Создание требуемых параметров Микроклимата в подклетах православных храмов регулируемым воздухообменом при осушке ограждающих конструкций электроосмосом

Специальность 05.23.03 – Теплоснабжение, вентиляция,

кондиционирование воздуха,

газоснабжение и освещение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва - 2011

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Кочев Алексей Геннадьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, старший

научный сотрудник

Ананьев Алексей Иванович

кандидат технических наук, доцент

Гвоздков Александр Николаевич

Ведущая организация: ОАО «НИЖЕГОРОДГРАЖДАННИИПРОЕКТ»

Защита состоится « 5 » апреля 2011 года в 14-00 на заседании диссертационного совета Д 212.138.10 при ГОУ ВПО Московском государственном строительном университете по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26, МГСУ, аудитория № 505г .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного строительного университета.

Автореферат разослан « 1 » ___марта___ 2011 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Орлов В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Чем выше культура и сознание народа, тем бережнее он относится к своему наследию. В настоящее время возрастает всеобщий интерес к России и ее историческим памятникам, возрождает свою деятельность и ранее учрежденное общество охраны исторических памятников. В связи с этим идет активное восстановление, строительство и реконструкция православных храмов и сооружений, построенных в XVIII - XX веках, в которых инженерные системы практически полностью разрушились в связи с целенаправленным уничтожением или отсутствием квалифицированной эксплуатации. Одной из проблем становится создание и поддержание требуемых параметров микроклимата в подклетах православных храмов.

В данной работе рассматриваются наряду с задачами поддержания требуемых параметров микроклимата и теплофизические аспекты, применяемые при восстановлении, реконструкции и новом строительстве православных храмов. К основным факторам, оказывающим влияние на параметры микроклимата в помещениях соборов и церквей, относятся температура наружного воздуха, температура массива грунта (глубина его сезонного промерзания), термическое сопротивление ограждающих конструкций и их гидроизоляция, количество прихожан в храме, число зажженных свечей, наличие систем поддержания параметров микроклимата. Все эти факторы в совокупности формируют температурно-влажностный режим внутри помещений, который необходимо поддерживать на требуемом уровне.

Для защиты зданий и памятников древней архитектуры от воздействия воды (попадающей в поры материала, которая увеличивает его теплопроводность и приводит к возникновению объемных напряжений при замерзании, что способствует разрушению материала), а также для более быстрого осушения ограждающих конструкций, подвергшихся интенсивному воздействию влаги и водяного пара, предназначены электроосмотические устройства.

В результате электроосмотического осушения влага из толщи фильтруется на поверхность ограждения и испаряется в объем воздуха помещения, из которого ее удаляют системами вентиляции за счет регулируемого организованного воздухообмена.

В данной работе обобщаются теоретические и экспериментальные исследования влияния электроосмоса и воздушного режима на процесс осушения ограждающих конструкций подклетов, что приводит к снижению мощности систем отопления и вентиляции.

Цель работы и задачи исследования. Целью исследований является разработка теоретических основ и практических рекомендаций для создания и поддержания требуемых параметров микроклимата в подклетах православных храмов за счет регулируемого воздухообмена и обеспечения нормативной влажности ограждающих конструкций.

Для достижения поставленной цели необходимо на основе результатов теоретических и экспериментальных исследований решить ряд задач:

разработать рациональные способы достижения нормативных параметров микроклимата в подвальных и цокольных помещениях уникальных сооружений;
на существующих физико-математических моделях разработать зависимости для процессов, обеспечивающих постоянную равновесную влажность инерционных заглубленных ограждающих конструкций православных храмов;
провести теоретические и экспериментальные исследования по определению минимальных и максимальных значений силы тока, минимальных и максимальных значений напряжения для активного и пассивного электроосмоса при осушении увлажненных инерционных ограждающих конструкций;
провести сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований осушения инерционных ограждений методами пассивного и активного электроосмоса;
провести теоретические и экспериментальные исследования по организации регулируемого воздухообмена в подклетах для удаления влаги с поверхности осушаемых ограждений в зависимости от периода сушки;
сравнить результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению рациональных значений силы тока, напряжений и расходов воздуха для различных стадий осушения наружных ограждающих конструкций храмов;
на основе технико-экономических расчетов установить эффективность разработанных мероприятий по исключению переувлажнения ограждающих конструкций храмов.

Научная новизна:

разработаны теоретические зависимости для процессов осушения инерционных ограждающих конструкций электроосмосом;
разработаны теоретические, экспериментальные и технико-экономические положения по исследованию способов создания и поддержания требуемого микроклимата в подклетах православных храмов;
разработаны аналитические и графические зависимости для определения времени и скорости осушения переувлажненных массивных ограждающих конструкций;
получены значения расходов воздуха для создания и поддержания требуемых параметров микроклимата в помещениях подклетов православных храмов.

На защиту выносятся:

результаты теоретических и экспериментальных исследований теплового и воздушного режимов подклетов православных храмов;

физико-математическая модель электроосмотического переноса влаги в капиллярно-пористых телах;

результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению оптимальных значений силы тока и напряжения для осушки ограждающих конструкций методами пассивного и активного электроосмоса;
результаты исследований по организации регулируемого воздухообмена для удаления влаги из подклета храма;
инженерные методы расчетов воздухообмена подклета для удаления выделившейся с поверхности стены влаги в процессе осушения с использованием разработанного программного продукта;
обоснование и оценка эффективности полученных результатов для создания и поддержания требуемых параметров микроклимата в подклетах православных храмов.

Достоверность результатов работы. Математические модели разработаны на основе классических методов. Представленные в диссертации результаты теоретических исследований подтверждаются результатами экспериментальных исследований автора. Экспериментальные данные получены с использованием апробированных методов и методик измерений и не противоречат известным результатам.

Практическая значимость результатов работы заключается в разработанной методике для расчёта параметров микроклимата подклетов на основе обеспечения требуемого воздухообмена. Предложены к применению математические зависимости, позволяющие рассчитать прилагаемое напряжение и время воздействия электрического тока на строительную конструкцию, максимальный расход воздушного потока вдоль осушаемых поверхностей на различных этапах осушения.

Апробация работы в виде докладов и обсуждений основных положений и результатов исследований проходила в Нижнем Новгороде, Новосибирске и Волгограде на следующих конференциях и семинарах: на международном научно-промышленном форуме «Великие реки – 2006», «Великие реки – 2007», «Великие реки – 2008» (г. Нижний Новгород, 2006г., 2007г., 2008г.); на 12 Нижегородской сессии молодых ученых «Технические науки» (г. Нижний Новгород, 2007г.); на V-ой научной конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды» (г. Волгоград, 2007г., 2010г.); в периодическом научном журнале «Приволжский научный журнал» (г. Нижний Новгород, 2008г.); а также в трудах аспирантов ННГАСУ (г. Нижний Новгород, 2006г., 2007г., 2008г.); в научно-теоретическом журнале «Известия ВУЗов. СТРОИТЕЛЬСТВО» (г. Новосибирск, 2008г., 2009г.).

Личное участие. Все основные результаты работы получены лично автором. Использованные материалы других исследователей помечены ссылками на литературный источник.

Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 13 печатных работ, в том числе 4 статьи в журналах по перечню ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов по диссертации, библиографического списка использованной литературы и приложений. Работа имеет общий объём 143 страницы машинописного текста, содержит 19 таблиц, 37 рисунков, библиографический список использованной литературы из 257 наименований и 9 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определена цель исследований, описана её научная новизна и практическая значимость.

В первой главе проводится аналитический обзор отечественного и зарубежного опыта по теории и методам осушения, вентиляции, отоплению, тепло- и массообмену в зданиях различного назначения. Особое внимание при этом уделено современному состоянию рассматриваемых задач.

Для изучения процессов электроосмотического осушения, вентиляции, отопления, тепло- и массообмена уникальных сооружений был проанализирован практический и теоретический материал по решению указанных задач для различных типов сооружений. Существенный вклад в разработку и совершенствование теории и практики теплового и воздушного режимов подвальных помещений гражданских и промышленных зданий внесли отечественные и зарубежные ученые: В.В. Батурин, В.Н. Богословский, Г. Гельмгольц, А.Г. Гиндоян, М.И. Гримитлин, Р. Кадьерг, П.Н. Каменев, Ю.Я. Кувшинов, А. В. Лыков, В.Д. Мачинский, Б. В. Матвеев, Ю. А. Михайлов, Л. М. Никитина, Г.В. Порхаев, С. Г. Романовский, А.А. Сандер, Е.И. Тертичник, Ф.В. Ушков, К.Ф. Фокин, А.М. Шкловер и другие.

Обзор научно-технической литературы показал, что наибольшее внимание при изучении процессов осушения толщи строительной конструкции, тепло- и массообмена на внутренней поверхности наружных ограждений уделено промышленным зданиям и некоторым типам общественных, по ряду характеристик отличающихся от уникальных сооружений. Анализ методов осушения и вентиляции толстостенных конструкций подклетов храмов показал, что до настоящего времени они не имеют теоретического и экспериментального обоснования.

В диссертации приведен анализ исследований в области теплового и влажностного режима заглубленных наружных ограждающих конструкций, а также вентиляции помещений.

Во второй главе приведены основы электроосмотического осушения, вентиляции, процессов тепло- и массообмена на внутренних поверхностях наружных ограждающих конструкций. В главе кратко показаны основные физико-математические зависимости изучаемых процессов.

Для определения влияния влажности строительной конструкции на тепловой и воздушный режимы подклета решен ряд задач по определению комплексных характеристик, влияющих на микроклимат помещения, что позволяет применить полученные данные для расчета аэрационного воздухообмена и параметры системы отопления православных храмов.

Перенос влаги в капиллярно-пористых телах может осуществляться под действием конвекции смеси и градиентов температуры, концентрации, силового и электрического полей.

В частности, для тел, у которых можно пренебречь усадкой

, эта система уравнений имеет вид:

, (1)

где

(пар);

(вода);

(лед);

(сухой воздух);

(скелет пористого тела).

, (2)

где

- приведенная удельная массовая теплоемкость тела, кДж/(кг·˚С);

, ˚С/м.

Упростим эту систему дифференциальных уравнений. Во-первых, для нашего случая

,а также можно пренебречь относительной концентрацией вещества

. Так как тепловой и диффузионный числа Пекле

>1;

>>1, то можно пренебречь диффузионным переносом массы по сравнению с конвективным переносом и переносом тепла теплопроводностью в жидкости. Кроме того, можно пренебречь внутренним источниками массы воды. Тогда вместо шести дифференциальных уравнений получим два уравнения:

, (3)

. (4)

При электроосмосе при задании градиента электрического потенциала скорость движения жидкости постоянна

. Но степень насыщенности

порового пространства водой при электроосмотической сушке будет непрерывно уменьшаться, т.е. в формуле (3)

функция времени. Если объем кирпичной стены равен сумме объема скелета и объема пор

, тогда масса жидкости в этом объеме будет равна:

. (5)

Знак минус характеризует тот факт, что при электроосмотической осушке степень насыщения пор водой уменьшается. Но это уменьшение влаги в объеме стены равно потоку влаги на боковой поверхности при конвективной сушке:

. (6)

Приравнивая (5) и (6), имеем:

.

При

;

-все поровое пространство заполнено водой.

, (7)

Из формулы (7) можно определить время электроосмотического осушения стены определенной толщины до заданного насыщения пор:

. (8)

Здесь стоит отметить, что осушение конструкции происходит до влажности в 25%, то есть

.

Количество жидкости

перенесенной под действием электроосмоса, за время

через поверхность F рассчитываем по соотношению:

. (9)

где

Подставляя в уравнение (4) значение пористости, определенное нами и пренебрегая переносом тепла в жидкости по сравнению с переносом тепла в каркасе, получим дифференциальные уравнения теплопереноса, которое существенно упрощается для одномерной задачи:

. (10)

При начальных условиях

;

и граничных условиях

;

,

Эта модель будет работать до тех пор, пока по системе взаимосвязанных макро- и микрокапилляров кирпичной стенки будет проходить электрический ток. Так как при электроосмотической сушке можно пренебречь диффузионным переносом массы (мы не рассматриваем здесь возможность интенсивной сушки, когда градиент давления создается за счет интенсивного испарения жидкости внутри стенки и нагрева «защемленного» воздуха), то для экономии энергии температуру газа

можно менять по такому закону во времени, чтобы подвод тепла был в точности равен затратам на испарение. Действительно, приравнивая в граничном условии левую часть к нулю, имеем:

. (11)

В этом случае стенка адиабатически теплоизолированна и

. Такой режим можно было бы назвать режимом равновесной конвективно-электроосмотической сушки. Так как температура в любой точке стенки постоянна и равна

. Максимальная температура газа, обтекающего стенку, равна в начальный момент времени

. (12)

При некотором значении влагосодержания через стенку не будет протекать электрический ток. С этого момента можно использовать общую конвективную сушку стен до равновесной влажности. Расход воздуха определяется по формуле:

. (13)

Для изучения методики осушения строительной конструкции, количества и температур воздуха вблизи внутренних поверхностей наружных ограждающих конструкций в зависимости от степени влажности конструкции проведены экспериментальные исследования, представленные в следующей главе.

В третьей главе представлены экспериментальные исследования, которые состоят из следующих этапов:

определение скорости миграции влаги в ограждающих конструкциях православных храмов под действием электроосмоса;
определение расходов воздуха для удаления влаги с внутренних поверхностей наружных ограждающих конструкций;
определение требуемых силы тока и напряжения для работы установок активного и пассивного электроосмоса.

Эксперименты проведены на основе теории планирования.

Принцип действия электроосмотической установки заключается в следующем: влага в капиллярах, имея положительный заряд, под действием электрического поля начинает двигаться от «плюса» к «минусу» (возникает поток влаги к поверхности ограждающей конструкции). За счет разности парциальных давлений воздуха на внутренней поверхности стены и в помещении вода вытесняется из ограждения (сначала в виде жидкости, а потом в виде пара). При помощи регулируемой по расходам системы вентиляции влага удаляется из подклета.

По две из четырех установок (2 из глиняного кирпича и 2 из силикатного) оборудовались с одной стороны пластиной, а с другой сеткой, торцевые стороны обворачивались полиэтиленовой пленкой для предотвращения испарения влаги с боковых сторон. В остальные четыре установки (2 из глиняного кирпича и 2 из силикатного) были вмонтированы штыри диаметром 5 мм, торцы и задняя стенка также обворачивались полиэтиленовой пленкой для предотвращения испарения влаги с боковых сторон.

Внешний вид установок приведен на рис. 1  4.


Рис. 1. Экспериментальная установка из глиняного кирпича: 1  глиняный кирпич; 2  оцинкованная пластина; 3  оцинкованная сетка; 4  соединительные медные провода; 5  регистратор значений тока Минилог-512; 6  милливольтметр Fluke -27; 7  выпрямитель	Рис. 2. Экспериментальная установка из глиняного кирпича: 1  глиняный кирпич; 2  алюминиевый штырь; 3  медный штырь; 4  соединительные медные провода; 5 – регистратор значений тока Минилог-512; 6  милливольтметр Fluke -27; 7  выпрямитель

Рис. 3. Экспериментальная установка из силикатного кирпича: 1  силикатный кирпич; 2  оцинкованная пластина; 3  оцинкованная сетка; 4  соединительные медные провода; 5  регистратор значений тока Минилог-512; 6  милливольтметр Fluke -27; 7  выпрямитель	Рис. 4. Экспериментальная установка из силикатного кирпича: 1  силикатный кирпич; 2  алюминиевый штырь; 3  медный штырь; 4  соединительные медные провода; 5 – регистратор значений тока Минилог-512; 6  милливольтметр Fluke -27; 7  выпрямитель

При активном электроосмотическом устройстве подача тока на электроды (в первом случае пластина и сетка, во втором  штыри) осуществлялась от выпрямителя – источника питания Б5-71/1. Величина тока, протекающего по установке, фиксировалась посредством долговременной записи каждые 10 с регистратором Минилог-512 фирмы Weilekes Elektronik. Количественная оценка удаленной влаги оценивалась взвешиванием установки на электронных весах ВСН-30/0,5-3. Первое взвешивание производится до подключения источника питания или замыкания проводов накоротко, а затем через каждые 12 часов работы электроосмотического устройства. Расчетные и экспериментальные значения количества удаленной влаги приведены в табл. 1.

Таблица 1

Сравнение теоретических и экспериментальных значений удаляемых масс воды при различных электроосмотических напряжениях

Материал ограждающей конструкции	Экспериментальное количество удаленной влаги, кг	Расчетное количество удаленной влаги, кг	Погреш- ность, %
U=30В
Глиняный кирпич со штырями	0,0715	0,0971	26
Глиняный кирпич с пластиной и сеткой	0,0835	0.1069	22
Силикатный кирпич со штырями	0,0390	0,0588	34
Силикатный кирпич с пластиной и сеткой	0,0520	0,0852	39
U=20В
Глиняный кирпич со штырями	0,0505	0,0570	11
Глиняный кирпич с пластиной и сеткой	0,0620	0,0760	18
Силикатный кирпич со штырями	0,0255	0,0306	17
Силикатный кирпич с пластиной и сеткой	0,0150	0,0444	66
U=10В
Глиняный кирпич со штырями	0,0285	0,0316	10
Глиняный кирпич с пластиной и сеткой	0,0435	0,0380	-14
Силикатный кирпич со штырями	0,0175	0,0230	23
Силикатный кирпич с пластиной и сеткой	0,0105	0,0222	53

Следующий этап экспериментальных исследований  это определение скорости миграции влаги. Полученные теоретические и экспериментальные зависимости отражены на рис. 5.

Р

ис. 5. Зависимость скорости миграции влаги от прилагаемой разности потенциалов: 1  теоретический расчет; 2 – установка из глиняного кирпича с пластиной и сеткой; 3  при плотной конструкции кирпича и просеянных фракциях цементно-песчаного раствора

Установки для определения расходов воздуха возводятся по аналогии с предыдущим экспериментом из глиняного обыкновенного кирпича и силикатного кирпича в металлической ванне, которая заполнена песком. Размеры первой модели 1030х1030х900мм, а второй 1030х1030х1090мм.

Принципиальная схема установки с вентилятором приведена на рис. 6. Результаты теоретических расчетов и экспериментальные данные приведены на рис. 7. Погрешность расчетов составляет 5-15%.

На рис. 8 приведен график изменения расхода воздуха в зависимости от применяемого способа сушки за расчетный период времени до осушения ограждающей конструкции до нормативной влажности.

В реальных конструкциях (построенные модели) процессы происходят медленнее, чем в идеальных теоретических моделях за счет образования трещин, неровности и разнообразия капилляров. Учесть все факторы в теоретической модели невозможно. В связи с этим мы предлагаем ввести поправочный коэффициент Кп, его значение определяется по результатам экспериментальных исследований. Формулы для определения коэффициента Кп представлены в табл. 2.

Рис. 6. Экспериментальная установка с вентилятором: 1  установка; 2  психрометр Ассмана; 3  вентилятор ВО 250-4Е; 4  воздуховод d=250мм длиной 1м; 5 – анемометр МС-13 У1.1; 6  семисторный регулятор скорости CРМ 1А; 7  фильтр для круглых каналов ФВ; 8  канальный электронагреватель для круглых воздуховодов НК 250/3,0; 9  цифровой термостат TER-9

Рис. 7. Зависимость расхода воздуха от времени осушения и типа конструкции для глиняного кирпича с пластиной и сеткой при напряжении 20В: 1  теоретический расчет; 2  экспериментальные данные

пассивный активный пар

электроосмос электроосмос

Рис. 8. Колебания расхода воздуха за период осушения, равный 5 месяцам: 1  теоретический расчет; 2  экспериментальные данные

Таблица 2

Значения поправочных коэффициентов Кп

Конструкция	Коэффициент Кп
Глиняный кирпич со штырями	Кп=2·10^-5×U²+0.001×U+0.0557
Глиняный кирпич с пластиной и сеткой	Кп=3·10^-4×U²+0.0178×U+0.4379
Силикатный кирпич со штырями	Кп=3·10^-5×U²+0.0013×U+0.0296
Силикатный кирпич с пластиной и сеткой	Кп=1·10^-4×U²+0.0065×U+0.128

В четвёртой главе приведена инженерная методика расчёта требуемого воздухообмена в православных храмах, количества штырей для работы пассивной и активной установки.

Основа расчета режимов работы систем активной вентиляции состоит в определении необходимой продолжительности работы вентиляции при расчетной скорости поступления водяных паров с поверхности стены храма для удаления влаги из объема подклета храма и переменных параметрах приточного наружного воздуха.

Расчет количества воздуха, необходимого для удаления избыточной влаги из помещения, начинается с определения влажности строительной конструкции при помощи влагомера. Далее определяется скорость миграции влаги в толще конструкции при заданном напряжении по формуле:

. (14)

Затем определяем время, затраченное на осушение конструкции до нормируемой влажности, по формуле:

. (15)

Минимальный расход воздуха, необходимый для удаления влаги определяется по формуле (13).

Для удобства инженерных расчетов был разработан программный продукт «Udav» для расчета основных характеристик, представленный на рис.9.

Расчетную температуру воздуха и кратность воздухообмена в помещениях рекомендуется принимать по табл. 3.

Мероприятия по достижению требуемых параметров микроклимата помещений православных храмов за счет осушения ограждающих конструкций и удаления насыщенного воздуха из объема помещения, проведенные и подтвержденные технико-экономическим расчетом, позволяют улучшить санитарно-гигиенические условия в подклете и эксплуатационные характеристики ограждающих конструкций церквей с целью функциональной надежности сооружения.

Рис. 9. Расчет количества приточного воздуха в теплый период для удаления влаги за счет действия активной электроосмотической установки с поверхности, ограждающей конструкции из глиняного кирпича толщиной 1,32 м и площадью 1 м²

Таблица 3

Величина воздухообмена в помещениях подклета

Помещения	Допустимые параметры внутреннего воздуха		Кратность воздухообмена (1/ч) или количество поступающего и удаляемого воздуха (м³/ч)
Помещения	температура t_в, °C	влажность _в, %	Приток	Вытяжка
Молельный зал -в служебное время вместимостью до 50 чел. до 100 чел. до 150 чел. -во внеслужебное время	12-16	30-60	не менее 30 м³/(ччел.) не менее 50 м³/(ччел.) не менее 60 м³/(ччел.) 0,25
Зал-аудитория	18-21	40-60	По расчету производитель-ности приточных систем на ассимиляцию вредностей, но не менее 30 м³/(ччел.) наружного воздуха
Библиотека	21	30-60	-	1
Трапезная	16	30-60	3	3
Пекарня	5	30-60	По расчету производитель-ности приточных систем на ассимиляцию теплоизбытков
Доготовочная	16	30-60	2	4
Моечная	20	30-60	3	6
Кладовая, тарная	16	30-60	-	1
			продолжение
Хозяйственная кладовая	16	30-60	-	1
Овощехранилище	2-8	75-90	-	2
Картофелехранилище	4-6	80-90	-	2
Мастерская	17-20	30-60	3	3

основные выводы и результаты работы

Разработанные способы рационального сочетания электроосмотического осушения ограждений и регулируемого воздухообмена позволяют сократить срок осушения переувлажненных ограждающих конструкций до равновесной влажности в пределах 4  7 месяцев и сохранить исторические слои и росписи.
Разработаны зависимости для определения температуры воздуха и скорости миграции влаги в процессах осушки, обеспечивающих постоянную равновесную влажность инерционных заглубленных ограждающих конструкций православных храмов с учетом пористости П=0,5  2% материала.
В результате проведенных исследований по разработанной методике приведены рекомендации по значениям напряжения, применяемых для осушения методом активного электроосмоса. В начальный период сушки (b≈1) достаточно приложить напряжение в 10В, что даст равномерную скорость сушки по сечению наружной ограждающей конструкции без разрушения исторического конструктивного слоя с росписью. Далее требуется увеличить напряжение до 20В и по истечении расчетного времени поднять напряжение до 30В. Увеличение напряжения необходимо для поддержания скорости сушки, так как в процессе осушения часть стены высушится, а для удаления оставшейся в конструкции влаги требуется увеличение градиента напряжения. На основе проведенных исследований установлена потребляемая мощность активной электроосмотической установкой в пределах 20  180Вт/м².
Применение метода пассивного электроосмоса допустимо для осушения значительно переувлажненных ограждающих конструкций (влажность ограждающей конструкции более 18 %), чтобы естественно возникающей разности потенциалов было достаточно для движения влаги по капиллярам конструкции.
Результаты исследований теплового режима наружных ограждающих конструкций позволяют оценить снижение теплопотерь в зависимости от влажности. Снижение теплопотерь составят 4  8 % от общих тепловых потерь всего здания при поддержании их в пределах нормативной влажности.
Разработана инженерная методика расчёта по организации требуемого воздухообмена для осушения ограждающих конструкций подклета в пределах L=1  250м³/(ч·м²), а для создания требуемых параметров микроклимата кратность воздухообмена составит 0,25  5 1/ч.
В результате технико-экономических расчетов было установлено, что:

осушение методом пассивного электроосмоса с применением конструкции из штырей эффективнее осушения организованным воздухообменом только системами вентиляции в 1,74 раза;
осушение методом активного электроосмоса с применением конструкции из штырей эффективнее осушения организованным воздухообменом только системами вентиляции в 1,35 раза;
осушение методом активного электроосмоса с применением конструкции из пластины и сетки эффективнее осушения организованным воздухообменом только системами вентиляции в 1,79 раза.

Полученные результаты обеспечиваются комплексными мероприятиями формирования, создания и поддержания конструктивных и теплотехнических характеристик элементов ограждающих конструкций, системы обеспечения параметров микроклимата на требуемом уровне.

Условные обозначения

– насыщенность пор, доли; с – удельная массовая теплоемкость, Дж/(кг^оС); d – влагосодержание воздуха, кг воды/кг сухого воздуха; F – площадь, м²;

– удельная энтальпия вещества, кДж/(кг сух. возд.);

- плотность диффузионного потока i-го связанного вещества, кг/м² ,

- внутренний источник (или сток) i-го вещества, кг/м³·с; L – объемный расход, м³/с; l – расстояние между металлическими элементами, м; m - масса, кг; П – пористость, доли;

- скрытая теплота парообразования, кДж/кг; t – температура воздуха, ^оС; Т - абсолютная температура, К;

- относительная концентрация i-го связанного вещества; U – напряжение электрической цепи, В; w– скорость движения, м/с;

- толщина стены, м;

- относительная диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей пространство между обкладками конденсатора;

- электрическая постоянная, фарад/м;  - коэффициент динамической вязкости жидкости кг/м·с;  – коэффициент теплопроводности, Вт/(м^оС);  – плотность, кг/м³; - время, с, ч;  – относительная влажность, %;

- разность потенциалов, В;

- электрокинетический потенциал, В; х - расстояние по оси x, м.

Индексы

в – воздух; диф – диффузионный; пр – приточный; ст – стена; ух – уходящий; э – электроосмотический.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

(жирным шрифтом выделены публикации в изданиях, рекомендованных ВАК)

Пасякина, О. В. Электроосмотический метод в исследовании микроклимата подклетов православных храмов / О. В. Пасякина // Сборник трудов аспирантов и магистрантов. Технические науки / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Н. Новгород, 2006. - С. 142-145.
Пасякина, О. В. Создание и поддержание микроклиматических условий в подклетах православных храмов / А. Г. Кочев, О. В. Пасякина // Великие реки - 2006 : тез. докл. междунар. конгр. / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Н. Новгород, 2006. - С. 472-473.
Пасякина, О. В. Движение жидкости в стенах при пассивном электроосмосе / О. В. Пасякина // 12-я Нижегородская сессия молодых ученых / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Н. Новгород, 2007. - С. 80-81.
Пасякина, О. В. Задачи, решаемые при осушении заглубленных ограждающих конструкций подклетов православных храмов / О. В. Пасякина // Сборник трудов аспирантов и магистрантов. Технические науки / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Н. Новгород, 2007. - С. 129-132.
Пасякина, О. В. Обеспечение микроклиматических условий в подклетах православных храмов / А. Г. Кочев, О. В. Пасякина // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды : V-я науч. конф. : тез. докл. / Волгогр. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Волгоград, 2007. - С. 155-159.
Пасякина, О. В. Основные зависимости для расчета тепловлажностных характеристик, влияющих на микроклимат и сохранность подклетов православных храмов / А. Г. Кочев, О. В. Пасякина // Приволжский научный журнал / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Н. Новгород, 2007. - № 3. - С. 75-81.
Пасякина, О. В. Осушка заглубленных ограждений храмов с использованием электроосмоса / А. Г. Кочев, О. В. Пасякина // Великие реки - 2007 : тез. докл. междунар. конгр. / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Н. Новгород, 2007. - С. 289-290.
Федорова, О. В. Влияние теплотехнических характеристик наружных ограждающих конструкций храмов на мощность систем отопления и вентиляции / А. Г. Кочев, О. В. Федорова // Великие реки - 2008 : тез. докл. междунар. конгр. / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Н. Новгород, 2008. - С. 188-190.
Федорова, О. В. Влияние электромагнитного поля на процесс электроосмотического осушения ограждающих конструкций подклетов православных храмов / О. В. Федорова // Сборник трудов аспирантов и магистрантов. Технические науки / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Н. Новгород, 2008. - С. 148-151.
Федорова, О. В. Результаты теоретических и экспериментальных исследований по созданию и поддержанию требуемых параметров микроклимата в подклетах православных храмов / А. Г. Кочев, О. В. Федорова // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2008. - № 10. - С. 9-14.
Федорова, О. В. Требуемый воздухообмен в подклетах православных храмов при осушении их ограждающих конструкций электроосмосом / А. Г. Кочев, О. В. Федорова // Приволжский научный журнал / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Н. Новгород. - 2008. - № 2. - С. 45-50.
Федорова, О. В. Пути создания энергосберегающих систем кондиционирования микроклимата в православных храмах / А. Г. Кочев, М. А. Кочева, А. С. Сергиенко, О. В. Федорова // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2009. - № 8. - С. 42-47.
Федорова, О. В Режимы работы систем вентиляции в православных храмах / А. Г. Кочев, А. С. Сергиенко, М. М. Соколов, О. В. Федорова // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды : VIII-я науч. конф. : тез. докл. / Волгогр. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Самарканд ; Волгоград, 2010. - С. 192-195.

Подписано в печать . Формат 6090 1/16

Бумага газетная. Печать трафаретная. Объём 1 печ. л.

Тираж 100 экз. Заказ № ___________

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, 603950, Н. Новгород,ул. Ильинская, 65

Полиграфцентр ННГАСУ, 603950, Н. Новгород, ул. Ильинская, 65

Blog

Создание требуемых параметров Микроклимата в подклетах православных храмов регулируемым воздухообменом при осушке ограждающих конструкций электроосмосом

Содержание

На правах рукописи

Федорова Ольга Владимировна