11046

Исходя из результатов расчета, наибольший срок окупаемости прогнозируется в г. Краснодар – 28 лет (при толщине утеплителя равной 50 мм), наименьший срок окупаемости прогнозируется в г. Магадан – 7 лет (при толщине утеплителя равной 100 мм). Во всех рассматриваемых климатичес-ких условиях экономически нецелесообразным будет утепление контура здания при толщине менее 40 мм, так как затраты на монтаж теплозащитного слоя превышают стоимость самого утеплителя.

Таким образом, при расчете сроков окупаемости инвестиций в утепление существующего здания необходимо учитывать экономические и тарифные показатели в регионе. На величину сроков окупаемости влияют многие факторы, но не все из них могут привести к снижению данной величины. К примеру, увеличение разности тепловых потерь может быть достигнуто за счет увеличения толщины утепляющего слоя, что приведет к повышению капитальных затрат. Снижение сроков окупаемости может быть достигнуто за счет динамики тарифов на тепловую энергию, использования более доступного сырья и уменьшения процентной нормы дисконта.

Литература

1.Закон Российской Федерации «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 23.11.2009 № 261 // Собрание законодательства Российской Федерации. 2009 г. № 48. Ст. 5711 с изм. и допол. в ред. от 04.07.2016.

2.СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. – Москва: ФАУ «ФЦС», 2012. – 95 с.

3.Самарин, О.Д. Теплофизические и технико-экономические основы теплотехнической безопасности и энергосбережения в здании / О.Д. Самарин. – Москва: МГСУ, 2007. – 160 с.

М.В. Бодров, Д.Е. Седнев, С.С. Турутин

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

К ВОПРОСУ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА МАЛОЭТАЖНЫХ ЖИЛЫХ ДОМОВ

В настоящее время в нашей стране идет полномасштабное строительство малоэтажных (до 3 этажей включительно) многоквартирных жилых домов. Одним из основных факторов развития данного строительства является отсутствие необходимости прохождения

101

обязательной экспертизы проектной документации, что дает застройщику существенную экономию за счет применения дешевых строительных материалов и технологий строительства. Однако, такая экономия не позволяет создавать пассивные (тепловой контур) и активные (системы теплоснабжения, отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) системы обеспечения микроклимата, позволя-ющие поддерживать расчетные параметры микроклимата в круглогодичном режиме эксплуатации.

Тепловой контур. В настоящее время застройщик применяет в соответствии с СП 50.13330.2012 [1] технологии, связанные с утеплением наружных стен, оставляя без внимания вопросы: остекления (идет установка самых дешевых стеклопакетов), технологии монтажа светопрозрачных заполнений (одно окно из десяти смонтировано по ГОСТ 30971-2012[2]), дополнительного утепления теплопроводных включений (железобетонные колонны и др.), а также воздухопроницания наружных ограждающих конструкций. В результате получаются негативные явления, связанные с образованием конденсата на внутренних поверхностях ограждений, а также полное нарушение теплового и влажностного режима наружных ограждающих конструкций.

Системы отопления. В современном малоэтажном строительстве, как правило, применяются поквартирные системы отопления, как наиболее дешевые, что не противоречит требованиям СП 60.13330.2016 [3]. С одной стороны, это имеет рад неоспоримых преимуществ, например, снижение капитальной стоимости строительства (отсутствует необходимость возведения внутриквартальной котельной, общедомовых стояков и магистралей, индивидуального теплового пункта и т.п.). Однако, с другой стороны, имеется ряд недостатков, существенно снижающих общую эксплуатационную надежность системы, в первую очередь следующее.

1.Отсутствие в законодательстве обязательного требования к работе бытовых теплогенераторов (котлов) в холодный период года. Как показывает практика, до 30 % квартир в малоэтажном строительстве, являются «инвестиционными», т.е. в них постоянно не проживают жильцы, что позволяет собственникам не включать бытовой теплогенератор с началом отопительного сезона. В результате, в смежных

вплане и по высоте квартирах, наблюдается повышенное потребление газа и они отапливают эти квартиры нерасчетными тепловыми потерями через внутренние перегородки, т.е. за отопление квартир с выключенными котлами платят соседи. Отсутствие обязательного требования к внешней диспетчеризации систем теплоснабжения является сдерживающим фактором повсеместного внедрения поквартирного отопления.

2.Как правило, разводка поквартирных систем отопления осуществляется в полу с подводкой трубопроводов к отопительным приборам. Как известно из курса строительной теплофизики, в наружных

102

углах помещений наблюдаются повышенные тепловые потери, которые компенсируются теплотой с открыто расположенных стояков центральной системы отопления. При поквартирной прокладке трубопроводов в полу будут наблюдаться пониженные значения температур на внутренней поверхности наружных углов, что может привести при повышении относительной влажности воздуха к образованию температуры «точки росы» и выпадению конденсата.

3.Для удаления продуктов сгорания от бытовых теплогенераторов с закрытыми камерами сгорания предусматриваются сборные дымоходы. Однако, ввиду небольшого количества удаляемых продуктов сгорания (от трех смежных по высоте теплогенераторов), происходит «промерзание» дымоходов, выраженное в выпадении конденсата и образования сосулек на

вдымоходе на кровле на уровне выброса дымовых газов, что делает необходимым разработку дополнительных мероприятий по утеплению дымоходов.

4.Не решен вопрос на законодательном уровне с отоплением мест общего пользования (лестничных клеток). В домах с поквартирным отоплением лестничные клетки делают неотапливаемые, что приводит к необходимости утеплять внутренние стены квартир, смежные с лестничными клетками. В результате образуются дополнительные «мостиков холода» на входных дверях (к которым уже предъявляются требования как к наружным), и по периметру внутренних стен, что делает необходимым установку приборов отопления около внутренних стен.

Вентиляция. Одним из нерешенных вопросов остается применение систем вентиляции в малоэтажном строительстве. В 99 % случаев, применяют естественные системы приточно-вытяжной вентиляции, когда удаление загрязненного воздуха осуществляется через два канала, расположенные в санузле и газифицированной кухне, а приток – через фрамуги, форточки или специальные приточные оконные или стеновые клапаны, расположенные в наружных ограждающих конструкциях.

Данные системы вентиляции могут работать только при выполнении

условия, когда величина расчетного располагаемого давления pрасп, Па, больше, чем потери давления при движении воздуха в вентканале pсети, Па:

где g – ускорение свободного падения, м/с2; h – вертикальное расстояние от середины жалюзийных вытяжных решеток до устья вытяжной шахты, м; ρint – плотность внутреннего воздуха, кг/м3; ρext – плотность наружного

воздуха, кг/м3; pлин – линейные потери давления, Па; pмест – потери давления в местных сопротивлениях, Па.

Как показывают результаты расчетов на примере поселка «Окский Берег» (Богородский район Нижегородской области», при наличии стеновых клапанов, воздухообмен помещений квартир 1…3 этажей составляет:

103

-при наружной температуре +5 °С (нормативная температура наружного воздуха для проектирования систем вентиляции) – от 70 до 41

%от нормативных значений (для 1-го и 3-го этажей соответственно);

-при наружной температуре -4,1 °С (средняя температура отопительного периода) – от 74 до 47 % от нормативных значений;

-при наружной температуре -12 °С (средняя температура наиболее холодного месяца) – от 85 до 54 % от нормативных значений;

-при наружной температуре –31 °С (средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92) – от 94 до 67 % от нормативных значений.

Теоретические значения проектного воздухообмена не могут быть достигнуты, что приводит к следующим негативным последствиям:

1. Образование явления «обратной тяги», когда наружный воздух поступает в помещение через вытяжной воздуховод, вызывая обмерзание внутренних поверхностей вытяжных вентиляционных каналов с образованием капельного конденсата.

2. Повышение относительной влажности внутреннего воздуха в помещениях кухонь, ванных комнат, санузлов и жилых помещений, что приводит к повышению температуры «точки росы» и образованию зон возможной конденсации влаги на ограждениях, имеющих теплопроводные включения: оконные откосы, колонны и пр.

3. Отсутствие расчетного воздухообмена приводит к росту сезонных заболеваний проживающих в помещениях людей.

4. Открывание окон для проветривания также может привести к простудным заболеваниям людей в холодный период года.

В результате проведенных исследований можно сделать выводы.

1.Задачу поддержания расчетных параметров системами обеспечения параметров микроклимата малоэтажного строительства следует рассматривать как целостную совместную неделимую задачу, связанную с созданием энергетически эффективных и эксплуатационно надежных отопительно-вентиляционных систем.

2.Считаем, что оптимальной системой отопления малоэтажных жилых домов является централизованное теплоснабжение от поселковой или районной котельной, позволяющей осуществлять отопление жилых домов в полном объеме, включая места общего пользования (лестничные клетки).

3.Использование традиционных естественных (гравитационного типа) систем приточно-вытяжной вентиляции недопустимо ввиду их

полной неработоспособности. Следует рассматривать при новом проектировании малоэтажных жилых домов возможность использования следующих современных механических систем вентиляции: централизованных общедомовых систем (по подъездам);

104

децентрализованных (поквартирных) систем вентиляции с рекуперацией теплоты вытяжного воздуха.

Литература

1.СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. – Москва: ФАУ «ФЦС», 2012. – 95 с.

2.ГОСТ 30971-2012. Швы монтажные узлов примыкания оконных блоков к стеновым проемам. Общие технические условия. – Москва: Стандартинформ, 2014. – 48 с.

3.СП 60.13330.2018. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. – Москва: Минстрой России, 2018. – 95 с.

Е.С. Ткаченко, К.В. Семенова, Д.В. Васильев

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

КОГЕНЕРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА НА ПРИМЕРЕ ПЛАВУЧЕЙ АТОМНОЙ ТЕПЛОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ «АКАДЕМИК ЛОМОНОСОВ»

Введение. Изначальное развитие атомной энергетики и промышленности было обусловлено возможностью применения ядерного потенциала как оружия колоссальной мощи. Однако с течением времени развивались гражданские атомные технологии, стали создаваться ядерные реакторы, применяемы на различных судах, подводных лодках и ледоколах. Атомная энергетика позволила создать хотя и сложный, а также далеко не самый безопасный, но за то наиболее экологически чистый и эффективный метод получения энергии, что позволило определить ядерную энергетику как наиболее перспективную ветвь в своей отрасли. Поэтому, желая преумножить долю использования ядерного топлива, появились вполне логичные предпосылки повсеместного распространения ядерных реакторов, что, в свою очередь, осложнялось зачастую невозможностью строительства атомной электростанции (АЭС) повсеместно.

Особенно это касалось территорий Дальнего Севера и Восточной Сибири. Отсюда стало более чем очевидным эффективность создания и применения мобильных (передвижных) источников энергии, функционирующих на ядерном топливе. Именно в таком ключе специалисты атомной отрасли развернули ряд научных исследований и предприняли серии попыток по созданию транспортабельных атомных электростанций, первые проекты которых появились более шестидесяти лет назад.

105

История вопроса. Одним из самых первых образцов транспортабельной АЭС (ТАЭС или ТЭС) был проект ТЭС-3, разработанный и подготовленный в СССР в 1961 г. на базе танка Т-10. Данный объект включал в себя комплекс четырех самоходных установок, двое из которых располагали на себе двухконтурный ВВЭР мощностью 8,8 МВт, а пара других самоходок – турбогенератор и вспомогательное оборудование.

Подобную установку допускалось погружать на железнодорожные платформы. К сожалению, данный проект не получил одобрения и дальнейшего финансирования со стороны военных, а также не смог найти своего применения в гражданской сфере. Свое дальнейшее развития данная тематика получила в начале 70-ых годов XX века в Институте ядерной энергетики АН БССР, в котором в 1985 г. результате усердной и долгой работы был создан и реализован проект передвижной АЭС (ПАЭС) «Памир-630Д» под руководством В.Б. Нестеренко.

В данном случае блок реактора и турбогенератора располагались на специальных полуприцепах. В комплекс также входили два вспомогательных автомобиля, которые включали в себя элементы автоматики, дизельные резервные двигатели и устройства распределения. Специально сконструированный реактор «Памир-630Д» обладал тепловой мощностью в 5 МВт, электрической – 630 кВт. Непосредственно по прибытии блоки ПАЭС устанавливались и сочленялись, после чего производился запуск системы.

Первый пуск системы был произведен 24 ноября 1985 г., сами тестирования проводились до сентября 1986 г. Экспериментальный образец отработал в общей сумме 3500 часов. Однако после трагически известной Чернобыльской катастрофы, несмотря на успешный старт и безотказность в работе, безопасность проекта была подвергнута критике, после чего в 1988 г. все работы по проекту «Памир» были прекращены, а экспериментальная установка разобрана и демонтирована.

После вышеупомянутой катастрофы и наступившего практически во всем мире глубокого атомного кризиса, развитие идеи передвижных станций было приостановлено, как и всей отрасли, на долгие годы. Однако по мере возрождения атомной индустрии, давняя идея создания «ходячих» АЭС стала находить свое отражение в новых разработках и исследованиях.

ПАЭС «Академик Ломоносов». Новый толчок в развитии передвижных АЭС на территории Российской Федерации, а также во всем мире получила установка в виде плавучей атомной электростанции (ПАЭС) «Академик Ломоносов», задачей которой будет является энергоснабжение города Певек и его близлежащих территорий вместо выводимой в скором времени из эксплуатации Билибинской АЭС.

Исторические корни ПАЭС можно отследить с начала 60-ых годов XX века, когда американские ученые предоставили ВМС США проекты плавучих реакторов, которые, в частности, снабжали электроэнергией военно-морские базы в регионе Панамского канала. Подобные установки

106

(АЭС «Стерджис») использовались американцами также и для энергоснабжения других стратегически важных точек, когда возведение АЭС или ТЭС на суше было невозможным. Аналогичные проекты разрабатывались в Германии и Великобритании, а также, разумеется, и в

СССР. Отечественные проекты получили свое отражение в виде ПЛЭС «Северное сияние» 1969 года, ПАТЭС «Волнолом» 80-ых годов XX века, который, к сожалению, так и остался в стадии проекта. С начала 90-ых правительство РФ не единожды подтверждало необходимость решения назревающего вопроса по энергоснабжению Дальнего Востока и Восточной Сибири. Велись разработки по конструированию АЭС малой мощности на основе судов с атомными энергетическими установками по типу АБВ-6Э и КЛТ-40С. Активное участие в данных разработках принимал Нижегородский научно-производственный центр АО «ОКБМ им. И.И. Африкантова», что особенно явно отразилось на создании ПАЭС «Академик Ломоносов», основа которого была заложена в 2008 г. на верфи АО «Балтийский завод» в городе Санкт-Петербург, а в 2009 г. на международной выставке в Минске был представлен проект ПАЭС. Плавучая станция также разрабатывалась под эгидой государственной корпорации АО «Росатом», АО «Атомэнерго», «Малая Энергетика», ОАО «КТЗ» и прочих организаций.

К концу 2009 года на АО «Балтийский завод» были доставлены два реактора КЛТ-40С, разработанные на АО «ОКБМ им. И.И. Африкантова». В 2010 году был произведен спуск на воду плавучего энергоблока, после чего начались монтажные работы реакторного и энергетического отсеков. После подтверждения дальнейшего расположения станции в городе Певек на согласованном месте в 2016 году начались работы по строительству береговой инфраструктуры ПАЭС, которая включает в себя возведение необходимых трансформаторов, насосов, прокладку трубопровод и т.д. В 2018 г. началась буксировка плавучего энергоблока (ПЭБ) в г. Мурманск для проведения дальнейших комплексных испытаний, которые были успешно завершены в июне 2019 года, когда ядерная установка ПАЭС была полностью испытана при 100% вырабатываемой мощности. В августе 2019 года началась буксировка ПАЭС через Северный морской путь в место установки (г. Певек), а в сентябре того же года станция прибыла в место назначения. К концу 2019 г. станцию планируется запустить в эксплуатацию.

ПАЭС «Академик Ломоносов» может быть использована для выработки электро- и теплоэнергии, а также для опреснения морской воды, выдавая от 40 до 240 тыс. м3 пресной воды в сутки. Как уже ранее было отмечено, станция требует для движения наличие буксиров, являясь тем самым несамоходным ледокольным судном стоечного типа. Длина судна составляет 144 метра, ширина – 30 метров, высота борта – 10 метров. Водоизмещение ПАЭС равно ок. 21560 тонн.

Оснащенная двумя реакторными и турбогенераторными блоками по типу КЛТ-40С, ПАЭС «Академик Ломоносов» способна вырабатывать до

107

60 МВт электроэнергии и до 50 Гкал/ч теплоэнергии, а в период снижения теплопотребления – до 70 МВт электрической энергии; максимальная теплогенерация составляет 145 Гкал/ч при электрической выработке в 30 МВт. Также АО «Росатом» предложил модифицированный проект ПАЭС, который позволяет повысить электрическую мощность до 100 МВт с применением ядерных установок по типу РИТМ-200. Таким образом, ПЭБ способен обеспечивать тепло- и электроэнергией город численностью до 100 000 человек. Ориентировочный срок службы ПАЭС называется от 35 до 40 лет при учете, что будет производиться ежегодным осмотр станции и ее технический ремонт после 10~12 лет службы.

Подобная станция могла бы решить множество назревших проблем тепло- и энергоснабжения отдаленных регионов страны, что, вероятно, значительно снизит денежные затраты на строительство постоянных источников энергоснабжения. Согласно заявленным суммам и официальным сведе-ниям, стоимость строительства ПАЭС в разы меньше стоимости аналогичного проекта классической АЭС, однако стоит отметить важный недостаток – при относительной отдаленности еще действующей Билибинской АЭС, планируемая к запуску ПАЭС не сможет в полной мере покрыть необходимые нагрузки тепловой и электрической энергии, что потребует возведения дополнительной отопительной котельной и, предполагаемо, дизельной электростанции мощностью 24 МВт. Также немаловажным фактором является то, что при будущих ремонтах и перезагрузках топлива ПАЭС будет останавливаться, что, в свою очередь, будет требовать резервного источника энергоснабжения. С такими предпосылками в г. Певек запланировано строительство новой ТЭЦ общей мощностью 48 МВт.

Помимо мобильности и, в определенной степени, финансовой выгоды, ПАЭС обладает экологической безопасностью – к моменту окончания использования ПАЭС планируется направить к месту ее демонтажа, нейтрализуя тем самым радиоактивное воздействие на окружающую среду и локацию, где станция будет располагаться. Также стоит отметить тот факт, что ПАЭС способна снабжать электро- и теплоэнергией как производственные или промышленные объекты, так и гражданские здания и сооружения. Однако, как говорилось ранее, для этого будет требоваться надлежащая береговая инфраструктура.

Однако особо важным достоинством и значительной перспективой данного объекта является его уникальность и новизна – ПАЭС «Академик Ломоносов» является первым в мире объектом подобного рода, что делает его интересным предметом сбыта странам, где данные объекты были бы особо актуальны. Некоторые страны, такие как Республика Кабо-Верде, Канада, Индонезия и некоторые другие островные государства, являются заинтересованным сторонами в данном вопросе. В свою очередь, представительство АО «Росатом» заявляет, что планируется построить по меньшей мере семь плавучих энергоблоков.

108

Заключение. Развитие подобных проектов может позволить России увеличить долю применения ядерной энергетики в стране в целом – как в гражданском, так и в промышленном деле, а также решить технические проблемы в энергоснабжении отдаленных регионов страны, поднять уровень их технологического развития и при возможности создать новый рынок сбыта, что позволило бы либо поставлять уже готовую электроэнергию на экспорт, либо же преумножить каталог предлагаемых услуг госкорпорации «Росатом» наряду с уже строящимися за рубежом атомными станциями. Успех данного проекта позволит России поднять уровень энергетического и научно-технического развития, а также даст шанс перейти на более современный и качественный вид топлива по сравнению с используемыми типами природного сырья.

Литература

1.Реализованные проекты. Транспортабельная электростанция ТЭС-3

//АО «ГНЦ РФ – ФЭИ» URL: https://www.ippe.ru/realized-projects/278-tes-3 (дата обращения: 05.10.19).

2.История атомной энергетики Советского Союза и России. Вып. 5 / Под ред. В.А. Сидоренко. – Москва: ИздАТ, 2004. – 167 с.

3.Плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС) «Академик

Ломоносов» // Aftershock URL: https://aftershock.news/ (дата обращения: 05.10.19).

Е.В. Тощенкова, Л.В. Едукова

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В АРХИТЕКТУРЕ ЗДАНИЙ: ТЕКСТИЛЬНЫЕ ФАСАДЫ

Текстильные фасады – это новый подход к развитию современных фасадных технологий, который заключается в использовании при проектировании и возведении фасадов зданий натяжных тканевых оболочек из инновационных высокотехнологичных и долговечных полимерных тканей.

Новые материалы почти не отличаются от привычных по прочности, но являются значительно более эластичными, лёгкими и экологичными. Срок их службы составляет 25…50 лет при условии эксплуатации при температуре +120…–60 °С [1, 2]. Это позволяет использовать текстиль не только для временных и мобильных зданий и сооружений, но и в стационарных объектах более долговременного использования, в том числе и для многоэтажного строительства.

109