниже 40-60 лет данного типа теплоэффективных стен должно достигаться за счёт применения качественных материалов, квалифицированных кадров и строгого надзора при монтаже.
Список литературы:
1. Александровский С.В. Долговечность наружных ограждающих конструкций. - М.: НИИСФ РААСН, 2004. - 332 с.
2. Ананьев А.И., Лобов О.И., Можаев В.П., Вязовченко П.А. Фактическая и прогнозируемая долговечность пенополистирольных плит в наружных ограждающих конструкциях зданий // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2003. - № 10. - С. 16-17, № 11. - С. 14-15.
3. Ищук М.К. Российский опыт возведения наружных стен с лицевым слоем из кирпичной кладки // Технологии строительства. - 2009. - № 2. -С. 28-37.
4. Ищук М.К. Дефекты наружных стен из многослойной кладки // Интеграл. - 2001. - № 1. - С. 20-22.
ПРИМЕНЕНИЕ БИОГАЗА В ДВС
© Петров Н.В.*
Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова,
г. Якутск
Приведены причины применения биогаза в ДВС. Проанализированы причины ухудшения показателей работы ДВС. Предложен механизм для обеспечения эффективного сгорания биогазовоздушных смесей.
Причинами, сдерживающими использование биогаза в качестве моторного топлива в Российской Федерации являются:
1. Прогорание выпускных клапанов;
2. Низшая теплота сгорания биовоздушных смесей, а соответственно и худшие технико-экономические показатели работы двигателей, при простой замене бензинов биогазом потери мощности М(е) достигают 20-22 %, а экономичности до 25 %;
3. Меньшая скорость сгорания биосмесей, а в итоге этого - растягивание процесса сгорания на такт расширения и, как результат, уменьшение М(е) и увеличение удельного эффективного расхода топлива, g(e) (или уменьшение эффективного КПД);
4. Низшая температура самовоспламенение, а отсюда затрудненный запуск ДВС, особенно при низких температурах.
Так как биогаз имеет большое значение октанового числа (ОЧ равно 126), что открывает возможность для устранения отмеченных выше недостатков.
Решение этих недостатков в значительной степени зависит от глубины научного понимания проблемы и выбора наиболее рационального пути ее решения. Для этого должны быть проведены экспериментальные работы основных протеканий процессов в ДВС при работе на биогазе, и конструктивных регулировочных работ. Это будет основной целью данной работы [1].
* Ассистент кафедры «Машиноведение», аспирант.
