10694

191

нефтепродуктов) и извлечение ценных компонентов (медь, никель в виде металлов, а так же железа и алюминия как основы получения строительных материалов) из сточных вод с повышением доли замкнутости водооборота.

С целью сокращения забора свежей воды из источников водоснабжения и защиты их от техносферных загрязнений рационально применять оборотные системы водоснабжения на предприятиях автотранспортного комплекса. Все системы, использующие воду в обороте, подразделяют на локальные, централизованные и смешанные [1]. В локальных системах вода после восстановления потребительских качеств используется в обороте одного или последовательно в нескольких технологических процессах. В централизованных оборотных системах вода после различных операций проходит обработку единым потоком, после чего возвращается в производство. При смешанном водоснабжении воды одной оборотной системы используются в другой оборотной системе. Если оборотная система работает без какого-либо сброса оборотной воды в источник, то она является замкнутой. Вода из источника или другой системы поступает в нее только для восполнения потерь. Замкнутые — наиболее экологически чистые системы.

В замкнутой системе водного хозяйства предприятия основным источником водоснабжения являются очищенные производственные, бытовые и поверхностные сточные воды при исключении образования отходов и сброса сточных вод в водоѐмы.

Экологическое преимущество замкнутых водооборотных циклов перед разомкнутыми очевидно, так как очистка большого количества воды перед сбросом в водоем является дорогостоящим мероприятием. Поэтому в данной работе основное внимание уделено не только очистке производственных и поверхностных сточных вод в локальных водоочистных сооружениях, что является весьма затратным процессом, но и рекуперации ценных компонентов из сточной жидкости [2] и утилизация вышедших из строя транспортных средств, что позволит частично окупить капитальные затраты на природоохранные мероприятия.

Создание водооборотных систем связано с большими трудностями. Для каждой группы сточной воды необходима своя система очистки. Наиболее рациональным и экономически выгодным может служить путь очистки моностоков, включая элементы рекуперации и утилизации. Например:

На этапах производства автотранспортных средств при утилизации отходов гальванических производств можно извлекать такие ценные компоненты, как медь и никель из концентрированных и разбавленных производственных сточных вод, подвергая их локальной электрохимической очистке.

Железо и алюминий, содержащие сточные воды, накапливающиеся после операций химического и электрохимического травления, предлагаем

192

после удаления высокотоксичного хромового ангидрида подвергать вымораживанию с последующим отделением минеральных солей (сульфатов и фосфатов FeII и Al), используемых при получении керамзитового гравия.

Впоследнее время наблюдается бум развития автомоечного бизнеса,

иэто не случайность: во-первых, непрерывный рост парка автомобилей, с ежегодным приростом по нескольку десятков тысяч автомобилей, а вовторых, повышение и ужесточение экологических требований. В работе [3] рассмотрены установки очистки сточных вод автомоек.

Установки очистки воды автомоек предназначены для очистки вод от жиров, нефтепродуктов, взвесей и других загрязнителей, находящихся в стоках. Очистные сооружения для автомоек представляют собой компактные транспортируемые узлы, которые могут быть использованы как локально, так и в составе существующих систем очистных сооружений для повышения их эффективности. Водоочистка осуществляется многоступенчатым методом. Использование циркуляционной емкости позволяет организовать оборотный цикл использования воды на автомойке

исвести до минимума сброс воды в канализацию. В процессе работы водоочистной установки очистки воды на автомойках – вода многократно циркулирует по контуру, благодаря этому удается достичь максимальной степени водоочистки и исключить возможность «проскока» загрязняющих веществ.

Количество сточных вод на 1 автомобиль зависит от многих факторов и, в частности, от типа автомобиля, характера дорожного покрытия, перевозимых грузов.

Втабл. 1 приведены данные о средней концентрации загрязняющих веществ в оборотной сточной воде автотранспортных предприятий с автомобилями, эксплуатируемыми на дорогах с твердым покрытием. Для условий щебеночных или гравийных покрытий применяется коэффициент 1,2, для грунтовых дорог – 1,5 .

При работе автомобиля на этилированном бензине сточные воды могут содержать высокотоксичный тетраэтилсвинец (0,001-0,02мг/л), поэтому необходимо осуществить предварительное обезвреживание таких

стоков от примесей (С2Н5)4Pb, что возможно провести в процессе локальной адсорбционной обработки данного стока.

Виспользуемой для мойки грузовых автомобилей осветленной производственной сточной воде концентрация механических примесей не должна превышать 70 мг/л, легковых автомобилей и автобусов – 40 мг/л концентрация нефтепродуктов не должна превышать соответственно 20 и 15 мг/л . Содержание тетраэтилсвинца допускается до 0,0001 мг/л.

Атмосферные сточные воды с площадок открытого хранения автомобилей и основных проездов автомобильного транспорта загрязнены взвешенными веществами концентрацией от 300 до 2500 мг/л и нефтепродуктами концентрацией от 10 до 350 мг/л.

193

Таблица 1

Средняя концентрация загрязняющих веществ в оборотной сточной воде

Одним из опасных видов загрязнений окружающей среды в техногенезе является все возрастающее количество автотранспортных отходов, образующихся в результате эксплуатации, замены выработавших ресурс автозапчастей или выхода из строя самого транспортного средства. Сегодня это можно проследить в виде брошенных на улицах городов автомобилей, несанкционированных свалок аккумуляторов, автошин, использованных узлов и агрегатов, слитого на землю электролита, отработанных масел и др.

Наиболее перспективным и эффективным направлением повышения экологической безопасности при обращении с автотранспортными отходами является рециклирование автомобиля, включающее выявление и повторное использование выпускаемых или выбрасываемых материальных потоков [4]. Почти все автотранспортные отходы являются вторичными материальными ресурсами. Расчеты специалистов показывают, что утилизация среднестатистического легкового автомобиля массой 1050 кг позволит сэкономить 3300 кг природных материальных ресурсов, снизить расход энергии на 56 000 МДж, уменьшить выбросы вредных веществ на

1950 кг [5].

Рециклирование автомобиля должно проходить в несколько этапов, причем на каждом этапе есть свои переработчики. Первый этап – это демонтаж, продажа функциональных запчастей или ремонт и дальнейшая их продажа.

Второй этап – это демонтаж и последующая переработка автомобильных отходов с целью вторичного использования или захоронение. Автомобиль, который считается непригодным, транспортируется в пункт разборки. Удаляются компоненты, которые можно продать или переработать (аккумулятор, шины, радиатор, фильтр и т.д.). Затем корпус автомобиля подвергается размельчению. Различные фракции проходят ряд операций, на выходе которых образуются три потока: железная фракция (железо, углеродистая сталь, нержавеющие стали), фракция цветных металлов (алюминий, медь, цинк) и остаток автоматического дробления (загрязненные металлами и жидкостями полимерные материалы). Потоки отдельных фракций поступают на последующую переработку. Шины, стекло, масляные фильтры, пластмассы и др. передаются предприятиям-переработчикам.

194

Например, в 1 т шин содержится около 700 кг резины, которая может быть повторно использована для производства топлива, резинотехнических изделий и материалов строительного назначения. В то же время, если сжечь 1 тонну изношенных шин, то в атмосферу выделяется 270 кг сажи и 450 кг токсичных газов.

Третий этап – демонтаж и последующая передача на захоронение отходов, не имеющих в настоящее время технологий утилизации (свечи зажигания, воздушный фильтр и др.). Четвертый этап – переработка сопутствующих отходов эксплуатации и технического обслуживания автотранспорта (нефтешлам от мойки автотранспорта, обтирочный материал, загрязненный маслами).

Таким образом, совершенствование систем водоотведения и утилизации отходов предприятий автотранспортного комплекса связано со множеством независимых локальных технологий переработки – регенерацией технологических сред, рекуперацией ценных компонентов и утилизацией автомобилей и автокомпонентов.

Литература

1.Воронов, Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод: учебник для вузов / Ю.В. Воронов, С.В. Яковлев. – М.: Изд-во АСВ, 2006. – 704 с.

2.Федорова, Е.А. Пути повышения замкнутого водооборота на предприятиях машиностроения/ Е.А.Федорова, А.А. Гудков, М.Д. Пименов // Наука и образование – промышленному производству: матер. II Междунар. науч.-практ. конф. – Н.Новгород: НГТУ, 2011. – С. 169-174.

3.Пименов, М.Д. Технология очистки сточных вод автомоек / М.Д. Пименов // Наука и образование – промышленному производству: матер. II Междунар. науч.-практ. конф. – Н.Новгород: НГТУ, 2011. – С.135-138

4.Бобович, Б.Б. Утилизация автомобилей и автокомпонентов: учебное пособие / Б.Б.Бобович. - М.: Изд-во ФОРУМ, 2011. - 168 с.

5.Федорова, Е.А. Переработка и утилизация автотранспортных отходов / Е.А.Федорова, М.Н. Торунова, М.Д. Пименов // Техносферная безопасность: Сб. труд. XIII Междунар. науч.-практ. конф. – Ростов /Дону:

РГСУ, 2011. – Т.2. – С.115-119.

УДК 628.81:726

Ю.А. Пучек

Общие требования обеспечения тепловлажностного режима православных храмов

Церкви и храмы всегда были образцами народного зодчества и национальной культуры строительства. Во многом эти здания были передовыми с технологической и инженерной точки зрения. Первые крыши в форме купола, отработанная акустика, эффективная естественная

195

вентиляция, организованная за счет правильной конвекции воздуха. Издавна в храмах использовалось воздушное отопление с помощью печей и горячего воздуха, который перемещался по вентиляционным каналам.

Проектирование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха храма осуществляется в соответствии со СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование» и СП 31-103-99 «Здания сооружения и комплексы православных храмов.

Вентиляцию и отопление следует предусматривать для обеспечения допустимых параметров внутреннего воздуха и чистоты воздуха в обслуживаемой зоне в богослужебное время. Допустимые параметры внутреннего воздуха в помещениях храмов приведены в таблице 1.

*Расчетное значение температуры внутреннего воздуха для теплого периода должно быть не более чем на 3°С выше расчетной температуры наружного воздуха по параметрам А. В районах с расчетной температурой наружного воздуха в теплый период (параметры А) выше 25°С значение расчетной температуры внутреннего воздуха в помещениях — не более 33°С.

Храмы круглогодичного действия должны быть оборудованы системами центрального или местного отопления и системами естественной вентиляции, а при соответствующем обосновании – механическими системами вытяжной, приточной, приточно-вытяжной вентиляции, приточной вентиляции, совмещѐнной с воздушным отоплением или системами кондиционирования воздуха. Летние храмы должны быть обеспечены естественной вентиляцией.

Системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха должны максимально сокращать поступление с приточным воздухом агрессивных газов и пыли и не создавать высокой подвижности воздуха и колебаний тепловлажностного режима у поверхностей росписи храма и станковой живописи.

Ввиду нерегулярности использования храма, необходимо предусмотреть возможность регулировать теплопередачу отопительных приборов. Отопительные приборы желательно оснащать устройствами автоматического регулирования.

При проектировании систем отопления и вентиляции храмов следует учитывать неординарную структуру их внутреннего пространства:

196

вытянутый кверху объѐм помещения, зачастую разделѐнный на отдельные отсеки столбами и арками, а также уменьшение толщины стен барабана главы, при которой происходит неравномерное распределение температуры по высоте помещения храма. Учѐт циркуляции воздуха в сложно расчленѐнном помещении храма осуществляется при выборе мест размещения отопительных приборов и вентиляционных отверстий.

Для элементов ограждающих конструкций, обладающих пониженными теплозащитными показателями, обусловленными конструктивными особенностями, следует предусматривать мероприятия по предупреждению выпадения конденсата на внутренних поверхностях путѐм организации воздухообмена или соответствующего размещения отопительных приборов.

Необходимо предусмотреть также сбор и отведение конденсата на поверхностях оконных стѐкол. Определять рациональное расположение оконных блоков по глубине светового проѐма с целью исключения возможности выпадения конденсата или промерзания конструкции оконных откосов необходимо на основе расчѐтов двухмерных температурных полей. При замене или установке новых световых проѐмов в раздельных переплѐтах следует уплотнять внутренний переплѐт с целью защиты от проникновения влаги внутреннего воздуха в межстекольное пространство.

При необходимости увеличения сопротивления паропроницаемости внутреннего слоя ограждающей конструкции, пароизоляционный слой следует располагать у внутренней поверхности конструкции не глубже той плоскости, температура которой равна температуре точки росы внутреннего воздуха.

Для вновь строящихся, реконструируемых и реставрируемых храмов недопустимо покрывать наружную поверхность ограждающих конструкций пароизоляционными материалами, например, оштукатуривать слоем цементно-песчаной штукатурки, облицовывать керамической плиткой и т. п.

Тепловой баланс и воздухообмен в храме рассчитывают при разной степени заполняемости прихожанами для выбора и настройки регулирующих элементов систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

При организации воздухообмена следует учитывать неравномерность неблагоприятных выделений в храмах. Во время проведения служб поступления тепла, влаги и углекислого газа (СО2) от людей, окиси углерода (СО) и тепла от горящих свечей достигают максимальных величин. В перерывах между службами концентрации вышеперечисленных поступлений минимальны, и здание храма в основном находится под воздействием условий окружающей среды. Организация воздухообмена должна обеспечить благоприятный микроклимат для каждого режима эксплуатации храма.

197

При расчѐте воздухообмена в помещениях храмов следует учитывать поглощение теплоизбытков, выделяемых людьми, горящими свечами и лампадами.

Для храмов вместимостью до 600 человек допускается устройство естественной вентиляции без организованного механического притока при условии обеспечения приведѐнной кратности воздухообмена. Для храмов вместимостью 600 и более человек возможна установка в притворе калориферов догрева, автоматически обеспечивающих незначительные колебания температурно-влажностных параметров внутри храма (температуры менее 2°С и относительной влажности менее 5% в 1 ч).

Впериоды проведения праздничных служб при отсутствии механической системы вентиляции в переходный и тѐплый периоды следует прибегать к естественному проветриванию, открывая имеющиеся проѐмы.

Удаление воздуха из помещений храма следует предусматривать из верхней зоны через вытяжные отверстия, расположенные в барабанах глав или через световые проѐмы в верхней зоне храма. Такая схема, помимо эффективного удаления влаги, решает проблему отопления барабанов глав, повышая температуру на внутренних поверхностях стен, термическое сопротивление которых значительно ниже, чем для основных конструкций, и предотвращает выпадение конденсата на поверхности.

Вытяжные отверстия, расположенные в барабанах глав, следует оснащать заслонками с электроприводами дистанционного управления и «незадуваемыми» козырьками или аэрационными устройствами, обеспечивающими заданную кратность воздухообмена.

Вокнах светового барабана могут быть установлены клапаныхлопушки, имеющие две жалюзийные решѐтки: наружную, стационарную (для предохранения от проникновения в помещение наружного воздуха) и внутреннюю, рабочую, выполненную из лѐгких подвижных лепестков.

Удаление воздуха из помещений подклета и из центральной зоны храма может осуществляться через каналы, размещѐнные в столбах средней части храма, если они выполняются из монолитного бетона (или кирпича при условии обеспечения несущей способности столбов).

Приток воздуха должен быть организованным через открывающиеся проѐмы дверей и окон в нижней зоне храма. В малых храмах допускается неорганизованный приток воздуха через неплотности дверных и оконных проѐмов.

Впомещении алтаря в зоне розжига и подвески разожжѐнного кадила необходимо предусматривать местную вытяжку с естественным побуждением. Вытяжной канал с утеплѐнным клапаном размером 140х140

ммможет располагаться в толще стены алтаря.

Рекомендуется следующая система организации воздухообмена: большую часть времени здание обслуживает естественная система

198

вентиляции, а в пиковые моменты включается механическая система вентиляции.

Вслучае невозможности обеспечения требуемого воздухообмена естественной системой вентиляции здание храма обслуживает приточная система с механическим побуждением, производительность которой определяется по усреднѐнным показателям тепло- и влагопоступлений, характерным для данного храма. Приточный агрегат оснащается фильтром для очистки от пыли, калорифером и оросительным устройством для нагрева и увлажнения воздуха в зимнее время года.

Отдельные системы вытяжной вентиляции следует предусматривать для следующих помещений (групп помещений) церковно-причтовых домов: крещальни, мастерских, трапезной, просфорни, туалетных комнат.

Систему механической приточной вентиляции или кондиционирования воздуха рекомендуется применять с переменным расходом приточного воздуха, производительность которого соответствовала бы тепло- и влагопоступлениям для различных режимов использования храма. Целесообразно устройство двух установок вентиляции или кондиционирования воздуха, которые работали бы совместно при максимальных нагрузках и поочерѐдно в другие периоды.

Раздачу воздуха, если позволяют конструкции и интерьер храма, следует производить в нижнюю зону. Подвижность воздуха в нижней зоне центральной части храма не должна превышать 0,3 м/сек.

Ввытяжных шахтах надлежит устанавливать утеплѐнные клапаны с ручным или дистанционным управлением.

При реконструкции храмов задача обеспечения тепловлажностного режима осложняется требованиями максимальной сохранности здания при размещении в них систем инженерного оборудования, обеспечивающих современные требования к параметрам внутренней среды. Их использование может привести к искажению строя интерьера храма, нарушению ограждающих конструкций и декора. В этом случае необходимо найти компромиссный вариант, который направлен преимущественно на задачу создания условий для максимальной сохранности здания храма и его внутреннего убранства.

Приступать к проектированию систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, а также теплозащиты реконструируемых и реставрируемых храмов следует после детальных обследований ограждающих и несущих конструкций, изучения температурновлажностного режима, особенности эксплуатации.

199

Рис. 1. Схема отопления и вентиляции храма

Поэтому целесообразность применения тех или иных проектных решений должна рассматриваться для каждого конкретного памятника архитектуры.

Литература

1.Кочев, А.Г. Микроклимат православных храмов: монография / А.Г. Кочев. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2004. – 448 с.

2.Кронфельд, Я.Г. Принципы устройства систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, тепло- и холодоснабжения в зданиях культовой архитектуры/ Я.Г. Кронфельд // АВОК. – 2000. – № 1.

3.Сизов, Б.Т. Мониторинг температурно-влажностного режима памятников архитектуры/ Б.Т. Сизов // Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика.

–2003. – № 2. – С. 34-50.

4.СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование / Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2004. – 76 с.

5.СП 31-103-99. Здания, сооружения и комплексы православных храмов: Строит. нормы и правила: утв. Госстроем России. – М.: Арххрам: ГУП ЦПП, 2000. – 34 с.

200

УДК 536.24.083

Д.А. Самсонов

Экспериментальное определение коэффициентов теплоотдачи

сиспользованием датчика плотности теплового потока

Внастоящее время является актуальной проблема совершенствования критериальных уравнений теплоотдачи при течении жидкости в канале. Широко используемые зависимости были получены на основе опытных данных около пятидесяти лет назад. С тех пор метрологическое обеспечение было значительно усовершенствовано, появились новые методы исследования конвективного теплообмена.

Внастоящее время известно несколько методов экспериментального определения коэффициентов теплоотдачи [1]. Наиболее ранним является метод электрически обогреваемой трубы, внутри которой движется теплоноситель. Множество факторов, ограничивающих выбор теплоносителя и граничных условий, а также высокая погрешность определения основных физических величин (20 — 30%) не позволяют использовать его для исследования теплообмена при течении жидкости в канале.

Более точные данные можно получить, используя метод толстостенной трубы, или, как его еще называют, градиентный метод [2]. При использовании этого метода отсутствуют ограничения по типу применяемого теплоносителя и направления теплового потока, однако, погрешность определения коэффициента теплоотдачи составляет около 1520%. По этой причине данный метод не может быть признан перспективным.

Всвязи со значительным прогрессом последние годы в изготовлении датчиков плотности теплового потока появляется возможность определения коэффициентов теплоотдачи с недостижимой ранее точностью. Максимальная относительная погрешность эталонных датчиков теплового потока, изготавливаемых ОАО НПП «Эталон» (г. Омск) [3] составляет не более 1,5%. Таким образом, погрешность определения коэффициента теплоотдачи составит порядка 5-10%.

Необходимо подробнее рассмотреть последний метод. Принципиальная схема экспериментальной установки показана на рис. 1. Первичный теплоноситель, в качестве которого удобно применять перегретый пар, движется внутри трубы, покрытой теплоизоляцией. На свободный от изоляции участок накладывается датчик плотности теплового потока. Так как эталонные тепломеры могут быть изготовлены только в жестком исполнении, то между ним и стенкой трубы применяется адаптер, изготовленный из материала с высоким коэффициентом теплопроводности.