10870
.pdfБобылёв В.Н., Тишков В.А., Дымченко В.В.
(ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»)
РАЗРАБОТКА КАРКАСНО-ОБШИВНЫХ ПЕРЕГОРОДОК С ПОВЫШЕННОЙ ЗВУКОИЗОЛЯЦИЕЙ
Можно выделить два главных пути прохождения звука через каркасно-обшивную перегородку: воздушный промежуток между листами обшивки и каркас [1]. Если в первом случае для снижения прохождения звука достаточно заполнения воздушного промежутка звукопоглощающим материалом, то профили каркаса при обязательном условии обеспечения жесткости и устойчивости ограждения будут всегда являться элементом передачи звуковой энергии (рис 1). Поэтому оптимизация профилей каркаса является ключом к повышению звукоизоляции каркаснообшивных перегородок.
Рис. 1. Прохождение звука через каркасно-обшивную перегородку
Основная причина значительной передачи звуковой энергии стоечными профилями каркаса перегородки заключается в их высокой жесткости на изгиб и кручение. Поэтому с целью уменьшения передачи звука была проведена оптимизация геометрических характеристик профиля. Главной целью оптимизации стоечного профиля каркаса было снижение жесткости на кручение, при сохранении обеспечения жесткости и устойчивости всей конструкции. Для этого стенке профиля был придан радиусный изгиб (рис. 2). Такое решение позволило значительно повысить демпфирующие свойства стоечного профиля.
210
Стоечный профиль с |
|
изогнутой стенкой |
Обшивка |
Рис. 2. Фрагмент каркасно-обшивной перегородки на стоечных профилях с изогнутой стенкой
Для определения типа помещения еще на этапе проектирования проектировщику необходимо знать индекс звукоизоляции ограждающей конструкции. Однако действующие нормативные документы или не позволяют получить данные с необходимой точностью.
Был выполнен расчет звукоизоляции каркасно-обшивной перегородки с оптимизированным типом стоечных профилей по СП 23- 103-2003 «Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий». Результат представлен на рисунке 3.
R, дБ
2
1
f, Гц
Рис. 3. Сравнение частотных характеристик звукоизоляции каркаснообшивной перегородки: 1 – расчет по СП 23-103-2003, 2 – экспериментальные данные
Анализируя полученные данные, можно видеть, что сходимость теоретических и экспериментальных данных неудовлетворительная. Такие данные невозможно использовать при проектировании зданий и сооружений.
211
Школой профессора Седова М.С. была разработана теория самосогласования волновых полей. Данная теория учитывает двойственную природу прохождения звука через ограждение: резонансное и инерционное.
Согласно данной теории частотный диапазон делится на пять областей. Для конструкций, используемых в промышленном и гражданском строительстве, наиболее важны три последних диапазона:
3 – область простых пространственных резонансов (ПрПР);
4 – область неполных пространственных резонансов (НПР);
5 – область полных пространственных резонансов (ППР);
Звукоизоляцию ограждения в данных диапазонах можно определить по следующим формулам:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1И |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
1С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
f 2 cos2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
1,15 3 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СР |
1 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
f |
|
1 cos |
|
СР 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
F 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 2 |
с2 А4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
1 |
И .СР |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 И |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
2С |
|
|
|
|
|
|
|
1,5 3 |
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
f |
|
cos |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 f |
|
2 cos |
|
|
2 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
02с02 |
|
F22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
8 2с2 А4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И .СР |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
02 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
f 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
f |
|
|
cos |
|
|
|
1 |
f |
Гmn |
|
1 |
|
2 |
|
|
|
cos |
|
|
1 |
f |
Гmn |
|
1 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
с2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
f |
Гmv |
1 |
|
СР |
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
|
|
с |
2 |
|
|
|
2 f |
Гmv |
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
f |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По данной теории был выполнен расчет звукоизоляции каркаснообшивной перегородки (рис. 4).
R, дБ
1
2
f, Гц
Рис. 4. Сравнение частотных характеристик звукоизоляции каркаснообшивной перегородки: 1 – расчет по теории самоголасования, 2 – экспериментальные данные
212
Как видно из представленных графиков расчет по теории самосогласования позволяет получить хорошую сходимость с экспериментальными данными.
Литература 1. Юферев А. П. Повышение звукоизоляции двустенных
конструкций в зданиях : дис. … канд. техн. наук. Н. Новг., 1997.
Ломакина А.А.
(ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»)
АВТОМАТИЗАЦИЯ И ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ
В соответствии с действующим СП 124.13330-2012 «Тепловые сети» «системы внутреннего теплоснабжения зданий различного назначения следует присоединять к тепловым сетям централизованного теплоснабжения или автономного источника теплоты через автоматизированные центральные или индивидуальные тепловые пункты», следовательно, для всех строящихся и реконструируемых зданий необходимо проектировать автоматизированную систему управления гидравлическим и тепловым режимами систем внутреннего теплоснабжения, а также обеспечивать автоматическое регулирование потребления теплоты в системах отопления и вентиляции. Эти мероприятия в итоге приводят к получению экономической и энергетической выгоды для страны в целом. [1]
Введение
Теплоснабжение - снабжение теплом жилых, общественных и промышленных зданий (сооружений) для обеспечения коммунальнобытовых (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение) и технологических нужд потребителей. Различают местное и централизованное теплоснабжение. В России наибольшее значение приобрело централизованное теплоснабжение. Для централизованного теплоснабжения помимо крупных районных котельных строят квартальные и групповые котельные с нагрузкой 15-100 МВт, для теплоснабжения сельских и малых населенных пунктов – котельные
213
мощностью до 15 МВт. [2] Система централизованного теплоснабжения включает источник тепла, тепловую сеть и теплопотребляющие установки, присоединяемые к сети через тепловые пункты. Тепловой пункт - это комплекс устройств, расположенный в обособленном помещении и предназначенный для распределения тепла, поступающего из тепловой сети, между потребителями в соответствии с установленными для них видом и параметрами теплоносителя. Тепловой пункт оборудуется приборами регулирования и учёта расхода тепла.
Экономическая и энергетическая выгода от автоматизации тепловых пунктов
Основные факторы:
1). Коррекция температурного графика по фактической производительности приборов отопления и с учётом мероприятий по энергосбережению архитектурно – строительного характера.
2). Возможность нормированного снижения нагрузки на отопление в часы максимальной нагрузки на горячее водоснабжение (для жилья).
3). Применение специальных алгоритмов учета тепловыделений при управлении температурой отопления для жилых зданий с индивидуальным автоматизированным тепловым пунктом может позволить сэкономить до 7 % общего теплопотребления для этих зданий.
4). Применение графика качественного регулирования и поддержания постоянства расхода (постоянства перепада давления) в системах отопления.
5). Снятие влияния на потери тепла инерции тепловых сетей – данный фактор наиболее эффективен при подключении тепловых пунктов к крупным тепловым сетям, например, сетям от ТЭЦ.
6). Регулирование температуры в системе отопления на автоматизированном тепловом пункте, и, как следствие, снижение перетопов в переходные периоды, позволяет сэкономить от 30 до 40 % в данные периоды.
7). Снижение температуры воздуха в помещениях в часы отсутствия там людей – ночное время и выходные дни.
Диспетчеризация тепловых пунктов
Управление автоматизированными тепловыми пунктами можно осуществить с помощью мероприятий по их диспетчеризации. Диспетчеризация – это система слежения за исправностью теплового оборудования, которым оснащены все тепловые пункты, в рамках конкретной системы диспетчерского контроля. Возможны различные варианты реализации диспетчерского контроля и управления: локальная
214
диспетчеризация (на местах), удаленная диспетчеризация (по радиоканалу), глобальная диспетчеризация (через сети Интернет).
Рис. 1 Основные факторы экономического и энергетического эффекта от автоматизации тепловых пунктов, %.
Вывод
Автоматизация и диспетчеризация позволяют существенно повысить энергоэффективность систем теплоснабжения, а также значительно сократить обслуживающий персонал на тепловых и диспетчерских пунктах. Этот фактор особенно актуален для децентрализованных автоматизированных систем. Доклад носит обзорный характер, в дальнейшем тема будет более глубоко изучена в магистерской диссертации.
Литература
1.СП 124.13330.2012 «Тепловые сети». Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003.
2.Кочева Е.А., Семикова Е.Н. «Выбор и размещение источников централизованного теплоснабжения». Международный студенческий научный вестник. 2016. №3-1. С. 142-143.
3.Половинкина Е.О., Семикова Е.Н. «Комплексное использование энергосберегающих технологий в системах теплоснабжения». Международный студенческий научный вестник. 2015.
№3-1. С. 170-173.
215
Федотов А.А.
(ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»)
ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ С ВОЗОБНОВЛЯЕМЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ЭНЕРГИИ
Анализ опубликованных исследований возобновляемых источников энергии позволяет сделать вывод об энергетической и экономической перспективности для России совместного использования двух видов энергии – традиционной и возобновляемой, в комбинированных системах теплоснабжения.
Целью исследования – это разработка схем комбинированных систем теплоснабжения, включающих в себя традиционные и возобновляемые геотермальные источники энергии.
В случае дефицита тепловой энергии, получаемой от традиционных источников теплоты, применение возобновляемых геотермальных источников позволяет повысить качество теплоснабжения потребителей и сгладить неравномерность теплопотребления.
Грунт, как источник низкопотенциальной тепловой энергии
Глубина проникновения сезонных колебаний температуры наружного воздуха и интенсивности падающей солнечной радиации не превышает, как правило, 15-20 м. Температурный режим слоев грунта, расположенных ниже этой глубины («нейтральной зоны»), формируется под воздействием тепловой энергии, поступающей из недр Земли, и практически не зависит от сезонных изменений параметров наружного климата (рис. 1).
С увеличением глубины температура грунта также увеличивается в соответствии с геотермическим градиентом (примерно 3°С на каждые 100 м). Величина потока теплоты, поступающей из земных недр, для разных местностей различается и колеблется в пределах 0,05-0,12 Вт/м.
216
Рис. 1. Распределение температуры грунта в зависимости от глубины
Системы сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта
Системы сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта, включают в себя грунтовый теплообменник и трубопроводы, соединяющие его с тепловым насосом.
Грунтовые теплообменники могут использоваться и для накопления теплоты (или холода) в грунтовом массиве.
Рис. 2. Виды горизонтальных грунтовых теплообменников: а – из последовательно соединенных труб; б –из параллельно соединенных труб; в – горизонтальный коллектор, уложенный в траншее; г – в форме петли; д – в форме спирали, расположенной горизонтально; е –в форме спирали, расположенной вертикально
Существуют два вида систем сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта:
открытые системы: в качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии используются грунтовые воды, подводимые непосредственно к тепловым насосам;
замкнутые системы: теплообменники расположены в грунтовом массиве.
Встранах Центральной и Северной Европы горизонтальные грунтовые теплообменники обычно представляют собой отдельные трубы,
217
положенные относительно плотно и соединенные между собой последовательно или параллельно (рис. 2, а, б). Для экономии площади участка были разработаны усовершенствованные типы теплообменников, например, теплообменники в форме спирали, расположенной горизонтально или вертикально (рис. 2, д, е).
В России использование грунтовых теплообменников возможно на юге страны, например, в Краснодарском крае, а также в Республике Крым в качестве резервного источника теплохладоснабжения зданий [1].
Математическая моделирование теплового режима систем сбора тепловой энергии грунта
Основной задачей теплотехнического расчета систем теплосбора является определение теплового режима грунтового массива, входящего в состав системы сбора теплоты. В качестве примера одного из возможных вариантов решения этой задачи можно привести математическую модель, разработанную К. Шлоссером [2].
Температурный режим грунтового массива системы теплосбора по предлагаемой модели описывается двухмерным уравнением Фурье (1):
(1)
где – текущая температура грунтового массива, °С;
–время, с;
–объемная теплоемкость грунтового массива, ;
–теплопроводность грунтового массива, ;
– оператор Лапласа.
Выводы и полученные результаты исследования
Переход к широкому внедрению комбинированных систем теплоснабжения в нашей стране сдерживает фактическое отсутствие математического, программного и методического обеспечения для разработки таких систем в почвенно-климатических условиях России.
Вданной работе обосновано применение комбинированных систем теплоснабжения, сочетающих традиционные и геотермальные источники энергии, естественные природные свойства которых позволяют осуществить взаимную компенсацию друг друга.
Врамках исследования была разработана математическая модель и структурная схема реализующего ее алгоритма расчета процессов теплообмена, происходящих в испарителях грунтовых теплообменников системы теплоснабжения, которая, в отличие от известных моделей, учитывает влияние на теплообмен фазовых превращений влаги в грунте.
218
Литература
1.Федотов А.А. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием грунтовых теплообменников // Сборник трудов аспирантов, магистрантов и соискателей. Технические науки. Науки о Земле. Экология / Нижегород. гос. архитектур. – строит. ун-т; редкол.: И.С. Соболь, В.Н. Бобылев [и др.] – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 224 с.
2.Федотов А.А. Энергоэффективная геотермальная вентиляционная система в малоэтажном строительстве // Энергосбережение. – 2014. – № 8.
–75 с.
Кобезский В.А., Соколов М.М.
(ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»)
БИОГАЗ: ПЕРСПЕКТИВЫ И ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАК ВОЗОБНОВЛЯЕМОГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ
Предпосылки применения
Биометан - это газ, полученный из биомассы при помощи метанового брожения, распад которой происходит под воздействием метаногенных бактерий. Следующие друг за другом в цепочке питания виды бактерий питаются продуктами жизнедеятельности предшествующих им видов. Первый вид бактерий - гидролизные, второй - кислото-образующие, третий - метаногенные.
Химический состав биогаза варьируется и зависит от происхождения, но обычно содержит следущее соотношение по составу:
Метан CH4 - 50-75%, углекислый газ CO2 - 25-50%, азот - N2 - 0-10%,
водород - H2, сероводород - H2S, кислород - O2 - 0-2%.
Из 1 кг сухого вещества получают от 300 до 500 литров биогаза. [1] По другим данным до 500м3 из 1 тонны силосной кукурузы.
Особенности использования
Опасности, сопряженные с использованием биогаза практически идентичны опасностям природного газа, однако, присутствует дополнительный риск из-за присущей фракциям сероводорода токсичности.
219