10696
.pdfЛитература
1.Гидросфера как природная система. URL: https://studwood.ru/1157724/ekologiya/gidrosfera_prirodnaya_sistema
2.Загрязнение океана нефтью. URL: http://laguna- akul.ru/akulinfo/problemy-ekologii/neft-i-akuly.html
3.Владимиров В. А., д.т.н., ЦСИГЗ МЧС России. Разливы нефти: причины, масштабы, последствия. Текст научной статьи по специальности «Охрана окружающей среды. Экология человека» Журнал: Стратегия
гражданской |
защиты: |
проблемы |
и |
исследования |
Выпуск № 1 / том 4 / 2014/ стр. 217, 219. |
|
|
||
4.Е.Г. Дурягина. Нефтепродукты в морской среде. Стр.122-123,
128-129.
5.Загрязнение среды нефтепродуктами и нефтью: загрязнение морей, океана. URL: https://neftok.ru/raznoe/zagryaznenie-okruzhayushhej- sredy-neftyu-i-nefteproduktami.html
6.Давыдова С.Л., Тагасов В.И. Нефть и нефтепродукты в окружающей среде: Учеб.пособие. - М.: Изд-во РУДН, 2004. Стр.5, 85.
И.М. Бодрова
МБОУ «Школа № 101», г. Нижний Новгород
ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ДЕТСКОГО ТЕАТРА ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ
Необходимость использования возобновляемых источников энергии является важной проблемой в современном строительстве и энергетическом комплексе Российской Федерации.
Солнечная энергия является наиболее доступным и экономически целесообразным видом возобновляемой энергии, использование которого для теплоснабжения сооружений было бы неверно ограничивать районами только с теплым климатом, продолжительным количеством безоблачных дней и значительной величиной солнечной радиации. Однако, в настоящее время в Российской Федерации, лишь только в некоторых южных регионах установки по получению солнечной энергии (так называемые «гелиоустановки») нашли относительно широкое применение и практически отсутствуют в центральных и северных областях нашей страны. Распространение систем утилизации солнечной энергии для большинства регионов сдерживается не только их дороговизной и крайне
290
низким количеством типовых решений, но и отсутствием эффективных, высокопроизводительных разработок гелиосистем, улавливающих, преобразующих и аккумулирующих солнечную энергию при нестабильных климатических условиях. В целом по стране, доля полученной энергии при помощи гелиоустановок занимает менее 0,5 % в объеме общей энергетики (для сравнения: в Германии – 32,4 %, в Италии –
16,3%, в США – 7,7 %, в Китае – 8,3 %, Во Франции – 4,0 %).
Следовательно, проведенные автором исследования по рассмотрению возможности применения солнечной энергии в качестве источника теплоснабжения систем отопления и горячего водоснабжения детского театра, являются актуальными и имеют несомненный перспективный научный и практический потенциал.
Целью исследований являлось научное обоснование и выявление практической возможности использования солнечной энергии в качестве источника теплоснабжения на нужды отопления и горячего водоснабжения, разработанного автором методом натурного макетирования детского театра «Мечта», расположенного в г. Нижний Новгород.
Автором была разработана и представлена на рис. 1 теплофизическая модель объекта исследований – детского театра.
Рисунок 1. Теплофизическая модель детского театра
291
Условные обозначения, принятые на рис. 1:
Q |
+ |
|
|
c.р |
|
– поступление
солнечной энергии (дневной режим), Вт;
Q |
+ |
|
|
тепл.с |
|
– поступление теплоты из
|
− |
тепловой сети (ночной режим), Вт; Qок |
|
− |
− |
Qпл |
– потери теплоты через пол, Вт; Qдв |
− |
– теплота, необходимая на нагрев |
Qг.в |
|
–потери теплоты через окна, Вт;
–потери теплоты через дверь, Вт;
горячей воды, Вт; |
− |
– потери |
Qпот |
теплоты через потолок, Вт;
Q |
− |
|
|
ст |
|
– потери теплоты через наружные стены, Вт.
Тепловой баланс рассматриваемого объекта можно следующими зависимостями:
- количество требуемой теплоты на отопление театра
− |
− |
− |
− |
− |
, Вт; |
Qот = Qок + Qпот |
+ Qст |
+ Qдв |
+ Qпол |
||
- общая потребность теплоты в театре |
|
|
|||
Qобщ |
= Qот + Qг.в , Вт; |
|
|
||
описать
(1)
(2)
- баланс теплоты количеству поступаемой
Qот
(количество теряемой теплоты должно равняться теплоты в помещении)
+ Qг.в |
= Qс.р |
+ Qтепл.с |
, Вт. |
(3) |
Принципиальная инженерная схема предлагаемого автором способа преобразования солнечной энергии в тепловую при помощи плоского солнечного коллектора представлена на рис. 2.
Точный расчет тепловых потерь и тепловых поступлений в здание является сложной инженерной задачей, решаемой в специализированных проектно-конструкторских организациях. Автором был проведен ориентировочный расчет на основании укрупненных значений исследуемых параметров по нижеследующей методике.
Рисунок 2. Принципиальная схема преобразования солнечной энергии в тепловую при помощи плоского солнечного коллектора: 1 – плоский солнечный коллектор
292
(дневной режим теплоснабжения); 2 – бак-накопитель горячей воды; 3 – насосы для обеспечения циркуляции воды; 4 – система отопления театра; 5 – система горячего водоснабжения театра (буфет, санузлы); 6 – поступление воды из городского водопровода; 7 – подогрев из городской тепловой сети (ночной режим теплоснабжения)
1)Тепловой баланс в течении суток определяется по зависимости (3).
2)Суточная потребность в теплоте на отопление Qот может быть определена по формуле (4) [1, 2]
=q V (tв - tо.п ) 24 , Вт, (4)Qот
где q – удельная тепловая характеристика здания, Вт / (м3·°С); принимается для театра по [8] q = 0,35 Вт / (м3·°С); V – объем театра, принимается согласно разработанного автором макета: V = 13 140 м3; tв – внутренняя температура воздуха, tв = 20 °С; tо.п – средняя температура наружного воздуха в течении отопительного периода, принимается по СП [3], для района строительства в г. Нижний Новгород tо.п = –4,1 °С; 24 – количество часов в сутках.
Qот = 0,35·13140·(20–(–4,1))·24 = 2 660 060 Вт.
3) Суточная потребность в теплоте на нужды горячего водоснабжения театра определяется согласно требований [4] по формуле:
Qг.в.
|
|
с |
= 1,2 1,163 |
|
(G |
N )(55
−
t |
х.в. |
) 12 |
|
|
, Вт,
(5)
где: Gс – расход горячей воды на одного зрителя в час наибольшего водопотребления, Gс = 0,3 л/ч; N – количество зрителей, N = 200 чел.; 55 – нормативная температура горячей воды, подводимая к крану, °С; tх.в. – температура холодной воды из городского водопровода, tх.в. = 5 °С, 12 – время, час, работы театра в сутки.
Qчас =1,2 1,163 (0,3 200)(55 −5) 12 =50 240 Вт. г.в.
4) Общее потребление теплоты детским театром составляет:
- в зимнее время Qобщ = Qот + Qг.в = 2 660 060 + 50 240 = 2 710 300 Вт;
- в летнее время Qобщ = Qг.в = 50 240 Вт.
5) Количество солнечной энергии, которую можно получить и полезно использовать из прямого и рассеянного солнечного излучения плоскими солнечными коллекторами, зависит от множества факторов, например: времени суток, месяца года, угла наклона коллектора относительно горизонта и др. Для проведения расчетов, автором использована следующая формула, позволяющая рассчитать величину тепловой энергии, получаемой из солнечной энергии для климатических условий г. Нижнего Новгорода [5]:
Qс.р. = qс.р. A 8 , Вт. |
(6) |
где: qс.р. – удельная часовая среднегодовая величина поглощаемой и преобразовываемой в тепловую энергию плоскими коллекторами солнечной энергии, принимается qс.р. = 450 Вт/м2; A – площадь поверхности плоских
293
солнечных коллекторов, устанавливаемых на кровле театра, принимается A = 200 м2; 8 – среднегодовая величина светлого времени суток, час.
Qс.р. = 450 200 8 =720 000 Вт. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Выводы по проведенным исследованиям представлены автором в |
|
||||||||||
табличной форме (таблица 1). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Таблица 1. Тепловой баланс детского театра |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Период года |
Требуемое количество |
Количество теплоты, которое можно получить и |
|||||||||
|
теплоты, Вт |
использовать при помощи плоских солнечных |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
коллекторов, Вт |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Вт |
|
|
|
% |
|
|
|
На |
ГВС |
Итого |
На |
ГВС |
|
Итого |
На |
ГВС |
|
Ито |
|
отоплен |
|
|
отопле |
|
|
|
отопле |
|
|
го |
|
ие |
|
|
ние |
|
|
|
ние |
|
|
|
Холодный |
2660060 |
50240 |
2710300 |
669760 |
50240 |
|
720000 |
25,2 |
100 |
|
27,0 |
период года |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Теплый |
- |
50240 |
50240 |
- |
50240 |
|
50240 |
- |
100 |
|
100 |
период года |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Литература
1.Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 частях. Часть 1. Отопление / В.Н. Богословский, Б.А. Крупнов, А.Н. Сканави и др.; под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. – М.: Стройиздат, 1990. – 344 с.
2.Щекин Р.В. Расчет систем центрального отопления / Р.В. Щекин, В.А. Березовский, В.А. Потапов. – Киев: Вища Школа, 1975. – 216 с.
3.СП 131.13330.2012 «Строительная климатология». М.: Минрегионразвития, 2012. – 113 с.
4.Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 частях. Часть 2. Водопровод и канализация / Ю.Н. Саргин, Л.И. Друскин, И.Б. Покровская и др.; под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. – М.: Стройиздат, 1990. – 247 с.
5.Харченко Н.В. Индивидуальные солнечные установки / Н.В Харченко. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 208 с.
А.А. Булыгина, Е.Е. Кувшинова
МБОУ Школа №106, г. Нижний Новгород
ПРОЕКТ БЛАГОУСТРОЙСТВА ДВОРА В НИЖНЕМ НОВГОРОДЕ
Городская среда не исчерпывается зданиями, сооружениями, это и благоустройство природного ландшафта, малые формы, транспорт, инженерные сети, воздух, наполненный звуками, флора, фауна. В процессе
294
взаимодействия, человек оценивает среду жизнедеятельности с позиций пользы, прочности, красоты, сравнивает гармонию ее архитектурного облика со сложившимся в обществе идеалом [1-6].
В архитектурно-строительной среде города живут люди разного возраста, с различными интересами, они постоянно взаимодействуют с предметно-пространственным окружением двора, качество которого зависит от состояния жилищно-коммунального хозяйства. Как известно, люди игнорируют дизайн, который их не замечает, такое произошло с одним из дворов на улице Болотникова в Нижнем Новгороде. Он просторный, без инфраструктуры, заросший кустарником. Настроение и здоровье человека напрямую зависит от функциональности окружающей среды, поэтому нужно обустроить придомовую территорию так, чтобы жители могли комфортно ее использовать, получать удовольствие от ее облика [7]. Создание полноценной комфортной среды для жизни и отдыха может стать главной целью проекта благоустройства каждого двора.
Двор на улице Болотникова имеет сложную социальнопространственную структуру, где каждая возрастная группа его обитателей использует «свою» территорию, отделенную от «чужих» зон кустами, дорожками и т. п., имеющую символ групповой интеграции: стол для пинг-понга, скамьи, песочницу или просто дерево. Каждая группа (подростки, пенсионеры, родители с маленькими детьми), располагаясь внутри двора, может заниматься своими делами, не мешая другим, 75% жителей отметили это качество двора как особо ценное. Мест отдыха во дворе нет, парковка автомобилей не организована, требует реконструкции наружное освещение. Проведенный опрос 30 жителей двора разного возраста с целью узнать их мнение о перспективах его переустройства дал результаты: 10% устраивает вид двора, 90% хотели его изменить. Опрошенных можно разделить на группы: пожилые (от 60 лет), взрослые (30 – 59 лет), молодые люди (18 – 29 лет), подростки (12–17 лет), дети (до 12 лет). У каждой группы были выявлены пожелания: пожилые хотели зону отдыха, взрослые – оборудованную стоянку авто и детскую площадку, молодые люди – спортивную площадку, подростки – место для хобби и общения, дети – площадку для игр. Таким образом, сложилась концепция проекта благоустройства, двор должен иметь несколько зон: отдыха, детской, спортивной, хозяйственной площадок, досуга подростков, парковки авто и велосипедов. Вносят вклад в комфортную среду малые архитектурные формы, масштабные человеку, смягчая действие урбанизма, формируя эстетику окружения: павильоны, беседки, теневые навесы, бассейны, детские, спортивные площадки, замощение, озеленение, скульптуру, скамьи, трельяжи для вьющейся зелени, подпорные стенки, открытые лестницы в местах перепада уровней земли, светильники и т. д.
При проектировании архитектурно-строительной среды необходимо учитывать: площадь озелененной территории многоквартирной застройки
295
жилой зоны дворов; демографический состав населения, тип застройки, природно-климатические и др. условия; состав и размеры площадок; возможности проезда по пешеходным дорожкам шириной более 2 м транспортных средств с осевой нагрузкой до 8 тонн (поливомоечные автомобили с раздвижными вышками и т.п.); покрытие внутриквартальных проездов, тротуаров, пешеходных дорожек и многое другое. Нормативные документы [8], регламентирующие эти вопросы: СП 42.13330.2011 Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений; СП 82.13330.2016 Благоустройство территорий; СанПиН 2.2.1./2.1.1.1200-03 Проектирование, строительство, реконструкция, и эксплуатация предприятий, планировка и застройка населенных мест. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов; СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги; СП 113.13330.2012 Стоянки автомобилей; ГОСТ Р 52169-2012 Оборудование и покрытия детских игровых площадок. Безопасность конструкции и методы испытаний. Общие требования; СП 31.115.2006 Открытые плоскостные физкультурно-спортивные сооружения; ГОСТ Р 52024 - 2003 Услуги физкультурно-оздоровительные и спортивные. Общие требования; ГОСТ Р 52025 - 2003 Услуги физкультурно-оздоровительные и спортивные. Требования безопасности потребителей.
Для наглядности была создана компьютерная модель двора (рис. 1), измерены его размеры с помощью сервиса Яндекс Карты онлайн инструментом «линейка», его территория занимает площадь 90 х 70=6300 (м2). Для быстрого создания и редактирования трехмерной графики была выбрана программа SketchUp (Google SketchUp). В результате обобщения и систематизации полученной натурной информации, с учетом мнения жителей, сложилась рабочая концепция проекта благоустройства двора по улице Болотникова в Нижнем Новгороде, ему требуется: корректировка пешеходно-транспортной инфраструктуры, четкое функциональное зонирование территории с оборудованием мест для отдыха жителей разных возрастов, детской, спортивной, хозяйственной площадок, парковки автомобилей, велосипедов, организации площадки для выгула собак, реконструкция системы уличного освещения, озеленения. Помимо этого, двор должен быть оборудован малыми архитектурными формами, декоративными элементами: скамьями для отдыха, фонтаном и другими. При проектировании был учтен характер нового озеленения, были применены следующие его формы: группы деревьев (хвойных и лиственных); одиночные декоративные деревья; стриженые кустарники вдоль дорожек; газоны, клумбы, альпийская горка.
296
Рис. 1. Проект двора на ул. Болотникова в Нижнем Новгороде
Все зоны размещены в пространстве двора в соответствии с нормами стандартов, технических регламентов, с учетом удобств, например, места для отдыха жителей старших возрастов расположены близко к подъездам. При размещении детских игровых площадок учитывались нормы инсоляции, в проекте благоустройства они подразделяются по возрастному составу (для малышей, дошкольников, школьников), также по характеру проведения времени (игры активные, тихие, спортивные с ездой на велосипедах, самокатах и другие), они хорошо просматриваются из окон домов. Места для общения школьников старших классов несколько изолированы от общего пространства двора, родители с грудными детьми могут посидеть в тихих местах, удаленных от спортивных площадок. При размещении хозяйственной площадки руководствовались следующими принципами: доступностью для всех жильцов; учетом преобладающих ветров (сквозняков), уносящих пыль и неприятные запахи; максимальной изолированностью от детских площадок, подъездов, окон зданий. Реализация проекта улучшит жизнь жителей, повысит качество жилищнокоммунального обслуживания, он может использоваться в качестве
297
прототипа в ходе гармонизации среды подобных территорий Нижнего Новгорода и других городов.
Литература
1.Волкова, Е.М. Архитектурный облик зданий Нижнего Новгорода, связанных с Н.А. Добролюбовым / Е.М. Волкова// Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. Вып. 4 (115). С.231-243
2.Волкова, Е.М. Особенности архитектурного облика исторических городов Поволжья (Твери, Ярославля, Нижнего Новгорода) /Е. М. Волкова // Приволжский научный журнал. 2011. № 4 (20). С. 147154.
3.Батюта, Е.М. Особенности архитектурного облика ряда исторических городов России и Западной Европы / Е. М. Батюта// Приволжский научный журнал. 2010. № 1. С. 151-157.
4.Волкова, Е.М. Архитектурный облик ансамбля культовых зданий села Пурех Чкаловского района Нижегородской области / Е.М. Волкова//Academia. Архитектура и строительство. 2018. № 2. С. 19-26.
5.Волкова, Е.М. Архитектурный облик церкви Рождества Богородицы (1824 г.) в поселке Катунки Чкаловского района Нижегородской области / Е.М. Волкова// Приволжский научный журнал. 2018. № 2 (46). С. 143-150.
6.Волкова, Е.М. Архитектурный облик утраченных в ХХ веке культовых зданий Чкаловска Нижегородской области / Е.М. Волкова// Приволжский научный журнал. 2018. № 3 (47). С. 176-183.
7.Мержанов Б. М. Архитектурный облик жилой застройки / Б.М. Мержанов - М., 2008
Интернет-источники
8.https://www.gost.ru
298
Папкова А.С.
МБОУ Лицей №40 г. Нижний Новгород
АНАЛИЗ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ МАЛОЙ ГРАВИТАЦИИ МАРСА КАК ПРЕПЯТСТВИЯ ДЛЯ ЕГО ТЕРРАФОРМИРОВАНИЯ
Работа выполнена в ДООЛ им. Н.С. Талалушкина ИПФ РАН под руководством Седова Антона Сергеевича, канд. физ.-мат. наук, м.н.с. ИПФ РАН
Забота о нашей планете, о ее будущем, а главное – о будущем населения Земли всегда было и будет самой важной и актуальной проблемой, которую необходимо решать. В Интернете можно найти много информации, которая свидетельствует о том, что решение задачи сохранения человечества волнует огромное количество людей, среди которых, наряду с видными учеными, есть школьники, студенты, люди различных профессий и возраста. Исчерпание ресурсов Земли потребуют поиска нового дома, которым, скорее всего, будет Марс. Почему именно Марс? Он больше похож на Землю по температурным условиям, чем Венера и Меркурий.
Для заселения мы ищем миры, которые максимально похожи на наш. Длительность дня на Марсе – 24 часа 39 минут, а значит живым организмам практически не придется перестраиваться под новый ритм.
Марс расположен в пределах зоны обитаемости, поэтому лучше всего подходит для создания поселения. Подходит также удаленность от Земли – 57.6 млн. км (при близком подходе), что сокращает время на транспортировку груза. На Марсе есть водяной лед, скрывающийся в полярных регионах. Но есть мнение, что его большое количество также содержится под поверхностью. Анализы показывают, что из марсианского грунта можно создавать строительные кирпичи. В итоге мы можем прийти к автономии, где колонисты сами производят воздух, воду, топливо и строительные материалы.
Марс – самое популярное место в обсуждениях проблемы терраформирования, процесса, меняющего недружелюбную окружающую среду (если планета слишком холодная, слишком горячая, не имеет пригодной для дыхания атмосферы) на более подходящую для жизни людей. Он может включать изменение температуры, атмосферы, топографии поверхности, экологии, чтобы планета стала более «приземленной» и не убила нас моментально. Вопросам колонизации Марса посвящено множество научно-фантастических книг, в которых
299