CC BY
51
определением условий обеспечения заданных свойств материалов. Кинетические и термодинамические характеристики, полученные с помощью концептуального калориметрического анализа, могут использоваться в новых информационных технологиях и экс-
пертных системах, поскольку их основой являются базы знаний о кинетике гетерогенных реакций гидратации и структурообразования в дисперсных системах типа вяжущее - вода [6].
Библиографический список
1. Кузнецов В.И., Зайцева З.А. Химия и химическая технология. Эволюция взаимосвязей. М.: Наука, 1984. 295 с.
2. Slockhausen N. Darner H., Zech I., Setier MJ. Unter-suchung von Gefriervorgangen in Zementstein mit Hilfe der DTA // Cem. Conor. Res. 1979. V. 9. P. 783-785.
3. Beddoe R.E. Setier MJ. Phase Transformations of Water in Hardened Cement Paste a Low-Temperature DSC Investigation // Cem. Concr. Res. 1990. V. 20, P. 236-242.
4. Brun M., Lallemand A., Quinson J.F., Eyrand C. Pore Structure and Properties of Materials // J. Chem. Phys. 1973. № 6. P. 37-43.
5. Ушеров-Маршак А.В. Тепловыделение цемента. M.: ВНИИЭСМ, 1980. 68 с.
6. Geofrey J.O., Clifton J.K. Fommershein J.M. et al. Implication of Computer-Based Simulation Models, Expert Cement Research // Ceramic Bulletin. V. 67. № 8. (USA).
УДК 621.1
К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
H.П.Сигачев1, Л.И.Елисеева2, М.В.Востриков3, Я.В.Клочков4
I,3,4Забайкальский институт железнодорожного транспорта, 672040, г. Чита, ул. Магистральная, 11.
2Читинский государственный университет, 672039, г. Чита, ул. Александрово-Заводская, 30.
Рассматриваются вопросы повышения теплоустойчивости зданий при аварийном отключении системы теплоснабжения. Созданная имитационная модель позволяет найти оптимальное решение по выбору ограждающих конструкций. Рассмотрен вопрос увеличения времени остывания здания до критических значений температур. Ил. 3. Библиогр. 6 назв.
Ключевые слова: теплоустойчивость; имитационное моделирование; энергобезопасность; энергоэффективность.
ON THE ISSUE TO INCREASE THE ENERGY EFFICIENCY OF BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS N.P. Sigachev, L.I. Eliseeva, M.V. Vostrikov, Ya.V. Klochkov
Trans-Baikal Institute of Railway Transport, 11, Magistralnaya St., Chita, 672040. Chita State University,
30, Alexandrovo-Zavodskaya St., Chita, 672039.
The authors deal with the issues of improving building heat resistance during an emergency cut-out of the heating system. The created simulation model allows to find an optimal solution for the choice of enclosures. The authors consider the question of increasing the cooling time of a building to critical temperature values. 3 figures. 6 sources.
Key words: thermal resistance; simulation; energy safety; energy efficiency.
В настоящее время все больше внимания уделяется безопасности и энергоэффективности зданий и сооружений [1,2]. Наряду со строительством новых зданий в соответствии с принятыми федеральными законами, в Российской Федерации значительная часть жилищного фонда эксплуатируется более четверти века. Современные инженерно-технические решения позволяют практически полностью восстановить эксплуатируемый объект, а в некоторых случаях
улучшить его характеристики. Найти оптимальный вариант решения сложной многофакторной задачи обеспечения микроклимата невозможно без комплексного подхода к оценке особенностей природно-климатических воздействий, архитектурно-планировочных решений, теплоизоляционных свойств ограждающих конструкций, режима работы систем отопления, вентиляции и кондиционирования, возможностей автоматизации инженерных систем здания
1Сигачев Николай Петрович, доктор технических наук, профессор, директор. Sigachev Nikolay Petrovich, Doctor of technical sciences, professor, Director.
2Елисеева Людмила Ионовна, ведущий инженер проектно-технологического бюро. Eliseeva Lyudmila lonovna, leading engineer of design and technological bureau.
3Востриков Максим Викторович, старший преподаватель кафедры электроснабжения. Vostrikov Maxim Viktorovich, senior lecturer of the chair of Power Supply.
4Клочков Яков Владимирович, студент. Klochkov Yakov Vladimirovich, student.
и, как следствие, его энергетической безопасности [4].
В настоящее время существует целый спектр компьютерных программ, позволяющих в той или иной мере решать поставленные задачи:
1. Программа DOE-2 (проектирование систем климатизации зданий). Позволяет определять почасовой расход энергии зданием, давать оценку здания в энергетическом отношении с учетом часовых показателей погоды (температура, скорость и направление ветра, солнечная радиация), систем климатизации и многих других факторов.
2. Программа THERM (моделирование процессов теплопередачи). Позволяет создавать двухмерные модели процесса теплопередачи светопрозрач-ными ограждающими конструкциями.
3. Программа SPARK (моделирование тепловых систем). Позволяет отслеживать изменения в имитируемых тепловых системах с минимально возможным шагом времени, равным 1 минуте.
4. Программа РОК (моделирование температурных полей). Позволяет рассчитывать теплотехнические неоднородные ограждающие конструкции в части средних температур внутренней и наружной поверхностей, сопротивления теплопередаче, факта накопления влаги в конструкции.
5. Программа СОО1. (расчет теплового баланса). Позволяет производить расчеты тепловой нагрузки объекта при установившемся тепловом режиме, средней внутренней температуре объекта, времени установления внутренней температуры объекта при наличии и отсутствии теплоснабжения.
Целью данного исследования является определение степени влияния конструктивных факторов как отдельных элементов, так и всей оболочки здания в целом на состояние микроклимата и его энергетическую безопасность.
Для реализации поставленных задач была создана математическая модель здания, в которой учтены
параметры микроклимата помещения, систем отопления, объемно-планировочных решений и ограждающих конструкций. Имитационная модель позволяет учесть суточные колебания температур наружного воздуха и определить следующие параметры: температуру внутреннего воздуха в помещении, температуру теплоносителя в системе отопления, величину теп-лопотерь здания, время остывания здания до критического значения.
Расчет производился на основании введения в программируемую оболочку следующей системы исходных уравнений:
Gnp Jnp - Geumhum + Q1 + Q2 + Q3 +
(1)
+04+а + а+а=о,
где Опр - расход приточного воздуха, кг/с; I - энтальпия приточного воздуха, Дж/кг; Овыт - расход вытяжного воздуха, кг/с; 1ытт - энтальпия вытяжного воздуха, Дж/кг; - 07 - мощность, поступающая: - от наружных стен, Вт; 02 - от внутренних стен, Вт; 03 - от окон, Вт; 04- от пола, Вт; 05 - от покрытия (перекрытия), Вт; 06 - от людей, Вт; 07 - от радиаторов отопления, Вт.
Мощность, поступающая от наружных и внутренних стен, покрытия, пола, радиаторов отопления, окон, определяется по формуле
= и-АТ- 6А, (2)
где и - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2*°С);
АТ - температурный напор, °С; А - поверхность теплообмена, м2.
Чтобы учесть аккумуляцию в стенах, грунте и покрытии в модели, необходимо разбить их на несколько слоев.
Рис.1. Структура имитационной модели одной секции здания
Данные по тепловыделению людей использованы из [3].
На основании этой разработанной модели теплового баланса здания был рассмотрен эксплуатируемый с 1966 года объект - здание Краевого специализированного дома ребенка № 1, расположенного по адресу: г. Чита, ул. 5-я Малая, строение № 4. Здание двухэтажное, состоит из трех секций, соединенных между собой теплыми переходами. Стены кирпичные из керамического кирпича с облицовкой силикатным,
оштукатурены изнутри, общей толщиной 670 мм (величина, принятая для расчета). Перекрытия - железобетонные, пустотные плиты заводского изготовления 220 мм. Утепление в покрытии - шлак толщиной 300 мм. По результатам натурных исследований установлено, что средняя температура в здании в самый холодный период зимы составляет +25 ■ +26 ОС, нормативная для зданий этого типа - +22 ОС [3,4,]. Для учета всех факторов здание было разбито на шесть секций (рис.1).
Рис. 2. Графики падения температуры внутреннего воздуха при отключении отопления при поэлементной реконструкции (а), падения температуры теплоносителя (б) и падения общих теплопотерь при поэлементной
реконструкции (в)
Имитационная модель, разработанная на первом этапе, позволила решить следующие задачи: выполнить теплотехнический расчет ограждающих конструкций существующего здания, рассчитать тепловой баланс здания, определить время сохранения теплового режима помещений, изменения параметров на любом временном промежутке, отобразить результаты в виде графиков и таблиц. Данные для расчетов были получены на основе натурных исследований выбранного объекта.
На втором этапе в модель закладывались параметры измененных в результате предполагаемой реконструкции ограждений. Расчет велся в наиболее холодный месяц года - январь. Варианты реконструкции были приняты на основании типовых, часто применяемых в регионе проектных решений [5,6]. Расчет модели производился в следующей последовательности:
1. Изменение характеристик утепляющего слоя чердака. Замена шлака на минераловатный утеплитель,
13.01.2010 14.01 2010 15.01.2010 15.01.2010 16.01.2010 17.01.2010
3:48:00 5:48:00 1:48:00 21:48:00 17:48:00 13:48:00 20000(3-1-1-1-I-
0 -1-1-1-1-
13.01.2010 14.01.2010 15.01.2010 15.01.2010 16.01.2010 17.01.2010
9:43:00 5:48:00 1:48:00 21:48:00 17:48:00 13:48:00
Рис. 3. Графики падения температуры и общих теплопотерь
отвечающий требованиям по энергосбережению (коэффициент теплопроводности 0,052 Вт/(м-К), плотность 50 кг/м3, толщина 0,3 м ).
2. Выполнение утепления фасада системой типа «Краспан» (коэффициент теплопроводности 0,03 Вт/(м-К), плотность 40 кг/мз, толщина 0,1 м ).
3. Замена оконных заполнений на двухкамерные металлопластиковые конструкции (термическое сопротивление 0,68).
По графику, приведенному на рис. 3, можно определить, что через 40 часов температура внутреннего воздуха понизится:
- для существующих условий до - 1°С;
- при замене утеплителя в покрытии - до 2°С;
- при утеплении стен - до 8°С;
- при замене оконных заполнений - до 2°С;
Анализ графиков показывает, что самую существенную роль в повышении теплозащитных свойств ограждающих конструкций играют мероприятия по утеплению стен. Однако в случае ограниченных возможностей при реконструкции зданий (например, памятники архитектуры) модель даёт возможность выбрать оптимальный вариант поэлементного утепления.
На третьем этапе было рассмотрено комплексное утепление здания всеми вышеперечисленными способами.
После комплексной реконструкции при отсутствии отопления в течение 40 часов наблюдается падение температуры внутреннего воздуха до 12°С, что значительно снижает порог критической ситуации при аварийных отключениях. Кроме того, комплексное утепление привело к снижению теплопотерь здания в целом на 41%.
Расчет в модели позволяет выполнить оценку наиболее эффективных мероприятий по повышению энергоэффективности зданий и дать рекомендации для дифференцированного подхода к вопросам реконструкции зданий.
В отличие вышеперечисленных программных продуктов созданная модель позволяет проводить расчеты в зданиях, более полно учитывает многообразие факторов, влияющих на теплоустойчивость здания. Кроме того, модель может быть использована при проведении проектных работ строящихся зданий, при расчете эксплуатируемых зданий, а также при планировании реконструкций и капитальных ремонтов с целью повышения энергетической эффективности зданий.
Библиографический список
1. Технический регламент о безопасности зданий и соору- нирование.
жений: Федеральный закон № 384 от 30 декабря 2009 года.
2. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации: Федеральный закон № 261от 23 ноября 2009 г.
3. СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондицио-
4. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий.
5. Ржеганек Я., Яноуш А. Снижение теплопотерь в зданиях. М.: Стройиздат, 1988. 168 с.
6. Сигачев Н.П. Энергосбережение в зданиях с управляемыми тепло-воздухообменными режимами. Чита, 2001. 341 с.
УДК 628.162
К ВОПРОСУ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПРИРОДНЫХ ВОД ГИПОХЛОРИТОМ НАТРИЯ Ю.Л.Сколубович1, Е.Л.Войтов2
Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет, 630008, г. Новосибирск, ул. Ленинградская, 113.
Рассмотрены методы обеззараживания природных вод. На основании теоретических и экспериментальных данных обоснована целесообразность применения гипохлорита натрия для обеззараживания воды в технологиях подготовки питьевой воды. Ил.2. Табл.5. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: обеззараживание; гипохлорит; натрий; хлор; хлораторная установка; осветлитель; фильтр.
1Сколубович Юрий Леонидович, доктор технических наук, профессор, проректор по научной работе, тел.: (3832)2662581, email: [email protected]
Skolubovich Yury Leonidovich, Doctor of technical sciences, professor, Pro-Rector for Research, tel.: (3832) 2662581, e-mail: [email protected]
2Войтов Евгений Леонидович, кандидат технических наук, доцент кафедры водоснабжения и водоотведения, тел.: (3832)2663970, e-mail: [email protected]
Voitov Evgeny Leonidovich, Candidate of technical sciences, associate professor of the chair of Water Supply and Water Drainage, tel.: (3832) 2663970, e-mail: [email protected]
