сборник докладов. 1МССФ-2020 том 2. Кафедра строительства и городского хозяйства v международный студенческий строительный форум 2020 Белгород, 26 ноября 2020 г Том 2 Сборник докладов Белгород 2020
 Скачать 4.55 Mb.
|
|
Эргашева Ф.Э., магистр Научный руководитель доктор PhD Рахманов Б.К. Ферганский политехнический институт, г. Фергана, Республика Узбекистан ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Проблемы эффективного использования топливно- энергетических ресурсов в энергетике и промышленности всегда являлись актуальными. Особенностью современного хозяйствования в энергетике является формирование оптового рынка электрической энергии (мощности, выход на который для предприятий, вырабатывающих энергию, возможен лишь при способности 144 конкурировать, что обеспечивается за счет снижения себестоимости продукции. Для снижения себестоимости электроэнергии и теплоты особое внимание уделяется малозатратным технологиям, которые могут быть внедрены в кратчайшие сроки [1]. В Узбекистане существует проблема, связанная с полной ликвидацией малых котельных из-за устаревшего оборудования, которое не соответствует современным требованиям. Эта проблема уходит во времена, когда государство придерживалась развития централизованного отопления, что в свою очередь повлекло за собой торможение развития малой энергетики. Так в современных, европейских странах есть тенденция перехода от монопольной, крупной генерации тепло- и электроэнергии ТЭЦ к локальным, небольшим, малым котельным, потому что управлять ими намного проще и эффективнее. Иза небольшой длины тепломагистрали, потери тепла сводятся к минимуму. В случае аварийной ситуации обнаружение и ликвидация проблемы, будет происходить оперативно, что немаловажно для эффективной работы котельной. Поэтому необходимо производить в значительных объемах комплексную модернизацию малых котельных с полностью измененными схемами. Тогда их эксплуатация будет эффективна, выгодна и вред нанесенный экологии будет минимальный. В современных условиях повышается требования к уровню технико-экономических и экологических показателей котельных установок. В последние разработан и освоен целый ряд высокоэкономичных котлов малой мощности (мини котлов) [2]. Которыми необходимо заменять устаревшие оборудование, как для повышения качества тепловой энергии, поступающей к потребителям, таки для улучшения экологической составляющей. Эффективность, безопасность, надежность и экономичность работы теплоэнергетического оборудования котельных во многом определяются методом сжигания топлива, совершенством и правильностью выбора оборудования и приборов, своевременностью и качеством проведения пусконаладочных работ, квалификацией и степенью подготовки обслуживающего персонала. Повышение надежности и экономичности систем теплоснабжения зависит от работы котельных агрегатов, рационально спроектированной тепловой схемы котельной, широко внедрения энергосберегающих технологий, экономии топлива, тепловой и электрической энергии. В республике действуют более 7,5 тысячи котельных разной мощности, где установлено почти 25 тыс. котлов различных типов и конструкций. Наконец г. количество котельных мощностью от 3 145 до 100 Гкал/ч составляло 1186 [3]. На производство тепла в Узбекистане ежегодно расходуется около 5 млн. т.н.э. топлива, что составляет почти 10% общего потребления топлива республики. Основным видом топлива, используемого для производства тепла, является природный газ, хотя имеется и небольшое количество котельных, работающих на угле, а в удаленных сельских районах для отопления используется также древесное топливо. Исследования, проведенные в Ташкенте, показали неэффективность действующей системы централизованного теплоснабжения. В такой системе температура воды на источнике тепла поддерживается на нормативном уровне и при высокой температуре окружающей среды, тогда как в этом случае она могла бы быть и ниже, если бы использовалась только в целях отопления жилья. Одним из негативных следствий перегрева квартир многоэтажных домов в относительно теплые периоды зимнего сезона, обусловленного соблюдением норм на ГВС, является то, что население привыкает к высоким температурам внутри жилых помещений. Мини-котельныепредназначены для отопления частных или многоквартирных домов, общественных зданий (школы, больницы, торговые и культурные центры, зданий коммунально-бытового и производственного назначения, оборудованных системами водяного отопления. Мини котельная имеет утепленный корпус и устанавливается снаружи отапливаемого здания. Котельные изготавливаются в диапазоне мощностей от 40 до 600 кВт (рис. 1). Рис. Малогабаритная мини котельная Малогабаритная котельная размещается снаружи отапливаемого помещения, поэтому не требуется строительство отдельного здания. Трубопроводы отопления заводят через стену внутрь здания. 146 Малогабаритная котельная управляется с пульта, который устанавливается внутри здания и соединяется с котлом кабелем. Малогабаритные котельные выпускаются, в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара до 0,07 МПа, водогрейных котлов и водоподогревателей с температурой нагрева воды не выше 115 С. Преимуществом газовых мини-котельных является Удобство в эксплуатации и обслуживании Небольшие габариты Высокий КПД (до 91 %); Надежность и гарантированное качество комплектующих от ведущих производителей Оптимальное соотношение цены и качества Высокая экономическая эффективность Регулирование режимов при эксплуатации в зависимости от климатических изменений окружающей среды. Таким образом, расширение масштабов использования мини котельных в Узбекистане может не только оптимизировать энергобаланс республики, но и снизить негативное влияние энергетики на окружающую среду. Библиографический список 1. Указ Президента республики Узбекистан №УП – 2912 от 20.04.2017 г. О программе мер по дальнейшему развитию системы теплоснабжения на 2018-2022 гг.» 2. Асланян ГС, Молодцов С.Д., Соловъянов A.A. Энергосбережение как важнейший компонент природоохранной политики // Теплоэнергетика. -1998- №1- С. 3. Борщов Д.Я., Воликов АН. Защита окружающей среды при эксплуатации котлов малой мощности- М Стройиздат, 1987,- 156 с. 147 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И НАНОТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ Абдуллаев И.А., магистрант Научный руководитель канд. техн. наук, доцент Гончарова НИ. Ферганский политехнический институт, г. Фергана, Республика Узбекистан ПРИМЕНЕНИЕ ЯЧЕИСТОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ В ГРАЖДАНСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ Традиционными строительными материалами для возведения несущих и самонесущих стен и перегородок жилых и общественных зданий стали кирпич, бетон и дерево, которые обладают своими определенными характеристиками и свойствами. Но потребность соединить водном материале все положительные свойства существующих вариантов существовала всегда. Таким вариантом стал ячеистый бетон, который на сегодняшний день является самым популярным производимым композитом для возведения стен объектов капитального строительства и теплоизоляции, в частности, при жилищном строительстве [1]. Производство газобетона в России ежегодно увеличивается по сравнению с традиционными каменными изделиями (кирпичи керамический и силикатный, керамзитобетонные блоки и др. На сегодняшний день общий объем производства ячеистобетонной продукции составляет примерно 1 млн. м в год [2]. Автоклавные газобетонные блоки все чаще применяют для возведения мало- и многоэтажных жилых и общественных зданий, бескаркасных зданий дох этажей, высотных каркасно-монолитных, коммерческих и промышленных зданий и сооружений. Это связано с основными физико-механическими свойствами ячеистобетонных изделий прочностью, теплопроводностью, плотностью, морозостойкостью, влагостойкостью, звукоизоляцией и экологичностью. Мелкие стеновые блоки являются основным видом изделий из автоклавного газобетона. Также заводы выпускают армированные изделия перемычки, плиты перекрытия, стеновые панели. Некоторые предприятия имеют возможность выпускать армированные изделия, при этом, изготовление таких изделий отличает необходимость подготовки арматурного каркаса, усложненное формование массивов, 148 увеличенное время автоклавной обработки, усложняющие технологический процесс производства армированных автоклавных газобетонов и зачастую приводящие к снижению производительности линий [2…5]. Таким образом, ячеистый бетон является единственным каменным материалом, из которого можно собрать целиком капитальные дома, включая наружные и внутренние стены, перегородки, перекрытия, покрытия, на что есть государственные стандарты. Такие дома строились в СССР (включая Латвию, Украину, Белоруссию, Казахстан) в составе типовых серий – 1-468Ая, 126, 130, 216 и прошли испытания временем (более 40 лет. В России построены тысячи цельноячеистобетонных домов с учетом опыта европейских стран (Финляндия, Польша, Дания, Швеция, Германия, где такое строительство ведется более 80 лети выпуск ячеистого бетона надушу населения в десятки раз превышает российский, а потому и обеспеченность жильем там гораздо выше. Свойства автоклавного газобетона характеризуют его как эффективный строительный материал, позволяющий снизить себестоимость строительства, по сравнению с другими материалами кирпич, дерево, керамзитобетон, сэндвич-панели и др, обеспечивая при этом долговечность и огнестойкость построенных домов, а также и комфортность проживания в них. Его легкость и высокие теплозащитные свойства позволяют уменьшить затраты на устройство фундамента и возведение стен, перекрытий и покрытий. При этом снижаются транспортные расходы и трудоемкость. Благодаря своей ячеистой структуре, он не только хорошо сохраняет тепло, но и обеспечивает шумоизоляцию, соответствующую требованиям действующих норм. Газобетон хорошо поддается механической обработке (режется, строгается, сверлится и штрабится). Простота обработки позволяет изготавливать конструкции различной конфигурации, в том числе и арочные, прорезать каналы и сверлить отверстия под электропроводку, розетки и трубопроводы со значительно меньшими затратами труда и времени, чем в других материалах. На газобетон хорошо клеятся керамическая плитка, обои и другие отделочные материалы, и совмещаются цементно-песчаные штукатурки, набрызгбетоны, водоэмульсионные и акриловые краски. Блоки и панели из пенобетона применяют для возведения внутренних ненесущих стен зданий, заполнения каркасных зданий и теплоизоляции. 149 Преимущества и недостатки газобетонных блоков приведены в табл [1]. Таблица Достоинства и недостатки ячеистобетонных блоков Материал Достоинства Недостатки Газобетонные блоки – низкая теплопроводность – геометрическая форма блоков возможность армирования кладки – не подвержен усадке – высокая морозостойкость – долговечность (50…70 лет. – высокая стоимость – высокая гигроскопичность – хуже звукоизоляция. Пенобетонные блоки – низкая стоимость – меньше водопоглощение; – лучше шумоизоляция. – хуже геометрия блоков – высокая теплопроводность – невозможность армирования кладки – долговечность (около 30 лет – низкая морозостойкость – возможна усадка. Газобетонное строительство самым экономичным будет в малоэтажных домах – односемейных, двух- и четырехквартирных, блокированных (таун-хаузов), х этажных секционных. В этих домах ненужны мусоропроводы и лифты, высоконапорная водоподача. Фундаменты могут быть легкими, мелкого заложения. Высокопрочные бетоны, требующие большого расхода все дорожающего цемента, не применяются. Проектирование строительных конструкций из мелких газобетонных блоков, предназначенных для строительства зданий и сооружений в сейсмических районах и районах Крайнего Севера, на территориях распространения вечномерзлых грунтов, на подрабатываемых территориях, а также для эксплуатации в условиях систематического воздействия повышенной температуры, влажности и динамических воздействий, выполняется с учетом дополнительных требований, предъявляемых к строительству зданий и сооружений и их конструкций, в перечисленных условиях, по соответствующей нормативно-технической документации. Использование ячеистобетонных изделий позволяет быстро и эффективно решать проблемы жилищного строительства, особенно в условиях дефицита финансовых и энергетических ресурсов. Именно вышеуказанное универсальность материала способствует массовому использованию ячеистобетонных конструкций как в малоэтажном жилищном строительстве, таки все более широкому применению при 150 строительстве многоэтажных зданий и других объектов гражданского назначения. Однако, как и при применении других материалов, использование ячеистобетонных изделий и конструкций требует соблюдения ряда правили профессионального подхода, что ведет к решению вопросов развития нормативно-технической документации и подготовки высококвалифицированных специалистов-строителей. Современные экономические условия и инвестиционные возможности в стране предопределяют новый подход к выбору эффективных строительных материалов для жилищного строительства. Одним из таких строительных материалов является ячеистый бетон, имеющий потенциально большой рынок сбыта и, как показывает динамика, развитие его будет происходить за счет вытеснения более дорогих и с низкой теплоэффективностью кирпичных и бетонных зданий. Библиографический список 1. Сулейманова Л.А., Коломацкий АС, Погорелова И.А., Марушко МВ. Повышение эффективности производства и применения ячеистых бетонов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. № 11. С. 34-43. 2. Сулейманова Л.А., Коломацкая С.А., Кара КА. Энергоэффективный газобетон // В сборнике Научные и инженерные проблемы строительно-технологической утилизации техногенных отходов Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. 2014. С. 218-220. 3. Рябчевский И.С., Соловьев СВ. Анализ мирового рынка автоклавного газобетона // Х Международный молодежный форум Образование, наука, производство. – Белгород, 2020. С. 878-881. 4. Гридчин А.М., Лесовик В.С., Гладков Д.И., Сулейманова Л.А. Новые технологии высокопоризованных бетонов // В сборнике Поробетон – 2005 Международная научно-практическая конференция. Сборник докладов. 2005. С. 6-16. 5. Сулейманова Л.А., Коломацкая С.А., Кондрашев КР, Шорстов Р.А. Энергоэффективные пористые композиты для зеленого строительства // В сборнике Наукоемкие технологии и инновации Юбилейная Международная научно-практическая конференция, посвященная 60-летию БГТУ им. В.Г. Шухова (XXI научные чтения. 2014. С. 354-359. 6. Сулейманова Л.А. Алгоритм получения энергоэффективного газобетона с улучшенными показателями качества // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2011. № 4. С. 59-61. 151 Амелин ПА, аспирант Рябчевский И.С., аспирант Научный руководитель док. техн. наук, проф. Сулейманова Л.А. Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, г. Белгород, Россия ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА ПЕНОГИПСА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕНОВЫХ ОГРАЖДЕНИЙ С переходом экономики страны с плановой на рыночную строительная отрасль также была вынуждена оставить устоявшиеся подходы возведения домов из сборных железобетонных конструкций и перейти на новое, оптимальное и экономически выгодное использование строительных материалов. В частности, для возведения индивидуальных жилых домов широко используются материалы пористой структуры, что позволяет снизить затраты на возведение зданий и сооружений, при этом гарантируя предусмотренную в нормативной документации достаточную надежность конструкций. В современном строительстве гипс используется как основной компонент при производстве гипсокартонных листов, гипсоволокнистых экструзионных декоративных плит, пазогребневых плит, сухих смесей, гипсобетона, пено- и газогипса. Месторождения гипса расположены по всему миру, на территории России гипс добывается в Пермском крае (Кунгур, в Тульской области Новомосковск, в Нижегородской области (Пешелань, Гомзово), Самарской области (Самара, Краснодарском крае (Мостовской, Шедок, Псебай), Карачаево-Черкесской республике (Хабез, Черкесск, Волгоградской области. В силу развития науки строительных материалов, появления химических добавок, улучшающих водоотталкивающие свойства, стало возможным использование поризованых стеновых блоков на гипсовых вяжущих для возведения несущих внутренних стен. Образование пористой структуры в газогипсе достигается введением в формовочную смесь, состоящую из вяжущего вещества и воды, газообразователей (алюминиевая и цинковая пудра, перекись водорода, ферросилиций совместно с пудрой, кремнеалюминатный сплав и др, которые взаимодействуют с минералами и разлагаются под действием щелочной среды, равномерно поризуя формовочную смесь. Пористая структура в пеногипсе образуется за счет добавления в формовочную смесь пенообразователей. Гипсовое вяжущее, в 152 отличии от цементного, быстро вступает в реакцию с водой, в результате чего гипсовая смесь за короткое время превращается в камень, не позволяя газообразователям в полной мере поризовать смесь. Способ пенообразования является более предпочтительным для изготовления поризованных стеновых блоков на основе гипса. Цель данной работы – проектирование оптимального состава пеногипса, используя метод математического планирования эксперимента. В качестве вяжущего для изготовления пеногипса был выбран высокопрочный сепарированный гипс Г производства ООО «ЧеркесскСтройПродукт», соответствующий [1]. В качестве добавок были использованы порообразователь Морпен производства ООО Щит г. Шебекино, Белгородская обл, порообразователь Esapon 1214 производства ООО «Ламберти Руси суперпластификатор Melment F10 производства BASF Constraction Polymers (Trostberg, Германия. Для оптимизации состава порогипса использован математический аппарат, позволяющий провести комплексный анализ влияния исследуемых на основные выходные параметры (среднюю плотность и прочность на сжатие) [2-4]. В качестве варьируемых независимых технологических факторов были выбраны количество пенообразователя Морпен (Х количество порообразователя Esapon 1214 (Хи суперпластификатора Melment F10 (Х. В качестве контролируемых параметров были выбраны средняя плотность (ρ ср ) и прочность газобетона (ж. Выбранные технологические факторы были исследованы в пределах, указанных в табл. 1. Таблица 1 Фактор Уровень варьирования Интервал варьирования натуральный вид кодированный вид - 1 0 +1 Морпен, % X 1 0 0,052 0,104 0,052 Esapon 1214, % X 2 0 0,047 0,094 0,047 Melment F10, % X 3 0 0,0315 0,063 0,0315 Факторы, не вошедшие в план эксперимента, приняты постоянными. Эксперимент проведен по трехуровневому плану. Шестнадцать серий образцов размерами 7×7×7 см с различными видами добавок и их содержанием были взвешены и испытаны в соответствии сна базе строительной лаборатории кафедры 153 строительства и городского хозяйства БГТУ им. В. Г. Шухова с помощью гидравлического пресса (рис. 1). Результаты испытаний показаны в табл. 2. Рис. 1. Испытание пеногипса по прочности на сжатие Для получения математических моделей, отражающих связь между выходными параметрами (средней плотностью и прочностью на сжатие) и основными факторами (количество пенообразователя Морпен, количество порообразователя Esapon 1214 и суперпластификатора Melment F10), проведена статистическая обработка экспериментальных данных, рассчитаны коэффициенты уравнений регрессии для средней плотности и прочности на сжатие. Для построения модели регрессии были определены свободный член (b 0 ), линейные коэффициенты (b 1 , b 2 , b 3 ), коэффициенты при квадратичных членах (b 11 , b 22 , b 33 ), коэффициенты при взаимодействиях членов уравнения регрессии (b 12 , b 13 , b 23 ) последующим формулам b 0 =T 1 ∑ y i N 1 -T 2 ∑ ( ∑ x yi 2 ∙y u N 1 ) K 1 (1) b i =T 3 ∑ x iu ∙y i N 1 (2) b ii =T 4 ( ∑ x iu 2 ∙y u N 1 +T 5 ∑ (∑ x iu 2 ∙y u N 1 )-T 2 ∑ y u N 1 K 1 (3) b ij =T 6 ∑ x iu ∙x ju ∙y u N 1 (где Т 1 ...Т 6 – табличные коэффициенты (Т = 0,1832; Т = 0,0704; Т = 0,1; Т = 0,5; Т = -0,1268; Т = 0,125) [4]; y u – экспериментальное значение выходного параметра u - номер точки плана x i – кодированное значение го фактора К, N – общее число точек в плане. 154 Расчетные параметры для определения коэффициентов регрессии представлены в табл. 3,4. Расчетные значения коэффициентов регрессии показаны в табл. 5. Таблица 2 Экспериментальные данные средней плотности и прочности на сжатие образцов пеногипса в зависимости влияния факторов № точки плана Фактор ρ ср, кг/м 3 R сж, МПа X 1 X 2 X 3 1 +1 +1 +1 375 0,866 2 +1 +1 -1 363 0,801 3 +1 -1 +1 755 3,935 4 +1 -1 -1 723 3,441 5 -1 +1 +1 1163 8,52 6 -1 +1 -1 1057 7,024 7 -1 -1 +1 1240 13,485 8 -1 -1 -1 1208 11,746 9 +1 0 0 528 1,805 10 -1 0 0 1084 9,46 11 0 +1 0 651 3,02 12 0 -1 0 989 6,74 13 0 0 1 973 7,88 14 0 0 -1 924 5,95 15 0 0 0 876 5,682 16 0 0 0 859 5,55 17 0 0 0 847 5,49 |