Введение. Предложен новый метод оценки энергоэффективности на основе разработки методики расчетов теплопоступления через окна с учетом коэффициента снижения облученности рассеянной солнечной радиации (СР) солнцезащитным устройством. Исследование проведено для П-образного типа солнцезащитного устройства. Материалы и методы. Расчеты основываются на проекции солнечного луча при расчете части площади окна в тени с учетом коэффициента снижения облученности рассеянной СР солнцезащитным устройством. Наличие солнцезащитных устройств на поверхности окна способствует снижению облученности рассеянной СР, которая представлена коэффициентом Kbt. При оценке энергоэффективности с учетом определения эффективности солнцезащитных устройств был разработан коэффициент уменьшения теплопоступления СР β, описывающийся отношением СР через остекленный световой проем при наличии солнцезащитного устройства QK к СР через остекленный световой проем без него QKo. С помощью разработанной компьютерной программы проведены проверочные расчеты теплопоступления от СР через оконную систему с учетом солнцезащитного устройства в различных географических регионах в летний период (в Ханое и Москве). Результаты. Сравнение результатов предлагаемой методики и данных наблюдения показывает незначительную разницу по относительному значению β и большую погрешность при учете абсолютного значения количества тепла, поступающего в помещение qокно. В самый жаркий период года при наличии солнцезащитных устройств тепловая нагрузка через оконную систему уменьшается на 42-46 % для Москвы; 48-63 % для Ханоя. Выводы. Предложенные методика и компьютерная программа для быстрой оценки энергоэффективности оконной системы при наличии солнцезащитных устройств с учетом коэффициента уменьшения теплопоступления СР β через оконную систему позволяют производить проектирование ограждающих конструкций зданий с высокой эффективностью в энергосбережении для систем кондиционирования воздуха.
Вестник МГСУ
2021. — Выпуск 6
Содержание:
Введение. Строится локальное численно-аналитическое решение задачи об изгибе изотропной пластины. Область исследования составляют пластины, у которых по одному из направлений имеется регулярность (постоянство) физико-геометрических параметров (модуль упругости материала пластины, коэффициент Пуассона материала пластины, размеры поперечного сечения пластины). Это направление условно называется основным. Материалы и методы. Для решения указанной задачи используется вейвлет-реализация дискретно-континуального метода конечных элементов (ДКМКЭ) на основе B-сплайнов. Исходная операторная постановка задачи сформулирована с использованием аппарата обобщенных функций в рамках метода стандартной (расширенной) области, предложенного А.Б. Золотовым. Результаты. Рассмотрены некоторые актуальные вопросы построения нормализованных базисных функций B-сплайна, описана техника аппроксимации соответствующих вектор-функций и операторов в рамках ДКМКЭ. По основному направлению задача остается континуальной и ищется точное аналитическое решение, тогда как по неосновному направлению используется конечно-элементная аппроксимация в сочетании с аппаратом вейвлет-анализа. В результате формируется дискретно-континуальная постановка задачи, представляющая собой многоточечную (в частности, двухточечную) краевую задачу для системы обыкновенных дифференциальных уравнений (первого порядка) с постоянными коэффициентами, для решения которой может быть применен разработанный и описанный в публикациях авторов корректный аналитический метод. В верификационных целях рассмотрен простейший пример расчета тонкой изотропной пластины (прямоугольной в плане), жестко закрепленной по боковым граням под воздействием сосредоточенной в центре нагрузки. Выводы. Решение верификационной задачи предложенным методом хорошо согласовывалось с решением, полученным на основе метода конечных элементов (были построены соответствующие решения с учетом и без учета локализации, которые практически полностью совпадали, при этом преимущества численно-аналитического подхода достаточно очевидны). Показано, что использование B-сплайнов различной степени в рамках вейвлет-реализации ДКМКЭ приводит к значительному сокращению количества неизвестных.
Ключевые слова
Введение. Проведено численное параметрическое исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) двутавровых балок с гофрированными стенками различных типов, реализованное в программном комплексе ANSYS Mechanical APDL. Приведены численные результаты по перемещениям, эквивалентным напряжениям и коэффициентам устойчивости в зависимости от изменения угла наклона гофр для трапециевидного, волнистого и треугольного профилей. Полученные результаты могут быть полезны при проектировании и обосновании конструктивных решений для изгибаемых элементов. Материалы и методы. Параметрическое исследование проведено на основе серии численных экспериментов методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS Mechanical APDL. На встроенном в программный комплекс параметрическом языке программирования APDL была написана программа, которая позволила выполнить параметрическое перестроение численной модели в зависимости от варьируемых параметров гофрированной стенки с последующим численным решением и постобработкой результатов расчета. Расчеты проводились на модели с габаритными размерами и материалом стандартного балочного двутавра со сплошной стенкой, загруженного равномерно распределенной поперечной нагрузкой. Результаты. На основе параметрического исследования установлены основные особенности формирования НДС балок с различными типами гофрированных стенок. Составлена параметрическая численная модель для определения максимальных перемещений, эквивалентных напряжений и коэффициентов устойчивости для различных типов гофрированных стенок при различных параметрах угла наклона гофры. Для характерных параметров и типов гофр приведены изополя эквивалентных напряжений, а также формы потери устойчивости. Достоверность результатов подтверждается проведенной верификацией численной модели расчетом методом сопротивления материалов при угле наклона гофры α = 0, что для всех вариантов различных типов гофр является исходной точкой моделирования. Выводы. Полученные результаты на основе параметрических исследований выявили основные особенности формирования НДС балок с гофрированными стенками, что позволяет обосновать их эффективность в качестве конструктивных решений для изгибаемых элементов.
Ключевые слова
Введение. В последние десятилетия проводится изучение регулирования электротехнических свойств материалов гидратационного твердения. Отмечается, что при изменении данных свойств различными добавками возникают негативные эффекты: низкая коррозионная стойкость, снижение физико-механических свойств. Цель исследования - разработка многофункционального слоистого материала с локализированными электропроводящими характеристиками. Решается задача установления влияния модификаторов при их использовании в качестве регулирующих компонентов электротехнических свойств на разрабатываемый состав. Материалы и методы. Для изготовления образцов применялся портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н; заполнитель - песок с модулем крупности 0,7; молотая техническая сера 9998 сорта (ГОСТ 127.1-93), суспензия технической сажи, нитрат кальция. Определены удельные сопротивления отдельных слоев композиционного материала, механические свойства и особенности структуры каждого слоя и структура контактных слоев. Результаты. Установлено, что использование предварительно обработанной технической серы в количестве 7 % от массы вяжущего способствует формированию токоизолирующего слоя с удельным сопротивлением на 28 сутки 29,57 кОм ∙ см. Электропроводящий слой, сформированный посредством введения технической сажи в количестве 7 % от массы вяжущего, позволяет обеспечить стабильное прохождение электрического тока. Определено, что нитрат кальция оказывает влияние на морфологию вторичных кристаллогидратов и аморфной фазы минеральной матрицы на основе портландцемента и дает возможность обеспечить требуемую прочность бетона. Выводы. Послойное формование предложенных составов способствует формированию композиционных материалов с регулируемыми электротехническими характеристиками на основе портландцемента без дополнительного применения диэлектриков. Подтверждена эффективность использования технической серы, комплексного модификатора на основе технической сажи и нитрата кальция в качестве модификаторов минеральной матрицы, позволяющих регулировать электротехнические характеристики искусственного камня.
Ключевые слова
Введение. Сточные воды полигонов хранения твердых бытовых отходов (фильтраты ТБО) содержат в высоких концентрациях органические продукты разложения отходов, минеральные соли. Концентрации органических веществ (ОВ) в показателях химического потребления кислорода (ХПК) могут достигать 5000 мг/л, ионов аммония - 2500 мг/л, величина общего солесодержания - 15 000 мг/л. Для того чтобы очистить такие растворы методом обратного осмоса до значений, соответствующих современным нормативным требованиям сброса в окружающую среду, требуется очистка в две или в три ступени. Вследствие высоких значений солесодержания и ХПК, производительность современных обратноосмотических мембран, предназначенных для обессоливания подземных и морских вод, имеет очень низкое значение. С целью снижения затрат на мембранные аппараты авторами исследована возможность применения нанофильтрационных мембран на первой ступени очистки. Материалы и методы. Проведены эксперименты, позволяющие определить изменение концентраций растворенных загрязнений в фильтратах обратноосмотических и нанофильтрационных мембран и снижение производительности мембран на каждой ступени очистки. Изучены варианты максимального снижения расхода концентрата при очистке фильтратов ТБО. Получены основные зависимости, позволяющие определить требуемые расходы концентрата в зависимости от глубины очистки по иону аммония. Описана методика выявления площади поверхности мембран на каждой ступени очистки в зависимости от состава фильтрата ТБО. Результаты. Для трех разных составов фильтратов ТБО Московской области представлены расчеты эксплуатационных затрат в зависимости от выбранной схемы очистки и технологии дальнейшей утилизации концентратов мембранной установки. Выводы. При обработке фильтратов твердых коммунальных отходов с высокими величинами ХПК и общего солесодержания целесообразно на первой ступени мембранной очистки использовать нанофильтрационные мембраны, что дает возможность сократить расход концентрата и уменьшить величину эксплуатационных затрат. Для утилизации концентрата установки обратного осмоса разработана технология, позволяющая разделить концентрат на два потока: поток с высоким содержанием ОВ и поток с высоким содержанием минеральных солей, хлоридов натрия и аммония.
Ключевые слова
Introduction. The “Heater-Blower-Room” thermal control system represents three different interconnected subsystems. It is necessary to study the transient characteristics of the heat exchange process, that is underway in the subsystems, including informative impulse responses, to stabilize the system operation. It is a non-parametric problem, and its solution requires identification algorithms. Materials and methods. Mathematical models of the subsystems represent the Volterra integral equation of the first kind with an undetermined difference kernel, or an impulse response. An impulse response evaluation is a solution to this equation in respect of registered noisy input and output values. The problem is to evaluate unknown impulse responses for the subsystems where the output of one subsystem is the input of another one. This problem is ill-posed, and features of identification-focused experiments do not allow to apply computational methods of classical regularization algorithms. The co-authors propose two specific non-parametric identification algorithms where impulse responses are evaluated using stable first derivatives by means of smoothing cubic splines through the optimal smoothing parameter selection on the basis of the statistical optimality criterion. Results. The co-authors solve inverse problems of impulse response identification and direct problems of heat flux reaction prediction. The research results demonstrate a high level of convergence between the evaluated data and observation findings. Both experimental and theoretical results represent the findings of the research performed by the co-authors. Conclusions. The results have proven the efficiency of the algorithms proposed for the identification of solutions to the problems of complex technical systems.
Ключевые слова
Введение. В рамках создания института типового проектирования планируется создание библиотеки информационных моделей многократного использования для объектов капитального строительства (ОКС) различного функционального назначения. От качества этих моделей зависит качество проектной документации, которое влияет на качество объекта строительства. Когда речь идет о типовом проектировании, то вопрос введения системы оценки становится еще более актуальным, так как от качества одного проекта будет зависеть множество построенных по данному проекту объектов. Критерии признания документации экономически эффективной проектной документацией повторного использования на сегодняшний день являются достаточно субъективными и требуют введения качественных и количественных показателей оценки. Цель исследования - создание методики комплексной оценки качества проектной документации и признание ее экономически эффективной проектной документацией повторного использования. Для достижения цели выдвигаются следующие задачи: определить необходимость преобразования и формализации требований к оценке экономической эффективности проектной документации; связь между качеством и экономической эффективностью проектной документации; предложить критерии оценки качества проектной документации. Материалы и методы. Оценка качества проектной документации проводится путем выявления комплексного показателя качества разработанной документации на основе предложенных критериев и их весовых коэффициентов. Весовые коэффициенты определяются методом экспертных оценок. Результаты. На примере ОКС (школа) представлены критерии оценки качества проектной документации путем рассмотрения трех групп показателей качества. Методом экспертных оценок установлены весовые коэффициенты всех критериев и предложена методика определения качества проектной документации путем вычисления показателя качества, по значению которого рассчитывается возможность включения документации в реестр типовой проектной документации. Выводы. Подтверждена необходимость преобразования и формализации требований к оценке экономической эффективности проектной документации. Доказано, что введение многокритериальной методики отбора проектной документации позволит сделать оценку качества проектной документации комплексной и более объективной.
Ключевые слова
Введение. Наблюдается рост числа многоэтажных и высотных зданий, что особенно актуально для крупных городов. Подобное обновление застройки мегаполисов осуществляется не только путем освоения свободных пространств, но и за счет ликвидации зданий, жизненный цикл которых подходит к завершению. Возникает проблема выбора способа сноса зданий, поскольку традиционные применяемые в мировой практике способы не позволяют ликвидировать здания свыше 15 этажей. Поэтому с ростом этажности зданий, а также с учетом плотности окружающей застройки и ужесточения норм безопасности возникает потребность в совершенствовании технологий демонтажа, в том числе с точки зрения повышения экологической безопасности при производстве работ, что обосновывает актуальность данного исследования. Предмет исследования - технико-экономические показатели производства работ по поэлементной разборке и механическому сносу, выполняемых последовательно при ликвидации многоэтажного здания с различными конструктивными особенностями. Цель работы - изучение технико-экономических показателей демонтажных работ, выполняемых в условиях плотной городской застройки, с учетом особенностей методов организации работ, объемно-планировочных и конструктивных характеристик здания. Материалы и методы. На основе данных натурных наблюдений методом фотофиксации и хронометража произведены замеры времени демонтажа при ликвидации многоэтажного здания. С помощью метода математического анализа получены технико-экономические показатели. Определение рабочих зон, фронта, объема работ осуществлялось с применением двухмерной системы моделирования AutoCAD. Результаты. Рассмотрены особенности производства работ при поэлементной разборке и механическом сносе многоэтажного здания, выявлены зависимости технико-экономических показателей от характеристик здания. Выводы. Выявлены проблемные области при использовании таких способов демонтажа многоэтажного здания, как поэлементная разборка и механический снос. Результаты работы могут быть использованы для рационализации технологии производства демонтажных работ с учетом особенностей окружающей застройки, а также характеристик здания.
Ключевые слова
Введение. Трансформация экономического пространства регионов на основе цифровизации и использования интеллектуальных технологий в жилищной сфере порождает эстетические и технические проблемы. При реализации стихийных инвестиционных проектов повышения энергоэффективности старого жилого фонда городов, в том числе памятников истории и культуры, а также зданий, формирующих историческую застройку, возникают определенные технические и эстетические последствия. Целью исследования является изучение реализованных инвестиционных проектов повышения энергоэффективности жилых домов на территории, смежной с границей исторического поселения регионального значения г. Казани. Материалы и методы. Натурные обследования, фотофиксация результатов реализованных инвестиционных проектов по повышению энергоэффективности многоквартирных жилых домов жилого фонда на смежной территории - на границе исторического поселения г. Казани. Результаты. Составлена классификация видов вмешательства эксплуатирующей фирмы, которые существенно изменяют исторические фасады, меняют единый архитектурно-исторический облик ансамбля улицы и порождают отрицательные экстерналии. Принимая во внимание перспективы роста спроса на рынке повышения энергоэффективности зданий старого жилого фонда, для максимизации общественного благосостояния предлагается рассмотреть механизм государственного вмешательства по защите архитектурно-исторической среды города как опекаемого блага на основе государственной политики по созданию благоприятных условий для внедрения инноваций в жилищной сфере в форме института общественной опеки. Выводы. Институт общественной опеки позволит сохранять художественные архитектурные ансамбли города на протяжении жизненного цикла, бороться с паразитарной архитектурой, получать экономический эффект: обеспечить низкое потребление энергии в жилых зданиях старого жилого фонда городов, способствовать росту стоимости недвижимости и рентабельности инвестиционных проектов реставрации, воссоздания и реконструкции зданий исторической части города.
Ключевые слова
Введение. Полигон твердых промышленных и бытовых отходов (ТПБО) - источник негативного воздействия на окружающую среду. Накрытый сверху, оснащенный технически инженерными системами по сбору и очистке биогаза полигон ТПБО продолжает оказывать негативное воздействие на подземные и поверхностные воды путем распространения фильтрата. Цель исследования - получение прогнозных сведений изменения гидрогеологических характеристик территории полигона ТПБО «Саларьево», с последующим построением имитационной модели для оценки применения технических решений при рекультивации. Материалы и методы. Processing Modflow - программное обеспечение, предназначенное для трехмерного моделирования фильтрации и переноса загрязняющих веществ. Исходными данными для построения имитационной модели послужил технический отчет по инженерно-экологическим изысканиям, выполненный АО «МосводоканалНИИпроект» в 2017 г. на территории полигона ТПБО «Саларьево» и в его окрестностях. Результаты. С применением программного обеспечения Processing Modflow рассмотрены три варианта устройства фильтрационных завес для конкретного полигона ТПБО при рекультивации. Наиболее эффективным техническим решением стало устройство фильтрационных завес с восточной и западной сторон от полигона с учетом сорбирующей функции противофильтрационных завес. На основании полученных результатов можно заключить, что при устройстве противофильтрационных сорбирующих завес с целью предотвращения распространения фильтрата прогнозно удается сократить разницу по распространению в плане до 500 м. Выводы. При рекультивации полигона ТПБО «Саларьево» рекомендуемым к реализации является вариант с устройством как противофильтрационной завесы на востоке, так и сорбирующей завесы на западе от полигона ТПБО. Предложенное техническое решение позволит сконцентрировать фильтрат внутри полигона и будет препятствовать его распространению.