10936

Таким образом, физкультурно-спортивные сооружения – это постоянно изменяющаяся система, неразрывно связанная с развитием общества. Социальные изменения, происходящие в обществе, вызывают к жизни новые виды и формы физкультурно-оздоровительных и досуговых занятий. Наметилась четкая интеграция культурных и спортивных видов деятельности с увеличением доли активного досуга. В занятия вовлекаются различные группы населения, развиваются разные формы семейного досуга, увеличивается значение информационных занятий и общения, массовых мероприятий. Параллельно с этим развивается и спорт высших достижений, который выдвигает новые уровни требований к физкультурно-спортивным сооружениям [6].

В заключение можно отметить, что применение деревянных конструкций в строительстве спортивных сооружений обладает большей по сравнению с другими материалами эффективностью, тектоничностью и экономичностью как при проектировании и возведении, так и при эксплуатации сооружений. Дерево хорошо применимо в большепролетных конструкциях не только как отдельный материал, но и в сочетании с другими материалами.

Литература

1.СП 118.13330.2012 «Общественные здания и сооружения.»

2.СП 31-112-2004 «Физкультурно-спортивные залы.» Часть 1..

3.СП 332.1325800.2017 Спортивные сооружения. Правила проектирования»

4.ГОСТ Р 56199-2014 Объекты спорта. Требования безопасности на спортивных сооружениях образовательных организаций

5.«Спортивные сооружения»: учебник / О.Р. Каратаев, Е.С. Каратаева, А.С. Кузнецов. – Казань: Поволжская ГАФКСиТ, 2011

6.Министерство спорта Российской Федерации. URL: http://www.minsport.gov.ru/ (дата обращения: 26.05.2020).

А.Г. Авдеева, П.А. Хазов

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

КРУГОВОЙ АЭРОПОРТ: ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Растущий с каждым годом пассажиропоток заставляет увеличивать пропускную способность вокзалов, аэропортов, речных и морских портов во всем мире, а экологические проблемы обуславливают разработку новых подходов к организации пассажирских и грузовых перевозок.

610

Данная статья представляет концепцию кольцевого аэропорта, призванного стать более экологичным и увеличить пассажиропоток.

Группа ученых Аэрокосмического центра Нидерландов (NLR) во главе с Хэнком Хесселинком и еще пяти европейских институтов в марте 2017 года представила проект The Endless Runway («Бесконечная дорожка») [2]. Целью исследования было разработать концепцию аэропорта, который позволил бы избежать опасного воздействия бокового ветра на заходящий на посадку самолет и уменьшить шумовое загрязнение окружающей среды.

Проект базируется на множестве патентов кольцевых аэропортов за последние сто лет. Так, первым идею кольцевого аэропорта в 1921 году запатентовал американский изобретатель Питер Бэкус. Он предлагал выстроить для бипланов кольцевую взлетно-посадочную полосу, которая опиралась бы на крыши домов на Манхэттене в Нью-Йорке. В 1957 году британский изобретатель Говард Темпест предложил свой вариант кольцевой взлетно-посадочной полосы с постепенно увеличивающимся уклоном от внутреннего радиуса к внешнему. На внешнем радиусе полоса должна была быть перпендикулярной земле, а разогнавшийся самолет прижимался бы к ней центробежной силой [1]. Кроме того, в 1960-х годах военные США проводили испытания круговых взлетно-посадочных полос.

Что же представляет из себя кольцевой аэропорт по мнению голландских исследователей? При виде сверху он напоминает колесо: в центре – аэровокзал, на небольшом удалении от него – две кольцевые рулежные дорожки, и все это окружает кольцевая взлетно-посадочная полоса (ВПП). Последняя связана с рулежными дорожками-спицами, делящими круг на 18 сегментов. Взлетно-посадочная полоса выполнена с наклоном, как обычно выполняют кольцевые гоночные трассы. Таким образом, весь аэропорт располагается как бы в чаше диаметром 3,5 километра (рис. 1) [1].

Рис. 1. Кольцевой аэропорт.

611

Преимущества кольцевого аэропорта.

1.Кольцевой аэропорт будет занимать меньше места – треть площади современного классического авиационного комплекса. Длина взлетно-посадочной полосы будет равна трём прямым взлетно-посадочным полосам.

2.Шум от взлета и приземления самолетов практически не будет распространяться в стороны, отражаясь вместо этого вверх, благодаря тому, что аэропорт будет располагаться в чаше.

3.Кольцевой аэропорт сможет одновременно обслуживать большее количество рейсов, так как на кольцевую взлетно-посадочную полосу одновременно смогут садиться несколько самолетов (рис.2). В это же время несколько самолетов будут с неё взлетать. Кольцевая ВПП эквивалентна четырем прямым ВПП по пропускной способности.

4.Кольцевая взлетно-посадочная полоса решит проблему посадки самолетов при сильном боковом ветре. Пилоты смогут приземляться в направлениях с наиболее благоприятными метеоусловиями, избегая сложных маневров в таких ситуациях, как сильный боковой ветер. При посадке на обычную прямую взлётно-посадочную полосу летчики обычно ориентируют самолет носом навстречу ветру, снижаясь почти боком, а после касания дорожки –задними шасси выравнивая машину по курсу. На кольцевой же взлетно-посадочной полосе, каким бы сильным ни был ветер, всегда будет по меньшей мере одна точка без бокового ветра (при снижении

кней воздушные потоки будут или встречными, или попутными, а в таких условиях самолет сажать существенно проще, чем при боковых порывах).

5.Кольцевая ВПП позволит уменьшить расход топлива. Вопервых, из-за центробежных сил самолеты автоматически будут замедляться и двигаться к центру взлетно-посадочной полосы. Во-вторых, самолетам придется меньше кружить над аэропортом [1].

612

Рис. 2. Схема движения самолетов на кольцевой ВПП.

Недостатки кольцевого аэропорта

1.Визуальная навигация. Заходя на посадку, пилоты ориентируются не только на данные инструментальных систем посадки, но

ина множество визуальных меток (посадочные огни, визуальный индикатор глиссады, разметку полосы). Если такую визуальную навигацию сделать на кольцевой полосе фиксированной, то при неблагоприятной погоде все размеченные точки захода могут «продуваться». Делать же визуальную навигацию подвижной сложно и дорого.

2.Безопасность. В случае с классическими прямыми взлетнопосадочными полосами следующий самолёт получает разрешение взлететь, если первый уже поднялся в воздух. И наоборот, второй борт получает разрешение приземлиться, если первый уже благополучно сел. При одновременной посадке на кольцевую взлетно-посадочную полосу неясно, что произойдет с самолётами, если один из них вдруг разобьется. Кроме того, заход на посадку по кольцу на полосу с боковым уклоном будет сопровождаться появлением центробежной силы, увеличивающей нагрузку на планер самолёта. Если машина технически исправна, это не создаст проблем, но в случае, например, с одним отказавшим двигателем такая посадка может закончиться катастрофой [1].

3.Вокруг кольцевого аэропорта не должно быть никаких преград (гор, высоких зданий и сооружений и др.), что значительно усложняет выбор места строительства такого комплекса.

4.Кольцевая форма взлетно-посадочной полосы требует радикальной перестройки всей инфраструктуры, а также разработки новых

613

конструкций самолётов. У существующих самолётов велика вероятность задеть крыльями ВПП при посадке вследствие её уклона.

Таким образом, проект, предложенный Хэнком Хесселинком, действительно интересен. Главными преимуществами кольцевого аэропорта являются снижение шумового загрязнения окружающей среды, увеличение пассажиропотока и уменьшение требуемой площади для строительства аэропорта. Наряду с ними существует и недостатки: сложности в обеспечении безопасности рейсов и необходимость коренной перестройки всей инфраструктуры. Однако, эти «минусы» концепции кольцевого аэропорта могут обратиться в «плюсы» в развитии авиации: разработку инновационных моделей самолётов, способных безопасно приземляться на кольцевые ВПП, а также совершенствование пилотажного и диспетчерского мастерства, систем логистики и управления полетами.

Литература

1.Полеты во сне и наяву. Какими будут аэропорты будущего? // N+1: Интернет-издание, 2020

URL: https://nplus1.ru/material/2017/03/29/airports

2.Почему взлетные полосы должны быть круглыми? // Популярная механика: Интернет-издание, 2020

URL: https://www.popmech.ru/technologies/news-346722-pochemu- vzletnye-polosy-dolzhny-byt-kruglymi/

614

СЕКЦИЯ «УЧАЩИЕСЯ ШКОЛ И КОЛЛЕДЖЕЙ»

Научные руководители:

М.М. Соколов, канд. техн. наук, доцент кафедры теплогазоснабжения; И.А. Самохвалов, ассистент кафедры строительных конструкций.

615

И.М. Бодрова

МБОУ «Школа №101 имени Е.Е. Дейч», г. Нижний Новгород, Россия

ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗДАНИЙ С НУЛЕВЫМ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕМ («ПАССИВНЫХ ДОМОВ»)

Актуальность повышения энергетической эффективности и экологической безопасности среды обитания человека в настоящее время не вызывает сомнений. Особенно массовым в наше время является строительство индивидуальных одноквартирных жилых домов, где могут быть реализованы все современные тенденции энергосбережения, в т.ч. здания с нулевым энергопотреблением искусственно сгенерированной энергии («пассивные дома»).

Под термином «энергетически пассивный» или «пассивный» дом (нем. Passivhaus, англ. passive house) понимается здание или сооружение с крайне низким энергопотреблением системами отопления и вентиляции за счёт применения возобновляемых источников энергии [1].

Обратимся к истории вопроса. Понятие и стандарт энергопассивного дома был определен в 1988 году доктором В. Файстом, основателем «Института пассивного дома» в Дармштадтe (Германия) и профессором Бо Адамсоном из Лундского университета (Швеция). Первый в мире энергопассивный дом был построен в Германии в 1991 г. при поддержке федеральной земли Гессен в г. Дармштадт, р-н Кранихштайн; всего в мире построено и эксплуатируются около 15 000 сооружений, соответствующих этому стандарту [2]. Отметим основные принятые стандарты при проектировании пассивных домов [3]:

-максимальное использование теплоты солнечной радиации, предусматривающее расположение большей части окон на южном фасаде;

-использование воздушного и пассивного напольного отопления;

-суммарная мощность отопительно-вентиляционных систем не должна превышать 10 Вт на 1м2 отапливаемой площади пола здания;

-удельный расход тепловой энергии на отопление не превышает 1 м2

площади пола здания не должен превышать величины qот = 15 кВт·ч/(м2·год);

-общее потребление первичной тепловой энергии для всех бытовых нужд (отопление, горячее водоснабжение и электроснабжение), приведенное к 1 м2 площади пола здания, не должно превышать величины

qоб = 120 кВт·ч/(м2·год);

- максимальное использование бытовых и биологических тепловыделений, по величине достигающих значений qбыт = 10…17 Вт/м2.

Нельзя не отметить основные преимущества пассивных домов.

616

-использование автоматизированных механических приточновытяжных систем вентиляции и отопления позволяет организовывать более комфортный микроклимат в помещениях, исключающий повышенную влажность внутреннего воздуха;

-снижение потребления энергетических ресурсов на нужды отопления здания более чем в десять раз, по сравнению со зданием, оборудованным классическими системами отопления и вентиляции;

-уменьшение эксплуатационных расходов по энергообеспечению здания, даже при растущих ценах на энергоносители;

-применение экологичных технологий, способствующее защите окружающей среды, косвенное влияние на снижение вредных выбросов котельно-печного оборудования в атмосферу;

-строительство пассивных домов является первым шагом в конструировании домов с нулевым выбросом СО2;

-инженерные системы дома с нулевым выбросом СО2 полностью обеспечивают себя энергией из возобновляемых источников (ветроэлектрогенераторы, фотоэлектрические модули, тепловые насосы и пр.).

Автором на основе изложенных и изученных сведений о строительстве пассивных домов, был запроектирован пассивный одноквартирный двухэтажный пассивный дом общей площадью по внутреннему обмеру 160 м2 (80 м2 – площадь одного этажа). Принятое место строительства – климатический район Нижегородской области (с расчетной

температурой наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,90 – tн = -

30 °С).

Ниже приведены результаты исследований по снижению тепловых потерь ограждающими конструкциями.

Теплопотери через наружные рассчитываются по общепринятой методике [4]:

где R0i – расчетное сопротивление теплопередаче рассматриваемой ограждающей конструкции, м2·°С /Вт;

Ai – площадь рассматриваемой ограждающей конструкции, м2;

tв, tн – расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха, °С, соответственно;

βi – добавочные потери теплоты, доли.

Анализ формулы (1) позволяет сделать вывод, что основным конструктивным фактором, влияющим на величину тепловых потерь, является расчетная величина сопротивления теплопередаче R0, значение которой определяется теплозащитными свойствами конкретного ограждения.

617

построенного дома составляют Qно = 9545 Вт, что в 5,6 больше, чем у энергетически пассивного дома.

Отмечается практически полное отсутствие в тепловом балансе рассматриваемого объекта теплоты на нагрев инфильтрующегося воздуха, т.к. величина инфильтрации в пассивном дома практически сведена к нулю ввиду особенностей ограждающих конструкций.

Дальнейшим этапом исследований планируется проводить расчет воздушно-теплового баланса с учетом тепловых нагрузок на ГВС и вентиляцию, а также изучение инженерных способов использования возобновляемых источников энергии.

Перспективы строительства в России энергопассивных домов достаточно велики, т.к. относительно высокая капитальная стоимость строительства на практике оказывается гораздо ниже стоимости газификации жилого дома, а эксплуатационные расходы по оплате потребляемых энергоресурсов сведены к минимуму.

Отметим положительный экологический эффект от внедрения энергопассивных домов, заключающийся в снижении выбросов парниковых газов в атмосферу, а также практически полного отказа от потребления невозобновляемых источников энергии.

ЛИТЕРАТУРА

1.Файст, В. Основные положения по проектированию пассивных домов / В. Файст. – М.: Изд-во АСВ, 2008. – 144 с.

2.Габриель, И. Реконструкция зданий по стандартам энергоэффективного дома / Т. Габриель, Х. Ладенер. – С.-Пб: БХВ-

Петербург, 2011. – 478 с.

3.Бодров М.В. Инженерные основы создания пассивных домов / М.В. Бодров, В.И. Бодров, В.Ю. Кузин, Ж.А. Шевченко. – Н. Новгород,

ННГАСУ, 2015. – 110 с.

4.Сканави, А.Н. Отопление / А.Н. Сканави, Л.М. Махов. – М.: АСВ,

2008. – 576 с.

5.СП 50.13330.2012. Свод правил. Тепловая защита зданий.

619