Введение к работе
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.
Похожие диссертации на Создание требуемых параметров микроклимата в подклетах православных храмов регулируемым воздухообменом при осушке ограждающих конструкций электроосмосом
