Помощь студентам в учебе
Проектные решения на основе применения современных строительных материалов столовых вахтовых поселков
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Литературный обзор 9
1.1 Гигиенические требования к микроклимату предприятий
общественного питания 9
1.2 Особенности климата Крайнего Севера и требования к материалам 12
1.3 Общая характеристика строительных материалов используемых для
возведения столовых вахтовых поселков 17
1.4 Цементно-минеральные плиты AQUAPANEL 28
1.5 Материалы с изменяющимся фазовым составом 36
Заключение по первой главе 43
2 Объекты и методы исследований 44
2.1 Объекты исследований 45
2.2 Методы исследований 48
3 Результаты расчетов 60
3.1 Теплотехнические расчеты узлов крепления трехслойных
металлических панелей с помощью металлических анкерных соединений с учетом климатических условий 60
3.2 Разработка мероприятий по снижению негативного влияния
высокой теплопроводности стального анкерного крепления 70
3.3 Теплотехнические расчеты узлов крепления трехслойных
металлических панелей с помощью комбинированных анкерных соединений с учетом климатических условий 74
Заключение по 3 главе 79
4 Расчет экономической эффективности от использования
комбинированных анкерных креплений 80
Заключение по 4 главе 85
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 86
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Литературный обзор 9
1.1 Гигиенические требования к микроклимату предприятий
общественного питания 9
1.2 Особенности климата Крайнего Севера и требования к материалам 12
1.3 Общая характеристика строительных материалов используемых для
возведения столовых вахтовых поселков 17
1.4 Цементно-минеральные плиты AQUAPANEL 28
1.5 Материалы с изменяющимся фазовым составом 36
Заключение по первой главе 43
2 Объекты и методы исследований 44
2.1 Объекты исследований 45
2.2 Методы исследований 48
3 Результаты расчетов 60
3.1 Теплотехнические расчеты узлов крепления трехслойных
металлических панелей с помощью металлических анкерных соединений с учетом климатических условий 60
3.2 Разработка мероприятий по снижению негативного влияния
высокой теплопроводности стального анкерного крепления 70
3.3 Теплотехнические расчеты узлов крепления трехслойных
металлических панелей с помощью комбинированных анкерных соединений с учетом климатических условий 74
Заключение по 3 главе 79
4 Расчет экономической эффективности от использования
комбинированных анкерных креплений 80
Заключение по 4 главе 85
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 86
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
В настоящее время в условиях экономического кризиса одной из важнейших задач является создание благоприятных условий для развития нефтегазодобывающей отрасли. Поскольку развитие данной отрасли позволит обеспечить устойчивое развитие и экономическую стабильность страны. Правительство Российской Федерации утвердило стратегию социально-экономического развития Сибири до 2020 года. В которой основным стратегическим направлением социально-экономического развития Сибири является освоение нефтегазовых месторождений. Значительные запасы нефти и газа сосредоточены в районах Крайнего Севера. При освоении нефтегазовых месторождений возникает необходимость использования вахтовой формы организации труда рабочих. Поскольку данная форма организации труда имеет ряд преимуществ по сравнению со всеми остальными формами при организации труда работников нефтегазовых производств.
На сегодняшний момент крупнейшие месторождения углеводородов сконцентрированы в основном в районах Крайнего Севера. Данные районы относятся к группе климатических зон с суровым климатом. Поэтому организм рабочих, прибывших на работу на месторождения по добычи углеводородов, испытывает нагрузки, обусловленные отрицательным влиянием природно-климатических, производственных, психофизических, социально-бытовых факторов.
Одним из основных неблагоприятных факторов, воздействующих на организм человека в районах Крайнего Севера, является природно¬климатический. Основная часть нефтегазовых месторождений расположена на заболоченной территории тайги. Климат северного региона можно охарактеризовать как резко континентальный. Для данного региона характерен длительный и суровый зимний период с устойчивым снежным покровом. Средняя температура в зимний период колеблется в пределах от минус 35 °С до минус 40 °С. Январь является самым холодным месяцем в данный период. Для весеннего и осеннего периодов характерны сильные ветры и резкие перепады температуры. Летний период сравнительно теплый и непродолжительный. В течение суток в данном регионе наблюдаются перепады температуры, колебания атмосферного давления, недостаток кислорода воздуха, повышенная напряженность электрического поля. В связи с особенности организации производства в нефтегазовой отрасли происходит загрязнение воздушной среды мест по добыче углеводородов в первую очередь пылью, поскольку данные производства связаны с бурением, сернистым газом, формальдегидом, окислами азота, фенолом и его производными. Помимо отрицательного влияния природно-климатических факторов на организм работников нефтегазовой промышленности неблагоприятное воздействие оказывают и производственные факторы, обусловленные спецификой данной отрасли. К производственным факторам относятся: физические перегрузки, шум, вибрация. Данные факторы оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека, что в свою очередь приводит к снижению иммунитета, нарушению обмена веществ и ухудшению здоровья работников.
Воздействие психофизических факторов выражается в эмоциональных перегрузках, которые обусловлены в первую очередь спецификой нефтегазовой отрасли. Поскольку процессы освоения, бурения, строительства нефтяных и газовых скважин связан с высокой взрыво- и пожароопасностью.
Социально-бытовые факторы связаны, прежде всего, с образом жизни работников газонефтяной отрасли. Наибольшее число факторов риска относится к сфере образа жизни рабочего, его привычек, поведения. Отрицательным фактором, распространенным среди всех рабочих, является нарушение режима и качества питания.
Решить проблему неблагоприятного воздействия природно¬климатических, производственных, психофизических, социально-бытовых факторов на организм рабочих вахтовых поселков возможно за счет строительства вахтовых поселков со стационарными пунктами питания. Стационарные пункты питания позволят организовать процесс приема пищи и скорректировать рационы питания рабочих, с учетом особенностей процесса акклиматизации за счет введения в рационы питания сбалансированных по основным пищевым веществам продуктов питания. Поскольку вахтовые поселки при месторождениях углеводородов находятся в труднодоступных и мало освоенных районах, поэтому капитальное строительство в таких местах затруднено и нецелесообразно. Оптимальным вариантом при строительстве вахтовых поселков является использование быстровозводимых модульных конструкций. Основное достоинство данных конструкций заключается в возможности подбора планировочных решений и наполнения в соответствии с особенностями дальнейшей эксплуатации. Быстровозводимые модульные конструкции могут быть использованы не только при строительстве административных и хозяйственно-бытовых зданий для работников вахтовых поселков, но при строительстве столовых с полным производственным циклом. В процессе возведения столовых используются модульные помещения, которые состоят из таких мобильных блоков, как обеденный зал, производственные и административно-бытовые помещения, санузел. Исследования, связанные с изучением опыта использования различных строительных материалов для проектирования и создания мобильного жилища в условиях Севера позволит выявить перспективную тенденцию его развития - целесообразность формирования в специфических условиях освоения мобильных поселений, объединяющих и сочетающих в своей структуре элементы жилья и обслуживания. Микроклимат на предприятиях общественного питания отличается повышенной влажностью и температурой, поэтому исследования направленные на изучение теплофизических свойств существующих проектных решений на основе применения современных строительных материалов в условиях Крайнего Севера являются актуальными.
Цель диссертационной работы - разработать проектные решения узлов крепления стеновых панелей с использованием современных строительных материалов.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
- анализ существующих проектных решений и оценка возможности использования их при возведении столовых для работников вахтовых поселков с учетом нормативно-технической документации регламентирующей технологическое проектирование организаций общественного питания;
- провести теплотехнические расчеты узлов крепления трехслойных металлических панелей с помощью металлических анкерных соединений с учетом климатических условий;
- разработка мероприятий по снижению негативного влияния высокой теплопроводности стального анкерного крепления;
- провести теплотехнические расчеты узлов крепления трехслойных металлических панелей с помощью комбинированных анкерных соединений с учетом климатических условий;
- рассчитать экономическую эффективность от использования комбинированных анкерных креплений.
Научная новизна работы:
1. Проведены численные расчеты и анализ типовых узлов сопряжений конструкций для быстровозводимых зданий из трехслойных металлических панелей для строительства в Арктической зоне Красноярского края и эксплуатируемых в условиях повышенной влажности внутри помещения.
2. Установлено, что крепление трехслойных стеновых панелей к стальной колоне при пониженных температурных условиях эксплуатации, является более предпочтительней, чем к железобетонной с позиции снижения влагонакопления и конденсации пара в узлах сопряжения и крепления стеновых панелей.
3. С целью исключения негативного влияния высокой теплопроводности стального анкера предложено применение комбинированного анкера состоящего из стали и полимерного материала-полиамида.
4. Предложен способ расчета тепловых потерь и экономической оценки применения теплопроводного сквозного линейного элемента крепления с учетом теплоизоляционных свойств окружающего материала.
Основные положения, выносимые на защиту:
- теплотехнические расчеты узлов крепления трехслойных металлических панелей с помощью металлических анкерных соединений с учетом климатических условий;
- мероприятия по снижению негативного влияния высокой
теплопроводности стального анкерного крепления;
- теплотехнические расчеты узлов крепления трехслойных металлических панелей с помощью комбинированных анкерных соединений с учетом климатических условий;
- экономическая эффективность от использования комбинированных анкерных креплений.
На сегодняшний момент крупнейшие месторождения углеводородов сконцентрированы в основном в районах Крайнего Севера. Данные районы относятся к группе климатических зон с суровым климатом. Поэтому организм рабочих, прибывших на работу на месторождения по добычи углеводородов, испытывает нагрузки, обусловленные отрицательным влиянием природно-климатических, производственных, психофизических, социально-бытовых факторов.
Одним из основных неблагоприятных факторов, воздействующих на организм человека в районах Крайнего Севера, является природно¬климатический. Основная часть нефтегазовых месторождений расположена на заболоченной территории тайги. Климат северного региона можно охарактеризовать как резко континентальный. Для данного региона характерен длительный и суровый зимний период с устойчивым снежным покровом. Средняя температура в зимний период колеблется в пределах от минус 35 °С до минус 40 °С. Январь является самым холодным месяцем в данный период. Для весеннего и осеннего периодов характерны сильные ветры и резкие перепады температуры. Летний период сравнительно теплый и непродолжительный. В течение суток в данном регионе наблюдаются перепады температуры, колебания атмосферного давления, недостаток кислорода воздуха, повышенная напряженность электрического поля. В связи с особенности организации производства в нефтегазовой отрасли происходит загрязнение воздушной среды мест по добыче углеводородов в первую очередь пылью, поскольку данные производства связаны с бурением, сернистым газом, формальдегидом, окислами азота, фенолом и его производными. Помимо отрицательного влияния природно-климатических факторов на организм работников нефтегазовой промышленности неблагоприятное воздействие оказывают и производственные факторы, обусловленные спецификой данной отрасли. К производственным факторам относятся: физические перегрузки, шум, вибрация. Данные факторы оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека, что в свою очередь приводит к снижению иммунитета, нарушению обмена веществ и ухудшению здоровья работников.
Воздействие психофизических факторов выражается в эмоциональных перегрузках, которые обусловлены в первую очередь спецификой нефтегазовой отрасли. Поскольку процессы освоения, бурения, строительства нефтяных и газовых скважин связан с высокой взрыво- и пожароопасностью.
Социально-бытовые факторы связаны, прежде всего, с образом жизни работников газонефтяной отрасли. Наибольшее число факторов риска относится к сфере образа жизни рабочего, его привычек, поведения. Отрицательным фактором, распространенным среди всех рабочих, является нарушение режима и качества питания.
Решить проблему неблагоприятного воздействия природно¬климатических, производственных, психофизических, социально-бытовых факторов на организм рабочих вахтовых поселков возможно за счет строительства вахтовых поселков со стационарными пунктами питания. Стационарные пункты питания позволят организовать процесс приема пищи и скорректировать рационы питания рабочих, с учетом особенностей процесса акклиматизации за счет введения в рационы питания сбалансированных по основным пищевым веществам продуктов питания. Поскольку вахтовые поселки при месторождениях углеводородов находятся в труднодоступных и мало освоенных районах, поэтому капитальное строительство в таких местах затруднено и нецелесообразно. Оптимальным вариантом при строительстве вахтовых поселков является использование быстровозводимых модульных конструкций. Основное достоинство данных конструкций заключается в возможности подбора планировочных решений и наполнения в соответствии с особенностями дальнейшей эксплуатации. Быстровозводимые модульные конструкции могут быть использованы не только при строительстве административных и хозяйственно-бытовых зданий для работников вахтовых поселков, но при строительстве столовых с полным производственным циклом. В процессе возведения столовых используются модульные помещения, которые состоят из таких мобильных блоков, как обеденный зал, производственные и административно-бытовые помещения, санузел. Исследования, связанные с изучением опыта использования различных строительных материалов для проектирования и создания мобильного жилища в условиях Севера позволит выявить перспективную тенденцию его развития - целесообразность формирования в специфических условиях освоения мобильных поселений, объединяющих и сочетающих в своей структуре элементы жилья и обслуживания. Микроклимат на предприятиях общественного питания отличается повышенной влажностью и температурой, поэтому исследования направленные на изучение теплофизических свойств существующих проектных решений на основе применения современных строительных материалов в условиях Крайнего Севера являются актуальными.
Цель диссертационной работы - разработать проектные решения узлов крепления стеновых панелей с использованием современных строительных материалов.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
- анализ существующих проектных решений и оценка возможности использования их при возведении столовых для работников вахтовых поселков с учетом нормативно-технической документации регламентирующей технологическое проектирование организаций общественного питания;
- провести теплотехнические расчеты узлов крепления трехслойных металлических панелей с помощью металлических анкерных соединений с учетом климатических условий;
- разработка мероприятий по снижению негативного влияния высокой теплопроводности стального анкерного крепления;
- провести теплотехнические расчеты узлов крепления трехслойных металлических панелей с помощью комбинированных анкерных соединений с учетом климатических условий;
- рассчитать экономическую эффективность от использования комбинированных анкерных креплений.
Научная новизна работы:
1. Проведены численные расчеты и анализ типовых узлов сопряжений конструкций для быстровозводимых зданий из трехслойных металлических панелей для строительства в Арктической зоне Красноярского края и эксплуатируемых в условиях повышенной влажности внутри помещения.
2. Установлено, что крепление трехслойных стеновых панелей к стальной колоне при пониженных температурных условиях эксплуатации, является более предпочтительней, чем к железобетонной с позиции снижения влагонакопления и конденсации пара в узлах сопряжения и крепления стеновых панелей.
3. С целью исключения негативного влияния высокой теплопроводности стального анкера предложено применение комбинированного анкера состоящего из стали и полимерного материала-полиамида.
4. Предложен способ расчета тепловых потерь и экономической оценки применения теплопроводного сквозного линейного элемента крепления с учетом теплоизоляционных свойств окружающего материала.
Основные положения, выносимые на защиту:
- теплотехнические расчеты узлов крепления трехслойных металлических панелей с помощью металлических анкерных соединений с учетом климатических условий;
- мероприятия по снижению негативного влияния высокой
теплопроводности стального анкерного крепления;
- теплотехнические расчеты узлов крепления трехслойных металлических панелей с помощью комбинированных анкерных соединений с учетом климатических условий;
- экономическая эффективность от использования комбинированных анкерных креплений.
Настоящая работа посвящена поиску проектных решения на основе применения современных строительных материалов столовых вахтовых поселков. В соответствии с поставленной целью в работе были решены следующие задачи:
1. Проведен анализ существующих строительных материалов и оценка возможности использования их при возведении столовых для работников вахтовых поселков с учетом нормативно-технической документации регламентирующей технологическое проектирование организаций общественного питания. Для строительства столовых вахтовых поселков были выбраны металлические трехслойные панели с утеплителем из минеральной ваты.
2. Проведены теплотехнические расчеты наиболее опасных узлов крепления трехслойных металлических панелей с помощью металлических анкерных соединений с учетом микроклимата предприятий общественного питания и климатических условий района строительства. На основании проведенных расчетов выявлено, что конструкции стыков не отвечают требованиям нормативно-технической документации, поскольку в зонах крепления анкеров имеют температура ниже 17,4 °С, при этом температура точки росы на внутренней поверхности составляет 17,4°С. Расчет паропроницаемости рассматриваемых ограждающих конструкций показал, что стыки в зонах крепления анкеров переувлажнены, при этом наибольшее переувлажнение наблюдается в стеновой панели на железобетонной колонне. Поэтому рассмотренные конструкции не могут быть использованы при строительстве столовой для вахтового поселка в районе г. Игарки.
3. Разработаны мероприятия по снижению негативного влияния высокой теплопроводности стального анкерного крепления. Для повышения теплофизических свойств ограждающей конструкции предложено использовать комбинированный анкер. Составными элементами анкерного крепления являются сталь и полиамид. Стальная часть выполняет функцию крепежа.
4. Проведены теплотехнические расчеты узлов крепления трехслойных металлических панелей с помощью комбинированных анкерных соединений с учетом климатических условий. Теплофизические расчеты подтвердили целесообразность использования комбинированного анкерного крепления при соединении металлических трехслойных панелей в районе г. Игарки при строительстве столовой вахтового поселка. При использовании данного соединения внутренняя поверхность стеновой панели на двутавровой колонне в зоне крепления комбинированных анкеров имеет температуру выше 17,4 °С. Переувлажнения внешней ограждаемой конструкции не наблюдается. Установлено, что крепление трехслойных стеновых панелей к стальной колоне при пониженных температурных условиях эксплуатации, является более предпочтительней, чем к железобетонной с позиции снижения влагонакопления и конденсации пара в узлах сопряжения и крепления стеновых панелей.
5. Проведен расчёт экономической эффективности от использования комбинированных анкерных креплений. Выявлена экономическая эффективность от замены традиционного анкерного крепления на комбинированное крепление, которая составляет 8,726 рублей (69,8 руб. на 1 м2), за год 56,31 рублей (450,48 руб. на 1 м2). Экономический эффект от снижения потерь теплота через исследуемый фрагмент стенового ограждения составляет 12,228 рублей.
1. Проведен анализ существующих строительных материалов и оценка возможности использования их при возведении столовых для работников вахтовых поселков с учетом нормативно-технической документации регламентирующей технологическое проектирование организаций общественного питания. Для строительства столовых вахтовых поселков были выбраны металлические трехслойные панели с утеплителем из минеральной ваты.
2. Проведены теплотехнические расчеты наиболее опасных узлов крепления трехслойных металлических панелей с помощью металлических анкерных соединений с учетом микроклимата предприятий общественного питания и климатических условий района строительства. На основании проведенных расчетов выявлено, что конструкции стыков не отвечают требованиям нормативно-технической документации, поскольку в зонах крепления анкеров имеют температура ниже 17,4 °С, при этом температура точки росы на внутренней поверхности составляет 17,4°С. Расчет паропроницаемости рассматриваемых ограждающих конструкций показал, что стыки в зонах крепления анкеров переувлажнены, при этом наибольшее переувлажнение наблюдается в стеновой панели на железобетонной колонне. Поэтому рассмотренные конструкции не могут быть использованы при строительстве столовой для вахтового поселка в районе г. Игарки.
3. Разработаны мероприятия по снижению негативного влияния высокой теплопроводности стального анкерного крепления. Для повышения теплофизических свойств ограждающей конструкции предложено использовать комбинированный анкер. Составными элементами анкерного крепления являются сталь и полиамид. Стальная часть выполняет функцию крепежа.
4. Проведены теплотехнические расчеты узлов крепления трехслойных металлических панелей с помощью комбинированных анкерных соединений с учетом климатических условий. Теплофизические расчеты подтвердили целесообразность использования комбинированного анкерного крепления при соединении металлических трехслойных панелей в районе г. Игарки при строительстве столовой вахтового поселка. При использовании данного соединения внутренняя поверхность стеновой панели на двутавровой колонне в зоне крепления комбинированных анкеров имеет температуру выше 17,4 °С. Переувлажнения внешней ограждаемой конструкции не наблюдается. Установлено, что крепление трехслойных стеновых панелей к стальной колоне при пониженных температурных условиях эксплуатации, является более предпочтительней, чем к железобетонной с позиции снижения влагонакопления и конденсации пара в узлах сопряжения и крепления стеновых панелей.
5. Проведен расчёт экономической эффективности от использования комбинированных анкерных креплений. Выявлена экономическая эффективность от замены традиционного анкерного крепления на комбинированное крепление, которая составляет 8,726 рублей (69,8 руб. на 1 м2), за год 56,31 рублей (450,48 руб. на 1 м2). Экономический эффект от снижения потерь теплота через исследуемый фрагмент стенового ограждения составляет 12,228 рублей.