Отопление многоэтажки: Система отопления многоквартирного дома. Ликбез с примерами / Хабр

Содержание

виды, нормативы обогрева многоквартирных типов жилищ

Обычно жители многоквартирных домов не интересуются, почему в их квартирах тепло.

Вопросы появляются в двух случаях: в квартире слишком холодно или жарко; хочется изменить внешний вид источников тепла в квартире.

Сейчас мы коротко расскажем о том, какие системы отопления многоквартирных домов существуют.

Виды систем отопления в многоквартирном доме

Все отопительные системы делятся по следующим характеристикам:

  • По расположению источника тепла: централизованное и децентрализованное (поквартирное; индивидуальное на дом).
  • По характеристикам теплоносителя: водяное, паровое.
  • По схеме разводки: однотрубная, «ленинградка», двухтрубная, лучевая.

По расположению источника тепла

По расположению источника тепла различают несколько разновидностей отопительных систем в многоквартирном доме.

Поквартирное

Система поквартирного обогрева представляет собой мини-котельную, которая находится в каждой квартире. Основные элементы: отопительный котёл, радиаторы, оборудование для удаления дыма и подачи воздушных масс. Самый доступный вид поквартирного обогрева — тот, в котором источником энергии станет природный газ.

Преимущества:

  • Вы управляете уровнем температуры горячего водоснабжения в системе теплоснабжения.
  • Исчезает проблема «двухнедельного отпуска» летом.
  • Вы экономите газ на 30—40% и поэтому тратите меньше на коммунальные платежи.
  • Система экологична, так как камера сгорания топлива закрыта и никак не влияет на вентиляцию в квартире.

Фото 1. Настенный газовый котел, установленный на кухне в квартире. Прибор скрыт в специальном шкафчике.

Недостатки:

  • Природный газ — взрывоопасное топливо, поэтому котёл в каждой квартире должны быть оснащены контролем пламени, датчиками контроля тяги и температуры.
Индивидуальное на один дом

Провести индивидуальное отопление на дом — максимально удобное и экономное решение. Жители сами управляют отоплением в своей квартире и любой комнате соответственно. Комфортную температуру поддерживает терморегулятор. Он экономит электричество и радует микроклиматом. Не нужно включать дополнительные обогреватели когда мёрзнете, и не открываете окна если слишком жарко.

Центральное

Элементы центрального теплоснабжения: котельная или теплоэлектроцентраль, которая используется для передачи тепловой мощности в жилые дома, паровая турбина (в ТЭЦ) производит электрическую энергию, сеть трубопроводов.

Магистральный транспортирует горячую воду от котельной к людям в дома.

Плюсы:

  • Надёжность, подкреплённая государством.
  • Экологично безопасное оборудование внутри здания.
  • Простота (за жителей многоквартирного дома все решается инженерами на теплоснабжающих предприятиях).

Минусы:

  • Сезонность: отопление есть только зимой.
  • Невозможность регулирования температуры (регулирование только форточками и конвекторами).
  • Теплопотери из-за протяжённости трубопроводов.

По характеристикам теплоносителя

По характеристикам теплоносителя бывает водяное и паровое отопление.

Водяное

Водяное отопление — самый распространённый вид теплоснабжающих систем. В систему входят:

  • Отопительный котёл.
  • Трубопроводы.
  • Радиаторы.
  • Насос циркуляционный.
  • Датчики температуры.
  • Термостаты.
  • Контролёры.

Справка. Принцип работы максимально прост. Вода, которая проходит через котёл, подогревается до требуемых параметров, по трубам доставляется в нужное помещение. Через трубы и радиаторы излучается тепло, вода охлаждается и идёт обратно в котёл.

Преимущества:

  • Вода — самый доступный и недорогой теплоноситель. Она поглощает в четыре тысячи раз больше тепла, чем воздух.
  • Так как система замкнутая, объём воды после окончания монтажа и запуска не меняется.
  • Есть возможность регулировать температуру на каждом радиаторе. Нет необходимости вентилировать помещение.
  • Водяная отопительная система работает практически бесшумно, не разносят пыль по сравнению с воздушными системами.

Недостатки:

  • Водопроводная неподготовленная вода агрессивна для металлических элементов, так как в её составе присутствуют соли и щелочи. Происходит коррозийный процесс, осаждается накипь, поэтому замедляется поток жидкости и снижается коэффициент теплоотдачи.
  • Вода может замёрзнуть и локально разорвать трубопровод. Поэтому требуется добавление антифризов в теплоноситель.
  • Монтаж сложный и финансово затратный.

Фото 2. Установка радиаторов в квартире. Приборы являются частью системы водяного отопления.

Вам также будет интересно:

Паровое

Главное отличие парового отопления от водяного — теплоноситель. По трубопроводам идёт не вода, а пар. Кроме того, устанавливается паровой котёл, у которого главная задача — испарить воду и получить на выходе пар требуемых параметров (130—200 °C).

Внимание! В системе парового отопления используются бесшовные толстостенные стальные или медные трубы, радиаторы чугунные с оребрением или регистры из труб (это прибор по типу конвектор).

Преимущества:

  • Эффективный обогрев. При конденсации пара выделяется больше тепла, чем при теплоотдаче в водяной системе теплоснабжения.
  • Система инерционна и быстрее нагревается помещение.

Недостатки:

  1. Слишком высокая температура в системе приводит к следующим последствиям: активная циркуляция воздуха в помещении; воздух становится слишком сухим; горячие элементы опасны для жизнедеятельности, есть необходимость их закрывать; сложно подобрать материалы для таких высоких температур.
  2. Сложно регулировать теплоотдачу в радиаторах.
  3. Шум в системе.

​По схеме разводки

Типы отопительных систем многоэтажного дома различаются также по схемам разводки.

Однотрубная

Принцип работы однотрубной отопительной системы прост: вода двигается по замкнутому контуру от котла до отопительных радиаторов. Установка может быть вертикальной и горизонтальной.

Вертикальная: подключение нагревательных элементов к одному вертикальному стояку. Такая система подходит для многоквартирных домов. Горизонтальная: последовательное соединение радиаторов горизонтальным стояком. Самый подходящий способ для одноэтажных построек.

Преимущества:

  • Экономичность: не требуется много материалов.
  • Простота установки.

Недостатки:

  • Нет контроля над отдельно взятыми батареями.
  • Для ремонта одного элемента необходимо остановить всю систему.
«Ленинградка»

Ленинградка признана самой простой и удобной системой отопления. Она надёжна, элементарная в установке и идеальная для многоэтажных домов. Кроме того, ленинградка может работать без принудительной циркуляции в зданиях до 30 метров в высоту.

Фото 3. Принципы подключения отопительных радиаторов по схеме «Ленинградка». Подача и обратка находится в нижней части батарей.

Преимущества:

  • Легко монтируется.
  • Вы выбираете температуру батареи.
  • Стояки просто спрятать.
  • Надёжна при правильном расчёте.

Недостатки:

  • Неравномерный прогрев радиатора.
  • Невозможность «тёплого пола».
Двухтрубная

Схема двухтрубной системы теплоснабжения отличается от однотрубной только тем, что по одной трубе в батареи поступает горячий теплоноситель, а вторая собирает охладившуюся воду и направляет её обратно в котёл.

Плюсы:

  • Во все радиаторы поступает вода одинаковой температуры без перепадов.
  • На каждую батарею можно поставить регулятор потока и это не отразится на общем тепловом потоке.
  • Есть возможность использования фитингов меньшего диаметра.
  • Лёгкий демонтаж при аварии одного радиатора.

Минусы:

  • Дорогостоящий монтаж.
Лучевая

Батареи подводятся в помещении к коллектору, от которого к радиатору идёт одна труба. Радиаторы становятся обособлены от остальных батарей.

Преимущества:

  • Быстрая окупаемость установки.
  • Возможность регулирования температуры нагрева.
  • Трубы легко прячутся в пол.

Фото 4. Монтаж отопительной системы в квартире по лучевой схеме. Красным обозначены трубы с горячим теплоносителем, синим – с холодным.

Недостатки:

  • Большое число соединений и фитингов, следовательно, выше финансовые затраты.
  • Частые поломки.

Нормативы системы отопления в многоэтажном доме

В системе отопления многоквартирного дома давление в системе варьируется от 6 до 9 атм, температура зависит от температурного режима (например, 150/70, 90/70 и так далее). Температура в помещении должна быть 18—22 °C.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором рассказывается об особенностях индивидуального отопления квартиры, его преимуществах и недостатках.

Заключение

В итоге, если возникает необходимость заменить радиатор, поставить счётчик или сделать индивидуальное отопление на квартиру, придётся обратиться к специалистам и согласовываться с управляющей компанией.

Отопление в многоквартирном доме нормы

Основной жилищный фонд городов бывшего СССР, и РФ в том числе, – это многоэтажные многоквартирные дома, от двух-трехэтажек до шестнадцатиэтажных зданий, тогда считавшихся высотными. Плюс к этому современное строительство давно запускает в эксплуатацию дома в несколько десятков этажей, и во всех этих многоквартирных домах функционирует не только центральное отопление, но и автономное.  Стандартная схема отопления многоквартирного дома показана ниже: Стандартная схема центрального отопления многоэтажки

О централизованной системе отопления и схемах его реализации

ЦСО (центральная система отопления многоэтажного дома) никогда не отличалась особой эффективностью – по пути к потребителю и сейчас теряется до 30% тепла, которое потребителем же и оплачивается. Поэтому многие владельца квартир отказываются от ЦСО в пользу автономной системы ввиду ее бо́льшей эффективности и экономичности. Но как работает централизованный обогрев квартир, и можно ли его улучшить?

Система разводки труб по дому схематично очень сложная, плюс подвод труб в жилой дом, и распределение тепла по районам. Только в одном отдельно взятом доме в схему включаются сотни вентилей, кранов, сливов, фитингов, распределителей и фланцев, которые работают на центральное оборудование – элеваторный узел, регулирующий раздачу тепла по дому.

Элеваторный узел

[ads-pc-2]
[ads-mob-2]

Схемы подачи теплоносителя в отдельную квартиру с элеваторного узла бывают разными. Так, схема с нижним разливом использует принцип подачи теплоносителя по направлению снизу вверх. Те, кто живет в «брежневках», «хрущевках» и «сталинках», знают, как это работает.

 

В многоэтажном доме с такой схемой подачи теплоносителя подающая и обратная трубы монтируются по периметру дома, начиная с подвала, и выполняют роль перемычек между тепловыми магистралями. Такая схема представляет собой замкнутый цикл с началом и окончанием в подвале дома. Верхняя точка этой трубной разводки – самая высокая квартиры (квартиры) в доме. Общедомовой узел учета тепловой энергии

 

  1. Главный недостаток, от которого эта система отопления в многоквартирном доме так и не избавилась – обязательный спуск воздуха в самой верхней точке разводки при запуске системы.
    Для этого используют краны Маевского или обычные вентили. Если воздух не спустить, то воздушная пробка обязательно перекроет систему в какой-то произвольной точке, закрыв обогрев всему дому.
  2. Еще один минус схемы с нижним разливом – половина дома обогревается более горячими батареями (от трубы подачи теплоносителя), а вторая половина жильцов получает несколько охлажденный теплоноситель (бо́льшей частью – уже от обратки), и с этим ничего не поделаешь. Температурная разница особо заметна на нижних этажах дома.
Схема отопления с нижним разливом

Важно: Для тех, кто еще подключен к центральной системе отопления и живет на последнем этаже – не переносите кран Маевского на чердак, чтобы не возникло вопросов, в том числе и финансового порядка, к вам от вашего ЖКХ. Тем более, что чердак не отапливается, и трубы могут просто размерзнуться и порваться.

 

Верхний розлив используется для более высоких домов, начиная с девятиэтажных зданий. Труба подачи теплоносителя не заходит в квартиры, а проводится на технический этаж – самый верхний, сразу после последнего жилого. На этом этаже размещается расширительная емкость, воздушный клапан и задвижки, при помощи которых отключаются нужные стояки в случае необходимости – ремонта или аварии. При организации схемы с верхним розливом тепло распределяется по квартирам равномернее, и раздача не зависит от того, на каком этаже и в каком подъезда находится квартира. Такая система отопления в многоквартирном доме схема которой представлена на рисунке ниже, является оптимальной для высотных домов.

Недостаток схемы один: после транспортировки по всем этажам многоквартирного многоэтажного дома теплоноситель до последней ветки раздачи тепла доходит остывшим, и увеличить теплоотдачу в квартире можно только увеличением количества секций в радиаторах по всей квартире. Схема отопления с нижним разливом

Регламент предоставления услуг центрального отопления многоквартирного дома оговаривает предельные значения температуры в квартире: во время отопительного сезона температура в жилых помещениях не должна быть меньше +200С, а в ванной или в совмещенном санузле +250С. Для кухни температурные порог меньше – до +180С, так как она практически всегда отапливается дополнительно – печью (газовой или электрической) для приготовления пищи.

Важно: все температурные требования применимы для квартир в центре дома. Для угловых и боковых квартир температура должна быть больше на 3 -5

0С.

Температурный график

 

Специалисты, работающие в этой сфере, утверждают, что центральное отопление в многоквартирном доме изживает себя, и наступает эра мини-котельных и автономных систем отопления. Но, пока это произойдет, приходится выбирать.

Об автономном отоплении

Автономная система отопления многоквартирного дома – мечта многих владельцев квартир, но процесс перехода на независимое отопление непрост и дорог. Это и длительные юридические хлопоты, и техническое решение вопроса – правильный подбор оборудования, монтаж и пуско-наладочные работы. И проблемы, связанные с технической реализацией проекта, намного проще. Автономная котельная многоквартирного дома

Рынок бытовой техники, в том числе и отопительной, предлагает широчайший ассортимент котлов, радиаторов, труб и всевозможных фитингов, и в каждом городе есть несколько десяткой специализированных компаний, работающих в этом направлении. Организация не только проделает всю монтажную и настроечную работу, но и оформит все необходимые акты и разрешения. Но дешевле всего, конечно, установить отопительный котел и развести трубы своими руками.

Основные документы, необходимые для того, чтобы подключить автономное отопление многоквартирного дома самостоятельно:

  1. Справка с обоснованием от эксплуатационной компании о том, что вы можете обогреть свою квартиру своими силами, и причиной отказа от централизованной системы отопления;
  2. Проект с техническими условиями по подключению автономной системы:
    1. Технические расчеты о целесообразности вашего автономного отопления и расчеты о том, что изменение общей схемы ЦСО не повредит отоплению дома в целом;
    2. Расчеты потребления тепла от остальных стояков в ЦОС по остаточному принципу;
    3. Заключение от эксплуатационной компании о том, что после монтажа вашей автономной отопительной системы теплогидравлический режим ЦОС не будет нарушен;
  3. Акт от пожарной инспекции;
  4. Разрешение от службы газа и от СЭС на отопление квартиры природным газом;
  5. Копии лицензий от компании, устанавливающей газовое оборудование – самостоятельное подключение газового котла запрещено. Своими силами вы можете только развести трубы и подключить радиаторы. Если котел электрический, то все работы можно проводить своими руками;
  6. После установки котла, подключения отопления труб и радиаторов необходимо присутствие представителя местной службы газа для подключения котла и опломбирования счетчика и системы. Одновременно составляется договор на гарантийное и постгарантийное обслуживание котла.

  Схема нарушений в работе ЦОС

Оформив все справки и акты, можно начинать практическое воплощение мечты в жизнь, и срезать радиаторы и трубы домовой или квартирной разводки ЦОС. И не забудьте перекрыть ввод теплопровода и опломбировать его. В домах, к которым подключена система центрального обогрева, сделать это проще, чем в многоэтажках – в многоквартирных домах стояки труб прокладывались по помещениям, и для их демонтажа придется заручиться согласием соседей сверху и снизу, а продолжение обрезанных труб – закольцевать.

Важно: Стояки, которые не подключены к вашим радиаторам, но проходят через квартиру, считаются источником тепла. Чтобы не платить за их тепловую энергию в ЖЭК, трубы следует хорошенько теплоизолировать – так вы сможете доказать, что не пользуетесь центральным отоплением.

Замена радиаторов

 

Радиаторы и батареи для отопления квартиры или дома

Если индивидуальное отопление решено устанавливать, то работать без подвода газа оно двумя способами: включать электрические конвекторы, и смонтировать систему отопления с электрическим котлом и жидкостным теплоносителем. Локальный обогрев квартиры конвекторами эффективен только для небольших помещений. Если в квартире две и больше комнат, то оптимальным решением будет монтаж газового или электрического котла, особенно в высотный дом – для частного дома предпочтительнее твердотопливное оборудование.

Отопление посредством газа – самое выгодное во всех отношениях, и для его реализации рекомендуется приобрести двухконтурный котел для дома схема подключения которого такая же, как и котла с одним контуром, чтобы сразу обеспечить дом или квартиру и теплом, и горячей водой. Схема отопления газом

На втором месте по эффективности использования энергоносителей стоят электрические котлы – их мощность примерно равна мощности газового оборудования. Электрические агрегаты также производятся с одним или двумя контурами, но их стоимость ниже стоимости газовых котлов. Но в этом есть и элемент подвоха – дальнейшая их эксплуатация показывает, что за энергоносители приходится платить больше.

Отдельным списком стоят котлы электродного типа. Их размеры позволяют размещать агрегат в квартире, стоимость сопоставима с ценами на газовое оборудование, но экономичность выше, чем у электрических котлов. Единственный, но существенный недостаток – в них нет второго контура, а значит, нельзя организовать ГВС.

Жители воронежской многоэтажки целый месяц мёрзли без отопления – последние новости Воронежа и области на сегодня – главные и свежие события в городе за неделю на официальном сайте СМИ

36 квартир без тепла. В многоэтажку Центрального района отопление пришло как положено, 30 сентября. Во все подъезды, кроме восьмого. Целый месяц специалисты управляющей компании не могли найти причину. Тут и заморозки подоспели. Как решается проблема жителей замерзающих квартир, и не придется ли людям платить за тепло, которого не было?

Жители 8-го подъезда дома №7 по улице Среднемосковской мёрзли в квартирах весь октябрь. К некоторым в середине месяца тепло всё же пришло, но всего-то дней на 5. При том, что остальным жителям девятиэтажки отопление дали 30 сентября. Выяснить, в чём дело, оказалось непросто.

Надежда Попова, житель дома:

– И слесарь, и тот, кто отвечает за отопление по Центральному району, говорили, что у нас неправильное подключение, сломалась автоматика, пробки и так далее. В общем, очень много версий было. Но пока что ни одна не подтвердилась.

Причину поломки инженеры управляющей компании искали долго. Подозревали, что кто-то из жителей незаконно установил запорную арматуру. Проверили всю систему.

Дмитрий Остапенко, директор УК Центрального района:

– Принято было решение: последний шанс – смена циркуляционного насоса. Быстренько заказали по техническим условиям, и при замене вопрос удалось решить. То есть выяснилось: визуально сам насос работал, но внутренняя часть вышла из строя и не подавала необходимого давления, скажем так. На данный момент вопрос снят. Насос работает новый.

В 2019 году в доме провели капремонт и заменили систему отопления. Установили режим так называемого «умного дома». В этой схеме главную роль играет датчик температуры воздуха, который выведен на фасад здания. Благодаря ему, батареи в каждой квартире нагреваются то больше, то меньше, в зависимости от градусов на улице. Жители говорят: 2 года нарадоваться не могли. Но эта осень отношение изменила.

Людмила Корнева:

– Мы замерзали до ужаса. Потому что мне – девятый десяток, уже я надевала на себя всё, что возможно. Очень тяжело пережили. Кашель какой-то появился. Я пенсионерка, у меня пенсия небольшая, и я очень волнуюсь, что за те дни, кода у нас не было отопления, с нас будут брать деньги.

В управляющей компании успокаивают: платить за отсутствовавшее тепло не придется. По крайней мере, всё, что зависит от УК, для этого будет сделано. Инженеры пройдут по квартирам замерзавшего подъезда, составят акты и передадут их в ресурсоснабжающую организацию. И уже там должны сделать перерасчет. А с отоплением в 8-м подъезде, уверяют в УК, больше проблем не будет.

Отопление запущено в 97% жилых домах Химок

отопительный сезон

ЖКХ

В этом году отопительный сезон начался раньше, чем обычно. Теплом обеспечены все социальные объекты и 1270 жилых домов городского округа Химки.

«С 2000 года еще никогда не запускали теплоснабжение ранее 20-х чисел. Сейчас мы запустили с 13 числа, а благодаря той работе, которую мы провели, ушли от 2-3 недель запуска на 4-7 дней запуска всех объектов», – сказал вице-губернатор Московской области Евгений Хромушин на совещании с губернатором Андреем Воробьевым.

Отопление запустили экстренно, при подключении обнаружили около 20 дефектов на теплотрассах. От жителей нескольких домов поступили жалобы на отсутствие отопления.

«Проблемы с подачей тепла на данный момент есть в 39 многоэтажках. Это связано с дефектами на теплотрассах ТСК «Мосэнерго». Делаем все возможное, чтобы устранить неполадки как можно быстрее. В течение двух дней отопление будет везде. Ни одно обращение жителей, связанное с отоплением, не оставляем без внимания», – прокомментировал глава городского округа Химки Дмитрий Волошин.

Аварийные службы делают все возможное, чтобы в кратчайшие сроки устранить все аварии, неисправности и течи трубопроводов, обнаруженные в связи с запуском отопительного сезона. Планируемая дата включения отопления во всех домах в Химках – 23 сентября.

В настоящий момент тепло пока не поступило в 39 жилых домов в микрорайонах Клязьма-Старбеево, Новогорск-Планерная, Сходня-Фирсановка. В микрорайонах Левобережный и Подрезково сбоев с отоплением не зафиксировано.

Накануне также возникла проблема с отоплением в школе № 22 в Сходне. По поручению главы Химок Дмитрия Волошина специалисты аварийных служб и сотрудники профильного управления администрации выехали на место аварии, где организовали работу оперативного штаба. На время проведения работ ближайшие многоэтажки были подключены на резервное отопление, за исключением школы № 22 и жилого дома на улице Первомайской. Днем вторника дефект на теплотрассе уже обнаружен, авария устранена, в школе и близлежащих домах отопление восстановлено.

Нашли ошибку в тексте? Выделите ошибку и нажмите клавиши Ctrl + Enter

В Новороссийске 8 многоэтажек не получили отопление из-за утечек на теплосетях

Фото pixabay.com

Об этом 25 октября шла речь на планерке в мэрии, которую провел глава Новороссийска Игорь Дяченко.

«Сегодня порядка 8 домов его еще не получили. По линии «АТЭК» порывы на сетях не устранены. Не все места утечек найдены. Потребовал от теплоснабжающей компании максимально сократить сроки восстановления. Пока бригады продолжают устранять аварии на теплосетях, правовое управление по новым прецедентам готовит документы в суд. Однозначно «АТЭК» за все ситуации будет привлечен к ответственности», — написал Игорь Дяченко в своем Instagram-аккаунте.

Он также отметил, что из-за слишком частых аварий «НЭСК-электросети» отменили все заявленные плановые отключения. Растет число обращений от жителей в службу «Безопасный город», их волнует отсутствие тепла в квартирах.

«За сутки по телефонам горячей линии поступило 990 звонков. Из них 220 относятся к ЖКХ. Все переданы в работу. На исполнении находится еще 128 вопросов», — добавил мэр Новороссийска.

Как писал интернет-портал «Кубань 24», в срыве отопительного сезона в Новороссийске «АТЭК» обвинила УК. Представители поставщика тепла сообщили, что отсутствие тепла в некоторых домах и социальных объектах города — из-за неготовности управляющих компаний. Кроме того, в «АТЭК» передали документы о возбуждении исполнительного производства по ст. 315 УК РФ за неисполнение Постановления № 6100 о начале отопительного сезона с 7 октября. По данным на 18 октября, без тепла в Новороссийске оставались 65 многоквартирных домов.

Читайте также: в Краснодаре отопление включили с 5 октября. Тепло стали подавать по заявкам из-за установившейся холодной погоды. Во все многоквартирные дома города отопление планировали дать до 20 октября.

В Сочи отопление полностью запустят к 30 октября. Подготовку и проведение отопительного сезона 25 октября обсудили на совещании в мэрии курорта. Сейчас отопление в городе включают по заявочному принципу.

В Краснодаре отопление дадут во все многоэтажки: АТЭК извинился за список должников

Список более чем из 2000 краснодарских многоэтажек, в которых не будет отопления, опубликовал на днях АТЭК. Именно эта компания подает тепло в дома горожан. В сообщении компании говорилось, что из-за огромных долгов перед поставщиком они просто не дадут батареям огня. И выкатили список со всеми адресами, где не будет отопления.

Хотя официально отопительный сезон в Краснодаре уже стартовал. Комфортно стало в школах и детских садах, а вот в многоэтажки тепло обещают подавать по заявкам. То есть управляющая компания или ТСЖ должны обратиться к поставщику с просьбой включить в доме отопление.

Новость, что большая часть города останется без тепла, взорвала Краснодар. Но на следующий день после того, как появился «черный список», АТЭК извинился перед горожанами и сообщил, мол, перепутали все.

— Сообщаем, что во все многоквартирные дома Краснодара, поставщиком тепла в которые является АО «АТЭК», отопление будет подано по заявочному принципу, как и было ранее заявлено, — заявили в компании. — Ранее опубликованный список не отображает готовность домов к отопительному сезону. В нем содержалась информация по состоянию на апрель 2021. И был сбой на серверном оборудовании, вся информация просто не корректна. Просим извинения за неудобства!

В список, который ранее опубликовали в АТЭК, попали и дома одной из самой крупных управляющих компаний города — ГУК «Краснодар». У нее на балансе — 3021 многоэтажка. 2079 дома из них — с централизованной системой отопления, из которых только 9 — с автономной котельной. И в 1757 домов ГУКа тепло как раз и поставляет «АТЭК».

— По договору с АТЭК мы должны подготовить к началу сезона внутридомовые инженерные системы и получить акт готовности к работе в отопительный период, — пояснили сайту «КП-Кубань» в ГУК «Краснодар». — Испытания оборудования мы провели, все системы проверили. При этом присутствовал представитель АТЭК. Причем выполнялись не только работы по промывке и гидравлическим испытаниям оборудования установок и систем теплопотребления на плотность и прочность, но еще мы отремонтировали общедомовые системы отопления, провели ревизию оборудования элеваторных узлов и погодного регулирования. То есть все проверили и привели в порядок, все приборы и установки готовы к отопительному сезону.

В управляющей компании говорят, что АТЭК разместил информацию об их домах, в которых указано, что никакие работы там не проводились.

— А ведь это не так, — негодуют в ГУК «Краснодар». — Информация не соответствует действительности, так как все дома, указанные в перечне объектов, не готовых к эксплуатации в осенне-зимний период, все же подготовлены к отопительному сезону, что подтверждается соответствующими актами. И все документы были утверждены главным инженером филиала АО «АТЭК» «Краснодартеплоэнерго».

Оказалось, что и задолженности перед «АТЭК» у ГУКа нет.

— По данным на 6 октября задолженность за поставленную тепловую энергию перед АТЭК отсутствует, производится оплата за сентябрь 2021 года, — объяснили в управляющей компании. — Да и акты с замечаниями к выполнению требований по готовности многоквартирных домов, находящихся в управлении нашей организации при подготовке к отопительному периоду, уполномоченным органом не выдавались. То есть нашей управляющей компанией в процессе подготовки к отопительному периоду выполнены все требования действующего законодательства России.

Воронеж | Жители воронежской многоэтажки целый месяц мёрзли без отопления

36 квартир без тепла. В многоэтажку Центрального района отопление пришло как положено, 30 сентября. Во все подъезды, кроме восьмого. Целый месяц специалисты управляющей компании не могли найти причину. Тут и заморозки подоспели. Как решается проблема жителей замерзающих квартир, и не придется ли людям платить за тепло, которого не было?

Жители 8-го подъезда дома №7 по улице Среднемосковской мёрзли в квартирах весь октябрь. К некоторым в середине месяца тепло всё же пришло, но всего-то дней на 5. При том, что остальным жителям девятиэтажки отопление дали 30 сентября. Выяснить, в чём дело, оказалось непросто.

Надежда Попова, житель дома:

– И слесарь, и тот, кто отвечает за отопление по Центральному району, говорили, что у нас неправильное подключение, сломалась автоматика, пробки и так далее. В общем, очень много версий было. Но пока что ни одна не подтвердилась.

Причину поломки инженеры управляющей компании искали долго. Подозревали, что кто-то из жителей незаконно установил запорную арматуру. Проверили всю систему.

Дмитрий Остапенко, директор УК Центрального района:

– Принято было решение: последний шанс – смена циркуляционного насоса. Быстренько заказали по техническим условиям, и при замене вопрос удалось решить. То есть выяснилось: визуально сам насос работал, но внутренняя часть вышла из строя и не подавала необходимого давления, скажем так. На данный момент вопрос снят. Насос работает новый.

В 2019 году в доме провели капремонт и заменили систему отопления. Установили режим так называемого «умного дома». В этой схеме главную роль играет датчик температуры воздуха, который выведен на фасад здания. Благодаря ему, батареи в каждой квартире нагреваются то больше, то меньше, в зависимости от градусов на улице. Жители говорят: 2 года нарадоваться не могли. Но эта осень отношение изменила.

Людмила Корнева:

– Мы замерзали до ужаса. Потому что мне – девятый десяток, уже я надевала на себя всё, что возможно. Очень тяжело пережили. Кашель какой-то появился. Я пенсионерка, у меня пенсия небольшая, и я очень волнуюсь, что за те дни, кода у нас не было отопления, с нас будут брать деньги.

В управляющей компании успокаивают: платить за отсутствовавшее тепло не придется. По крайней мере, всё, что зависит от УК, для этого будет сделано. Инженеры пройдут по квартирам замерзавшего подъезда, составят акты и передадут их в ресурсоснабжающую организацию. И уже там должны сделать перерасчет. А с отоплением в 8-м подъезде, уверяют в УК, больше проблем не будет.

Дорогие читатели! У вас есть интересное сообщение для редакции? Хотите поделиться новостью? Задать нам вопрос? Пишите нам по электронной почте: [email protected], присылайте сообщения в WhatsApp, Viber или Telegram на номер 8 (952) 543-17-02.

И не забудьте подписаться на нас в соцсетях: «ВКонтакте» , «Одноклассники» , Facebook , Instagram . Также наше сообщество есть в Telegram .

Как нагреть и охладить Supertall

Генслер Строительство Шанхайской башни от Gensler планируется завершить к концу 2015 года.

Взлетает в небо на высоту более 1200 футов, сверхвысокий небоскребы являются памятниками инженерного мастерства, судя по их конструктивному исполнению. к их конструкции. Менее ценится технология, которая делает их пригодный для жизни: как именно нагреть и охладить башню, которая устремляется на полмили в небо?

В стандартном многоэтажном доме все зависит от масштаба: достаточно крупные насосы и теплообменники, единая система с градирней а холодильная установка на крыше может обслуживать все здание.Но как структура приближается к сверхвысокому статусу, этот подход одного здания, одной системы становится слишком дорого, слишком неэффективно и слишком громоздко.

«Супервысокие города похожи на города, стоящие вертикально», – говорит Мехди. Джалаериан, исполнительный вице-президент по проектированию экологических систем в Чикаго, который консультирует по проектированию HVAC для сверхвысоких башен. «Настоящая проблема заключается в том, как [обеспечить] контроль окружающей среды и удобства [для жителей] по мере того, как вы становитесь выше?»

Ответ: творчески.

Возьмем, к примеру, 121-этажную Шанхайскую башню высотой 2073 фута. стать самым высоким зданием в Китае и вторым по высоте в мире. Скорее чем рассматривать здание как единое целое, Генслер решил разделить сконструировать и установить гибридную систему охлаждения. “Есть определенный порог где не имеет смысла ставить [чиллер] наверху, чтобы вы его обратно на землю, и вы начинаете думать о здании по зонам », – говорит ведущий архитектор проекта Бен Транел, AIA, руководитель проекта из Сан-Франциско.

Генслер Визуализация интерьера, Шанхайская башня

Gensler и инженерная фирма Cosentini Associates, в Нью-Йорке Йорк разделил башню на девять зон, каждая по 12-15 этажей, и оборудовал его двумя чиллерными установками, одну в подвальном помещении, а другую в подвальном помещении. механическое пространство, охватывающее 82 и 83 этажи. (Каждая из девяти зон также имеет свой системы вентиляции, водонагревателей и электрических трансформаторов). конструкторы устранили необходимость в массивной чиллерной установке в верхней части достигают здания и снижают нагрузку на насосы на высоте.

Зоны также позволяют системам HVAC работать с столь необходимой гибкостью. Температура окружающего воздуха меняется с высотой, а для сверхвысоких высот – изменение может быть существенным. У Шанхайской башни воздух, окружающий верхние этажи будет на 6 F холоднее, чем в классе.

Предоставлено Gensler Атриумы и кулачковый внешний вид защищают Шанхайскую башню от солнечного тепла.

Перекомпоновка системы отопления, вентиляции и кондиционирования – не единственный способ, которым компания Gensler охлаждает градирню.Кулачковый экстерьер с навесом из полужирного стекла. окружает здание, внутри которого возвышается 21 атриум с кондиционированием воздуха, начиная от От 10 до 14 этажей, где есть рестораны и другие удобства. Сеть эффект – это покрытие из охлажденного воздуха, которое снижает охлаждающую нагрузку на здание ядро, где расположены гостиница и офисы, и выполняет двойную функцию пассивный охлаждающий элемент. Во многом благодаря двойной обшивке в здании используются На 21 процент меньше энергии, чем при использовании обычной системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Помимо температуры воздуха, давление воздуха может значительно влияют на комфорт внутри супервысоких домов. Холодный наружный воздух поступает спереди дверь нагревается системой отопления, вентиляции и кондиционирования, поднимается изнутри через атриумы, лифтовые шахты, лестничные клетки и загоны, а также создает перепад давления, известный как стековый эффект. (В теплом климате, эффект обратный, горячий воздух льется на верхние этажи и падает как охлаждается.)

Архитектура Дилана Брэди / Decibel для конструкторов Studio505 и Grocon Эффект стека и промежуточные атриумы помогают снизить нагрузку на отопление и охлаждение здания.

На 10 этажах эффект стека минимален. Но на 120 этажах и более перепад давления может быть огромным, создавая неравномерную потребность в обогреве и охлаждении и принудительно заклинивая двери лифта. Типичный решение использования средств сохранения давления воздуха, таких как вращающиеся двери, должно быть доведено до крайности в супервысоких зданиях: в некоторых сооружениях есть вестибюли на каждом подъезд и лифтовый холл.

Архитектура Дилана Брэди / Decibel для конструкторов Studio505 и Grocon Схема экспресс-лифтов (пути показаны черными стрелками) и местных лифтов, обслуживающих каждую зону.

Помимо специализированных технологий и оборудования, ключ к комфорту в supertall – это целостный подход к дизайну, включающий стратегию нагрева и охлаждения в центре планирования. «Supertalls должны быть разработаны и интегрированы. как целостный дизайн », – говорит Джалаериан. «Координация и организация системы должны с самого начала идти рука об руку со структурой ».

Предоставлено Адрианом Смитом и Гордоном Гиллом Архитектура. Башня Королевства в Джидде, Саудовская Аравия, поднимется в воздух на высоту более 3300 футов.

Например, компания Adrian Smith + Gordon Gill Architecture только общая концепция 167-этажной Королевской Башни высотой 3307 футов в Джидда, Саудовская Аравия, когда они впервые заговорили с Джалайерианом о стратегиях охлаждения. Одним из результатов этих разговоров является ориентация башни, который с крыльями, направленными на северо-восток и северо-запад, уменьшит солнечную тепла в здании, которое станет самым высоким в мире, когда оно завершено в 2019 году.

Все это означает, что в мегаструктурах есть что-то глубоко ироничное. Даже несмотря на то, что быстрорастущие экономики Ближнего Востока и Азия заказывает сверхвысокие небоскребы как маркеры своего вновь обретенного богатства и даже поскольку эти башни продвигают законы физики, их знаковые формы чрезвычайно степень, определяемая чем-то столь же банальным, как кондиционер.

Предоставлено Адрианом Смитом и Гордоном Гиллом Архитектура. Башня Королевства в контексте горизонта города.Предоставлено Адрианом Смитом и Гордоном Гиллом Архитектура.

Примечание. Кредиты изображений для диаграмм Шанхайской башни были обновлены с момента первой публикации.

Эффект стека

: почему этой зимой было так сложно оставаться в тепле

Сильные холода по всей стране этой зимой помешали многим зданиям поддерживать комфортную температуру.Многие жильцы многоэтажных домов с улицы обнаружили, что согреть жильцов практически невозможно, несмотря на то, что термостаты настроены на поддержание комфортной температуры. Во многих случаях проблема, хотя и довольно распространенная, не до конца понятна – она ​​известна как эффект суммирования. В Henderson Engineers мы делаем все возможное, чтобы определить, когда эффект стека может стать проблемой, поэтому мы можем помочь нашим клиентам решить ее во время проектирования; потому что, когда строительство будет завершено и место будет занято, починить его будет очень сложно.

Что такое эффект стека?

Эффект дымохода (или дымохода) возникает в высоких зданиях, когда температура наружного воздуха значительно ниже внутренней температуры. Горячий воздух поднимается вверх, поэтому более теплый воздух в помещении поднимается вверх и выходит из здания через различные отверстия на верхних этажах. Это движение создает отрицательное давление воздуха на нижних уровнях здания и заставляет холодный наружный воздух втягиваться в здание. Чем выше здание и чем ниже температура наружного воздуха, тем больше отрицательное давление на нижних этажах.Фактически, если не решить проблему должным образом, воздух на уровне улицы в многоэтажном здании может быть полностью заменен менее чем за минуту. Это же пространство может занять от 20 до 30 минут, чтобы снова нагреться до комфортной температуры, при условии, что двери остаются закрытыми, что в конечном итоге создает невозможную потребность в обогреве в очень холодные дни.

Как работает эффект стека.

Представьте себе средний бизнес на первом этаже более чем 70-этажного здания.Чтобы максимально увеличить их расположение, у предприятия есть входы с улицы и из вестибюля здания. Бизнес ожидает высокий уровень трафика через оба входа, особенно утром и в обеденный перерыв. Расчеты показывают, что здание может находиться под крайне отрицательным давлением, когда наружная температура упадет ниже 20-30 градусов по Фаренгейту.

Этой зимой наша группа по вводу в эксплуатацию проверила подобное помещение для клиента, собрав показания давления, которые подтвердили описанный выше сценарий.Если бы обе группы дверей на уровне земли клиента открывались одновременно, как в утренний час пик, отрицательное давление в вестибюле здания вытягивало бы 46000 кубических футов в минуту воздуха из магазина в вестибюль, а также втягивает такое же количество наружного воздуха в магазин. Поскольку объем помещения составлял всего 48 000 кубических футов, весь теплый воздух в нем был бы заменен воздухом с температурой 20 градусов в течение 60 секунд, если бы пространство оставалось в своем текущем состоянии.Чтобы свести к минимуму эффект стека в этом пространстве, поток воздуха из этого пространства должен был быть нарушен. Мы рекомендовали использовать вращающуюся дверь для соединения вестибюля здания, чтобы уменьшить проникновение холодного воздуха во время утренней суеты, потому что вращающаяся дверь исключает возможность открытия двух входов одновременно.

Как управлять эффектом стека.
Хотя существует несколько простых способов минимизировать эффект стека на здание, мы собираемся сосредоточиться на отдельных пространствах, особенно на уровне земли или нижнем уровне.Как правило, эти помещения (магазины розничной торговли, продуктовые рынки, рестораны и т. Д.) Имеют внешние входы и общие стены с ядром здания.

На схеме показано, как теплый воздух выходит из здания через отверстия, такие как окна, лифтовые помещения и вентиляционные отверстия, а также отверстия для создания избыточного давления на лестницах. Плавучий воздух, просачивающийся через эти отверстия по всему зданию, создает отрицательное давление на нижних этажах, которое втягивает воздух туда, где есть соединение между ядром здания и внешней частью.Ключ к разрешению последующего эффекта стека в пространствах нижнего уровня – изолировать их от ядра здания.

Чтобы изолировать пространство от ядра здания, все поверхности, разделяющие главное здание и пространство арендатора, должны быть герметизированы, включая стены и плиты перекрытия, как сверху, так и снизу. Если вы добьетесь этого, помещения не будут подвергаться воздействию давления со стороны здания и будут иметь возможность управлять своей собственной средой. По нашему опыту, даже несмотря на то, что эти обсуждения могут происходить во время совещаний по проектированию и подготовке к строительству, отверстия часто не закрываются.Когда это происходит, может быть чрезвычайно сложно определить и исправить эффект стека после того, как пространство занято.

Мы считаем, что наиболее эффективный способ герметизации пространства – это делать это систематически в три этапа:

  1. После того, как пространство снесено и все поверхности обнажены, разрушающие поверхности должны быть загерметизированы и испытаны давлением, чтобы убедиться, что нет никаких отверстий.
  2. После начала строительства, непосредственно перед закрытием потолка, пространство следует снова испытать давлением, чтобы выявить и закрыть любые дополнительные утечки.Очень важно подтвердить, что на ранних этапах строительства случайно не было создано никаких проемов.
  3. После завершения работ, пространство должно быть испытано под давлением в последний раз, а любые утечки должны быть закрыты. На этом этапе любые проемы должны быть легко идентифицированы благодаря предыдущим тестам.

Каждое испытание под давлением обычно можно провести за один день / вечер и в среднем будет стоить около 5000 долларов. Финансовые последствия этого процесса минимальны по сравнению с проблемами, вызванными стековым эффектом.Когда жильцы на уровне улицы испытывают резкое снижение температуры в результате эффекта стека, они, как правило, в ответ добавляют больше тепла. Это не только приведет к неудовлетворительным результатам, но также может сказаться на расходах на коммунальные услуги и механическое оборудование в дополнение к удовлетворенности сотрудников и клиентов. Нам известно о нескольких помещениях, в которых возникают разрывы спринклерных труб или водяных змеевиков из-за постоянных низких температур в помещениях, вызванных эффектом дымовой трубы. Эти события могут привести к гораздо более дорогостоящим проблемам.

Погодные условия прошлой зимы вызвали эффект стека для многих, поскольку температуры падали ниже и сохранялись дольше. Когда мы работаем над проектами в высотных зданиях, где часто возникает эффект накопления, мы стараемся информировать наших клиентов о рисках, связанных с эффектом накопления, и помогаем им принять меры по его предотвращению. Наша дочерняя компания, Henderson Building Solutions, также проводит испытания под давлением и ввод в эксплуатацию, чтобы помочь клиентам решить проблемы с герметизацией. Свяжитесь с нами здесь, если вы столкнулись с резкими перепадами температуры в вашем здании, как мы описали.Мы поможем вам оценить ситуацию и разрешить ее.

Пример китайских мегаполисов

Abstract

В данной статье исследуется количественная взаимосвязь между пространственным изменением высоты здания и соответствующим изменением температуры поверхности земли (LST) в шести китайских мегаполисах. Шесть задействованных городов: Пекин, Шанхай, Тяньцзинь, Чунцин, Гуанчжоу и Шэньчжэнь.Основываясь на данных дистанционного зондирования и данных о строении, мы получили LST с помощью одноканального (SC) алгоритма и оценили эффект нагрева / охлаждения, вызванный разницей в высоте зданий, с помощью корреляционного анализа. Результаты показывают, что пространственное распределение высотных зданий в основном сосредоточено в центральных деловых районах, прибрежных зонах и районах новой застройки шести мегаполисов. В городской зоне количество и соотношение площади высотных и сверхвысоких зданий (> 24 м) составляет более 5% и 4.74% соответственно. Будучи высоко урбанизированными городами, большинство городских районов в шести мегаполисах имеют высокий LST. Девяносто девять процентов городских районов Шанхая, Пекина, Чунцина, Гуанчжоу, Шэньчжэня и Тяньцзиня охвачены LST в диапазоне 30,2 ~ 67,8 ° C, 34,8 ~ 50,4 ° C, 25,3 ~ 48,3 ° C, 29,9 ~ 47,2 ° C, 27,4 ~ 43,4 ° C и 33,0 ~ 48,0 ° C соответственно. Высота здания и LST имеют отрицательную логарифмическую корреляцию с коэффициентами корреляции от -0,701 до -0,853. При высоте здания в диапазоне от 0 до 66 м LST значительно уменьшится с увеличением высоты здания.Это означает, что увеличение высоты здания приведет к значительному охлаждающему эффекту в этом диапазоне высот. Когда высота здания превышает 66 м, его влияние на LST будет значительно ослаблено. Это связано с влиянием теней от зданий, местных ветровых возмущений и планировки зданий.

Образец цитирования: Wang M, Xu H (2021) Влияние высоты зданий на городскую термальную среду летом: тематическое исследование китайских мегаполисов. PLoS ONE 16 (4): e0247786.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0247786

Редактор: Джун Ян, Северо-Восточный университет (Шэньян, Китай), КИТАЙ

Поступило: 2 декабря 2020 г .; Принят в печать: 16 февраля 2021 г .; Опубликовано: 22 апреля 2021 г.

Авторские права: © 2021 Wang, Xu. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в рукописи и ее вспомогательных информационных файлах.

Финансирование: Это исследование было поддержано городским грантом 2020R0155 проекта исследования инновационной стратегии провинции Фуцзянь, городским грантом KJ19013 главного фонда Миннаньского педагогического университета. Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Введение

Быстрое развитие городов привело к быстрому росту городского пространства в Китае [1, 2]. Во многих крупных городах были построены высотные здания для удовлетворения потребностей быстрого роста городского населения. По сравнению с малоэтажными зданиями, высотные здания экономят больше площади и повышают эффективность землепользования, что позволяет оставить больше места для строительства городских экологических земель. Тем не менее, высотные дома сильнее влияют на местные атмосферные условия и солнечную погоду, чем малоэтажные.Он также влияет на местные экосистемы, потребности в энергии и воде, благосостояние людей [3, 4]. Чтобы исследовать рациональность вертикального расширения городов, необходимо изучить взаимосвязь между высотой здания и температурой поверхности земли (LST).

По сравнению с традиционными данными in situ, данные дистанционного зондирования могут предоставлять непрерывные и массовые данные, которые широко используются для получения LST, а также распределения, динамичности и выявления неоднородности LST [5–7]. Различные данные теплового инфракрасного дистанционного зондирования, такие как MODIS и Landsat, использовались для демонстрации нагревательного / охлаждающего эффекта изменения городского земного покрова.Во многих исследованиях температура поверхности земли измерялась с помощью алгоритма единого окна, одноканального алгоритма, метода разделенного окна и т. Д. [8–11].

Взаимосвязь между факторами городской морфологии на LST широко исследована. Zhao et al. [12] изучали тепловые эффекты различных типов зданий днем ​​и ночью. Du et al. [13], Ng et al. [14] и Zhan et al. [15] изучали влияние плотности застройки на тепловую среду города. Более того, многие ученые сосредоточили свое внимание на взаимосвязи между LST и землепользованием, коэффициентом обзора неба, характеристиками вентиляции, высотой здания и структурой улиц как в масштабе района, так и в масштабе участка [16–23].Взаимосвязь между городской тепловой средой и различными факторами городской морфологии варьируется в разных городах из-за различий в климатической зоне, численности населения, масштабах и методах [24, 25]. Guo et al. (2020) использовали индексы городских пространственных форм, например, форму зданий, землепользование, ландшафтный индекс, социально-экономический, ландшафт, индекс дистанционного зондирования, для изучения характеристик пространственной и временной дифференциации и движущих факторов LST в масштабе сообщества [20]. Результаты показали, что на LST повлияло землепользование.Ян и др. (2019) оценили влияние морфологии городских зданий на температуру поверхности местного климата при различных ветровых условиях [21]. Результаты показали, что морфология городских зданий является одним из важных факторов изменения климата. Высотные здания с высокой плотностью застройки могут повышать температуру поверхности. He et al. (2019, 2020) всесторонне проанализировали влияние городских поверхностных структур, включая компактность, высоту здания и структуру улиц, на характеристики местной вентиляции и городскую тепловую среду [22, 23].Результат указывает на то, что сочетание открытого участка средней этажности с различными внешними метеорологическими условиями привело к значительным различиям в характеристиках вентиляции участка и городской тепловой среде. Таким образом, можно видеть, что разумная городская пространственная форма играет важную роль в смягчении последствий городских тепловых островов [23].

Пространственная конфигурация городских зданий часто рассматривается при изучении влияния городской застройки на тепловую среду города.Трехмерная форма городских построек является важным фактором, отражающим статус городской застройки. Понимание механизмов, лежащих в основе LST, и ее изменчивости, вызванной трехмерным изменением зданий, имеет практическое значение. В заключение, предыдущие исследования сосредоточены только на анализе степени корреляционной взаимосвязи между факторами городской морфологии, например, высотой здания и структурой улиц, и городской температурой. Их количественное соотношение пока что мало исследовано.Соответственно, мы стремимся установить количественную функциональную взаимосвязь между высотой здания и температурой поверхности земли в шести мегаполисах Китая и изучить соответствующее значение высоты здания с точки зрения влияния высоты здания на тепловую среду города. Высота шести мегаполисов имеет более широкий диапазон значений, чем другие, что помогает сравнивать данные и обеспечивать надежность результатов исследований. В этом исследовании изображения Landsat использовались для получения LST, которые затем были объединены с данными контуров зданий, чтобы обнаружить взаимосвязь между высотой здания и LST.Мы анализируем эффект тепловой среды, возникающий в результате роста городской застройки, связанной с быстрой урбанизацией, и, таким образом, обеспечиваем теоретическую основу для изучения улучшения тепловой среды. Полезно решать практические проблемы, связанные с городским развитием, и улучшать городскую среду обитания.

Районы исследования

Согласно уведомлению государственного совета о корректировке масштаба городского масштаба в 2014 году [26], шесть мегаполисов с постоянным населением более 10 миллионов человек были выбраны в качестве изучаемых городов.Шесть мегаполисов: Шанхай (24,24 миллиона), Пекин (18,63 миллиона), Чунцин (15,08 миллиона), Гуанчжоу (13,15 миллиона), Шэньчжэнь (13,03 миллиона) и Тяньцзинь (12,97 миллиона) согласно данным о населении China City Construction Statistical. Ежегодник в 2018 году (рис.1). Среди них Шанхай, Пекин, Чунцин и Тяньцзинь – муниципалитеты Китая. Гуанчжоу – столица провинции Гуандун. Шэньчжэнь – первая особая экономическая зона Китая, созданная в 1978 году. Он также считается одним из самых быстрорастущих городов мира.Пекин (39 ° 26′-41 ° 03’N, 115 ° 25′-117 ° 30’E) и Тяньцзинь (38 ° 33′-40 ° 15’N, 116 ° 42′-118 ° 04’E) являются расположен на Северо-Китайской равнине на севере Китая. Шанхай (30 ° 40′-31 ° 53′N, 120 ° 52′-122 ° 12′E) расположен на равнине дельты Янцзы на востоке Китая. Гуанчжоу (22 ° 26′-23 ° 56’N, 112 ° 57′-114 ° 03’E) и Шэньчжэнь (22 ° 27′-22 ° 52’N, 113 ° 46′-114 ° 37’E) являются расположен на равнине дельты Жемчужной реки на юго-востоке Китая. Чунцин (28 ° 10’-32 ° 13’N, 105 ° 11’-110 ° 11’E) расположен в бассейне Сычуань на юго-западе Китая. Эти шесть мегаполисов с большим населением и множеством высотных зданий.Изучение взаимосвязи между высотой здания и городской тепловой средой в этих мегаполисах может выявить взаимосвязь между городской застройкой и экологической средой после быстрой урбанизации. Пятая кольцевая дорога Пекина, внешняя кольцевая автомагистраль Шанхая, кольцевая скоростная автомагистраль Гуанчжоу, внутренняя кольцевая автомагистраль Чунцина, кольцевая авеню Шэньчжэня и внешняя кольцевая магистраль Тяньцзиня соответственно взяты в качестве границы исследуемой области. Эти границы могут эффективно выделять застроенную площадь зданий и обеспечивать целостность строительных единиц.

Методы

Распределение по высоте

Высота здания означает разницу в высоте между крышей и наружным полом. В первом квартале 2018 года мы получили данные о контурах зданий и их высоте в городских районах от Urban Data Institute (китайское учреждение, совместно использующее географические данные). Ссылаясь на снимки Google Earth с высоким пространственным разрешением, мы обнаружили большую часть здания были нанесены на карту в наборе данных контуров зданий.Очень немногие недостающие здания были оцифрованы со ссылкой на изображения Google Earth. Набор данных также включал количество этажей для каждого здания. Далее мы вычислили высоту здания, умножив количество этажей на 3 м, что определено как типичная высота одного этажа в соответствии с Кодексом жилищного строительства Китая [27]. Данные о высоте зданий также были скорректированы с учетом онлайн-информации о высоте зданий шести мегаполисов и изображений Google с высоким разрешением.Наконец, мы использовали программное обеспечение Arc Scene для моделирования 3D-зданий.

Мы классифицируем высоту здания на пять типов в зависимости от количества этажей зданий (таблица 1) в соответствии с китайской классификацией зданий в Едином стандарте проектирования гражданских зданий [28].

Получение LST

Данные теплового инфракрасного датчика (TIRS)

Landsat 8 использовались для расчета LST. Он загружен из Геологической службы США (USGS) (https: //earthexplorer.usgs.gov /). Детали данных показаны в Таблице 2. Все выбранные изображения были получены при аналогичных относительно ясных погодных условиях летом и при температуре воздуха выше 30 ° C. Эти изображения имеют одинаковое время перехода (в период с 10: 24–10: 52 утра CST (китайское стандартное время)), так что LST можно сравнивать друг с другом.

Официальный сайт Landsat 8 рекомендует использовать полосу 10 для получения LST из-за проблемы калибровки полосы 11 [29, 30]. Поэтому полоса 10 Landsat 8 использовалась для восстановления LST с использованием одноканального метода (SC) [3, 31].Алгоритм требует меньше атмосферных параметров и может достигать более низкой среднеквадратичной ошибки [32, 33]. Во-первых, яркостные температуры на датчике ( T датчик ) были получены на основе атмосферной коррекции тепловых диапазонов TIRS 10. Формулы выражаются как: (1) (2) Где L датчик – спектральная яркость на датчике полосы 10 TIRS; M L и A L – это мультипликативный повторно масштабированный коэффициент, соответствующий определенной полосе, и аддитивный повторно масштабируемый коэффициент, соответствующий определенной полосе, соответственно. DN – это калиброванное стандартное значение пикселя продукта для полосы 10. K 1 и K 2 – это константы теплового преобразования для полосы 10. LST впоследствии была получена после коррекции излучательной способности с помощью формул (3). ) и (4): (3) (4) где γ и δ – два параметра, зависящие от функции Планка. ε – коэффициент излучения поверхности, который можно оценить из спектральной базы данных ASTER и результата [34].Коэффициент излучения полосы 10 TIRS для леса, травы, почвы, застроенных земель и воды составляет 0,9813, 0,9823, 0,9722, 0,9212 и 0,9908 соответственно. ψ 1 , ψ 2 , ψ 3 – атмосферные функции. b γ = 1324 для полосы 10 TIRS; ψ 1 , ψ 2 , ψ 3 – атмосферные функции.

Вытяжка здания

Чтобы проанализировать влияние тени, создаваемой высоким зданием, на LST, автоматизированный индекс водоотведения ( AWEI sh ) [35] используется для эффективного выделения пикселей воды и тени.Затем модифицированный нормализованный разностный индекс воды (MNDWI) [36] используется для удаления пикселей воды из пикселей тени. Формула выражается как: (5) (6) где ρ – значение коэффициента отражения спектральных полос Landsat 8: полоса 2 (синий), полоса 3 (зеленый), полоса 5 (NIR), полоса 6 (SWIR1) и полоса 7 (SWIR2).

Корреляционный анализ

Наш корреляционный анализ был сосредоточен на том, как LST изменяется в зависимости от высоты здания.Двумерный корреляционный анализ используется в основном с двумя или более переменными. Здесь мы используем простой коэффициент корреляции Пирсона для измерения линейной корреляции между высотой здания и LST. Формула выражается как: (7) где r – коэффициент корреляции между x и y . Коэффициент корреляции должен находиться в диапазоне 0≤r≤1. Две переменные имеют положительную корреляцию в диапазоне r > 0; две переменные имеют отрицательную корреляцию в диапазоне r <0; две переменные не имеют линейной корреляции в диапазоне r = 0; x , y означают значение выборки.и – средние значения x и y соответственно.

Результаты

Распределение высотных зданий

Быстрая урбанизация приводит к быстрому росту городского трехмерного пространства. Высота здания является важным показателем для измерения вертикального пространственного распределения зданий. Теперь рассмотрим пространственное распределение высотных зданий и супервысотных зданий, которые были в основном сосредоточены в городских деловых районах центра, зоне Риверсайд и новых застроенных территориях.К особым регионам относятся центральные деловые районы Шанхая (районы Луцзяцзуй и Сюйцзяхуэй) (рис. 2а), восточная и западная часть Пекина вдоль второй и третьей кольцевой дороги (рис. 2b), центральные деловые районы Чунцина (районы Цзефангбэй, Цзянбэйцзуй и Даньцзиши). (Рис. 2c), центральные деловые районы Гуанчжоу (Чжуцзян и Новый город Тяньхэ) и регион по обе стороны Жемчужной реки (Рис. 2d), деловой центр Шэньчжэня (регион Футянь и Луоху) (Рис. 2e), центральные городские районы Тяньцзиня ( Хэпин, Хэси и Хэбэй) и регион вдоль реки Хайхэ (рис. 2f).В 2018 году процентная доля и соотношение площадей высотных зданий (24–100 м) и сверхвысоких зданий (> 100 м) в городской зоне шести мегаполисов соответственно составили более 5% и 4,74%. Среди шести мегаполисов город Чунцин имеет самый большой процент высотных зданий (18,26%) и площадь застройки (19,37%) (рис. 3).

Распределение температуры поверхности земли

Результаты LST показаны на рис. 4. Из-за отсутствия исторических данных о температуре стандартных метеорологических станций в шести мегаполисах мы использовали данные MODIS LST для проверки точности данных L8 LST [37].Ежедневные данные MODIS LST (MOD11A1) были получены Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Средние результаты L8 LST сравнивались со средними данными MODIS LST в том же регионе. Сравнивая среднюю разницу LST, можно избежать ошибки, вызванной разницей в пространственном разрешении двух типов изображений. Результаты экспериментов показывают, что ошибка между восстановленными данными Landsat LST и MODIS LST составляет менее 5%, что может отражать пространственное распределение LST в исследуемой области (Таблица 3).Это связано с разницей во времени прохождения двух спутников.

Теперь рассмотрим пространственное распределение LST (рис. 4 и 5). Большая часть городских территорий в шести мегаполисах, покрытых высоким LST, показана на рис. 5 оранжевым и красным цветами. В Шанхае LST в северной промышленной зоне и старой центральной части относительно высоки, а LST во внешней новой застроенной зоне составляет относительно низкий (рис. 5а). 99% ячеек сетки имели LST в диапазоне от 30,2 до 67,8 ° C (рис. 4). В Пекине LST в старом центре (район Дунчэн, район Сичэн) и южном районе Фэнтай относительно высок, а LST на севере относительно низок (рис. 5b).99% ячеек сетки имели LST в диапазоне от 34,8 до 50,4 ° C (рис. 4). В Чунцине LST в юго-западной промышленной зоне Шиксинлу, юго-восточной промышленной зоне Дашилу и районе Цзюлунпо относительно высоки, а LST в северной части вдоль реки Цзялинь относительно низки (рис. 5c). 99% ячеек сетки имели LST в диапазоне от 25,3 до 48,3 ° C (рис. 4). В Гуанчжоу LST в северном районе Байюнь, восточном районе Хуанпу и южной промышленной зоне относительно высоки, а LST в центральном районе Юэсю относительно низки (рис. 5d).99% ячеек сетки имели LST в диапазоне от 29,9 до 47,2 ° C (рис. 4). В Шэньчжэне LST в северо-западном районе Баоань относительно высок, а LST в центральном районе Наньшань, западном районе Футянь и округе Луоху относительно низок (рис. 5e). 99% ячеек сетки имели LST в диапазоне от 27,4 до 43,4 ° C (рис. 4). В Тяньцзине LST в северных районах Нанкай и Бэйчэн относительно высоки, а LST на востоке и юге относительно низкие (рис. 5f). 99% ячеек сетки имели LST в диапазоне от 33.От 0 до 48,0 ° C (рис. 4).

Корреляция температуры поверхности земли с высотой здания

Согласно результату регрессионного анализа (рис. 6), высота здания и LST имеют отрицательную логарифмическую корреляцию со значением коэффициента от -0,701 до -0,853. Это показывает, что LST уменьшается с увеличением высоты здания. Другими словами, в области малоэтажной застройки LST выше, а в области многоэтажной застройки – ниже. В частности, в диапазоне высот 0 ~ 66 м он будет иметь значительный охлаждающий эффект с увеличением высоты здания.Например, LST быстро уменьшается с увеличением высоты здания в диапазоне 0 ~ 45 м в Шанхае, 0 ~ 60 м в Пекине, 0 ~ 51 м в Чунцине, 0 ~ 45 м в Гуанчжоу, 0 ~ 33 м в Шэньчжэне, 0 ~ 36 м. в Тяньцзине соответственно. После того, как высота здания превышает 66 м, влияние высоты здания на LST значительно ослабевает. Он представляет собой разбросанные точки на рис. 6.

Причина отрицательной корреляции между высотой здания и LST обсуждается ниже.

  1. Летом тень от здания может эффективно снизить температуру в городе за счет уменьшения общего солнечного излучения в солнечном свете [38, 39].Кроме того, близлежащие здания могли частично быть защищены от горячего солнечного света из-за теней от зданий в течение дня. Мы анализируем разницу в LST, сравнивая различные образцы теней от зданий в шести мегаполисах. Результаты показывают, что заштрихованная область холоднее окружающей незатененной области (рис. 7).
  2. Ветровой поток и циркуляция воздуха помогают снизить температуру [40, 41]. В существующих зданиях редко бывает вентиляционное отверстие в центральной части. В результате на территории многоэтажной застройки существует явный ветрозащитный или ветрозащитный эффект.Он изменил первоначальное доминирующее направление ветра вокруг высокого здания, что создавало турбулентность как с наветренной, так и с подветренной стороны. Кроме того, в этом районе застройки образуется «долина ветров». Эффект ветрового возмущения улучшает локальную тепловую среду в районе высотных зданий.
  3. Городские архитектурные образцы формируют различные городские локальные климатические зоны (LCZ) и влияют на изменение LST [42–44]. Вновь застроенные территории в большинстве своем имеют правильную ландшафтную структуру с выровненными и запасными многоэтажными и многоэтажными зданиями ЗВЗ, что способствует конвекции воздуха [45].Напротив, в старом районе преобладают компактные малоэтажные ЖКЗ. Каньон городских улиц увеличивает LST, удерживая тепло внутри компактных конструкций и блокируя ветер [46]. LST этих LCZ выше, чем LST для открытых и запасных строительных LCZ [43].
  4. Поскольку в малоэтажных застройках наблюдается более горизонтальная активная поверхность (вид на землю со спутника), чем в многоэтажных, эти малоэтажные районы будут казаться непропорционально жаркими по сравнению с высотными районами [47– 49].Более того, отчасти из-за запаздывания нагрева больших массивов бетона, в это время около 10 часов утра кажется, что в многоэтажных застройках прохладнее [47].

Обсуждение и заключение

Обсуждение

Муниципальные бюро планирования шести мегаполисов выпустили соответствующие положения уведомления о планировании и проектировании, в которых оговаривалась высота здания. Например, в Пекине высота здания не может превышать 16 этажей в старом центре в пределах Второго транспортного кольца.В Гуанчжоу высота здания не может превышать 30 метров на исторических улицах районов Юэсю, Ливань и Хайчжу. Необходимо строго выполнять соответствующие положения и уделять внимание планировке. Кроме того, он допускает ошибку в результатах расчета высоты здания, которые были рассчитаны путем умножения количества этажей на 3 м. Таким образом, с помощью ссылки на онлайн-информацию о высоте зданий шести мегаполисов и изображения с высоким разрешением Google, данные о высоте зданий в этом документе были скорректированы.

Мы сосредоточились на изучении взаимосвязи между высотой здания и городской тепловой средой. В будущем комплексном анализе городской тепловой среды необходимо учитывать множество других факторов, например, строительные материалы, плотность застройки и растительность. Кроме того, корреляционный анализ, используемый для количественного анализа взаимосвязи между LST и высотой здания, не может хорошо выразить их пространственную корреляцию.

Заключение

В нашем исследовании изучается влияние высоты здания на тепловую среду в мегаполисах.Мы использовали двумерный корреляционный анализ, чтобы изучить возможные связи высоты здания с температурой поверхности, и получили следующие результаты.

  1. Пространственное распределение высотных зданий и сверхвысоких зданий в основном сосредоточено в центральных деловых районах, прибрежных зонах, новостройках шести мегаполисов. В городской зоне количество и соотношение площадей высотных зданий (24-100 м) и сверхвысоких зданий (> 100 м) составляет более 5% и 4.74% соответственно. Среди них городская зона Чунцина имеет самый большой процент высотных зданий (18,26%) и площадь зданий (19,37%).
  2. Поскольку это сильно урбанизированный регион, большинство городских районов в шести мегаполисах имеют высокий LST. Большинство ячеек высокотемпературной сети было распределено в промышленной зоне и застройке старого центра. Результаты показывают, что 99% городских районов Шанхая, Пекина, Чунцина, Гуанчжоу, Шэньчжэня и Тяньцзиня охвачены LST в диапазоне 30.2 ~ 67,8 ° C, 34,8 ~ 50,4 ° C, 25,3 ~ 48,3 ° C, 29,9 ~ 47,2 ° C, 27,4 ~ 43,4 ° C и 33,0 ~ 48,0 ° C соответственно.
  3. Согласно результатам регрессионного анализа, высота здания и LST имеют отрицательную логарифмическую корреляцию со значением коэффициента корреляции в диапазоне от -0,701 до -0,853. При высоте здания в пределах 0–66 м LST значительно уменьшается с увеличением высоты здания. Это указывает на то, что увеличение высоты здания принесет заметный охлаждающий эффект в этом диапазоне высот.После того, как высота здания превысит 66 м, его влияние на LST будет значительно ослаблено. Это происходит из-за влияния тени от зданий, местных ветровых возмущений и планировки зданий.

Благодарности

Мы благодарим Институт городских данных (китайское учреждение) за предоставление данных о следах зданий, а также Геологическую службу США (USGS) и Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) за предоставление спутниковых снимков Landsat. Мы благодарим всех рецензентов за полезные комментарии и предложения.

Ссылки

  1. 1. He Q, Liu Y, Zeng C, Yin C, Tan R. Одновременное моделирование вертикального и горизонтального расширения будущего городского ландшафта: тематическое исследование в Ухане, Центральный Китай. Int. J. Geogr. Инф. Sci. 2017; 31: 1907–1928.
  2. 2. Лю И, Хе Цюй, Тан Р., Лю И, Инь С. Моделирование различных моделей роста городов на основе эволюции городской формы: тематическое исследование из Хуанпи, Центральный Китай. Прил. Геогр. 2016; 66: 109–118.
  3. 3.Jimenez-Munoz JC, Cristobal J, Sobrino JA, Soria G, Ninyerola M, Pons X и др. Пересмотр одноканального алгоритма восстановления температуры земной поверхности по тепловым инфракрасным данным Landsat. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens.2009; 47: 339–349.
  4. 4. Ту Л., Цинь З., Ли В., Гэн Дж, Ян Л., Чжао С. и др. Эффект поверхностного городского острова тепла и его связь с расширением городов в Нанкине, Китай. J. Appl. Remote Sens.2016; 10: 026037.
  5. 5. Бисвал СС, Горай АК.Анализ обнаружения изменений в зоне охвата угольного пожара с 2009 по 2019 год на угольном месторождении Джария с использованием данных дистанционного зондирования. Int. J. Remote Sens. 2020; 41: 9545–9564.
  6. 6. Лим CH, Юнг SH, Ким NS, Ли CS. Выведение показателя метеорологической фенологии из реконструированных изображений MODIS LST. J. Forest. Res. 2020; 31: 2205–2216.
  7. 7. Бартесаги-Кок С., Осмонд П., Петерс А. Пространственно-временные закономерности в зеленой инфраструктуре как движущая сила изменчивости температуры поверхности земли: пример Сиднея.Int. J. Appl. Earth Observ. Geoinf. 2019; 83: 101903.
  8. 8. Тан Б. Х., Чжан С., Ли ЗЛ, Ву Х, Тан Р. Оценка температуры поверхности земли по данным MODIS для атмосферы с профилем инверсии температуры воздуха. IEEE J. Sel. Темы Прил. Earth Observ. Remote Sens.2017; 10: 2976–2983.
  9. 9. Чен Й, Дуань С.Б., Рен Х, Лабед Дж., Ли З.Л. Разработка алгоритма определения температуры поверхности земли: приложение к китайским данным Gaofen-5. Remote Sens.2017; 9: 161.
  10. 10. Ye X, Ren H, Liu R, Qin Q, Liu Y, Dong J. Оценка температуры поверхности земли по данным китайского спутника gaofen-5 с использованием алгоритма с разделенным окном. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens, 2017; 55: 5877–5888.
  11. 11. Гарсия-Сантос В., Колл С., Валор Э., Никлос Р., Каселлес В. Анализ анизотропии теплового инфракрасного излучения над засушливыми регионами с использованием нового продукта MODIS для температуры поверхности земли и коэффициента излучения (MOD21). Remote Sens. Environ. 2015; 169: 212–221.
  12. 12. Чжао Дж., Дун Дж., Лю Дж., Чжай Дж., Цуй Й, Хе Т и др. Различные модели дневных и ночных тепловых эффектов урбанизации в городской агломерации Пекин-Тяньцзинь-Хэбэй. Remote Sens.2017; 9: 121.
  13. 13. Du S, Xiong Z, Wang YC, Guo L. Количественная оценка многоуровневого воздействия композиции и конфигурации ландшафта на температуру поверхности земли. Remote Sens. Environ. 2016; 178: 84–92.
  14. 14. Ng YXY, Chua LHC, Irvine KN. Исследование городского теплового острова с использованием «местных климатических зон» на примере Сингапура.Британский J. Environ. Клим. Изменять. 2015; 52: 116–133.
  15. 15. Чжан К., Мэн Ф., Сяо Ю. Изучение взаимосвязей между температурой поверхности земли, коэффициентом покрытия земли и плотностью застройки в урбанизированной среде. Int. Arch. Фотография. Remote Sens.2015; 7: 255–260.
  16. 16. Цяо З, Сюй Х, Ву Ф, Ло В., Ван Ф, Лю Л. и др. Модель городской вентиляционной сети: тематическое исследование основной зоны функционирования столицы в столичном районе Пекина. J. Clean Prod.2017; 168: 526–535.
  17. 17. Schwarz N, Manceur AM. Анализ влияния городских форм на поверхностные городские тепловые острова в Европе. J. Городской план. Dev. 2014; 141: A4014003.
  18. 18. Талегани M, Kleerekoper L, Tenpierik M, Dobbelsteen AVD. Тепловой комфорт на открытом воздухе в пяти различных городских формах в Нидерландах. Строить. Environ. 2015; 83: 65–78.
  19. 19. Ли Д., О К. Классификация городских климатических зон (UCZ) на основе статистического анализа.Городской климат. 2018; 24: 503–516.
  20. 20. Гуо А., Ян Дж., Сяо X, Ся Дж., Цзинь С., Ли X. Влияние городской пространственной формы на эффекты городского теплового острова на уровне сообществ в Китае. Поддерживать. Cities Soc. 2020; 53: 101972.
  21. 21. Ян Дж, Джин С., Сяо Х, Джин С., Ся Дж.С., Ли Х и др. Вентиляция местной климатической зоны и температура поверхности земли в городах: к предложению по планированию мегаполисов, основанному на характеристиках и чувствительности к ветру. Поддерживать. Cities Soc. 2019; 47: 101487.
  22. 22. Хе Б.Дж., Динг Л., Прасад Д. Повышение эффективности вентиляции в городах за счет развития районных зон вентиляции: тематическое исследование, основанное на Большом Сиднее, Австралия. Поддерживать. Cities Soc. 2019; 47: 101472.
  23. 23. Хе Б.Дж., Дин Л., Прасад Д. Градостроительство и дизайн с учетом ветра: характеристики вентиляции участка и ее потенциал для смягчения локального потепления в открытом районе средней высоты. J. Build. Англ. 2020; 29: 101145.
  24. 24.Чен А., Чжао X, Яо Л., Чен Л. Применение нового интегрированного ландшафтного индекса для прогнозирования потенциальных городских тепловых островов. Ecol. Инд. 2016; 69: 828–835.
  25. 25. Такканон П. UHI и тепловые характеристики офисных зданий в Бангкоке. Процедуры Eng. 2017; 180: 241–251.
  26. 26. Государственный совет Китая, Уведомление государственного совета о корректировке масштаба городского масштаба. 2014. http://www.gov.cn/zhengce/content/2014-11/20/content_9225.htm.
  27. 27.Министерство строительства Китайской Народной Республики. Правила жилищного строительства, China Architecture & Building Press: Пекин, Китай, 2005.
  28. 28. Министерство жилищного строительства и городского и сельского развития Китайской Народной Республики, Единый стандарт проектирования гражданских зданий (GB 50352–2019), Пекин, Китай: China Archit. 2019. http://www.mohurd.gov.cn/wjfb/201905/t201
  29. _240715.html.
  30. 29. USGS. Исправление рассеянного света Landsat 8 TIRS реализовано в обработке сборника 1.https://landsat.usgs.gov/april-25-2017-tirs-stray-light-correction-implemented-collection-1-processing.
  31. 30. Xu HQ, Lin ZL, Pan WH. Некоторые проблемы при восстановлении температуры поверхности суши тепловых данных Landsat с помощью одноканального алгоритма. Геомат. Сообщить. Sci. Wuhan Univ. 2015; 40: 487–492.
  32. 31. Хименес-Муньос Дж. К., Собрино Дж., Скокович Д., Маттар С., Кристобаль Дж. Методы восстановления температуры поверхности земли по данным теплового инфракрасного датчика Landsat-8.IEEE Geosci. Remote Sens. Lett. 2014; 11: 1840–1843.
  33. 32. Цзинь Д.Д., Гонг З.Н. Сравнение алгоритмов восстановления температуры поверхности земли из данных серии Landsat: тематическое исследование в Цицикаре, Китай. Remote Sens. Technol. Прил. 2018; 33: 830–841.
  34. 33. Weng Q, Firozjaei MK, Sedighi A, Kiavarz M, Alavipanah SK. Статистический анализ вариаций интенсивности поверхностного городского теплового острова: на примере города Бабол, Иран. GISci. Remote Sens.2018; 56: 1–29.
  35. 34.Никол Дж. Метод модуляции коэффициента излучения для пространственного улучшения тепловизионных спутниковых изображений при анализе городского острова тепла. Фотография. Англ. Remote Sens.2009; 75: 547–556.
  36. 35. Фейиса Г.Л., Мейлби Х., Фенсхольт Р., Гордый С.Р. Индекс автоматического водозабора: новый метод картирования поверхностных вод с использованием изображений Landsat. Remote Sens. Environ. 2014, 140; 23–35.
  37. 36. Xu HQ. Исследование по извлечению информации о водоеме с модифицированным нормированным разностным индексом воды (MNDWI).J. Remote Sens. 2005; 9: 589–595.
  38. 37. Чжан А.Ю., Чжан XL. Температура поверхности земли, полученная со спутника Landsat-8, и сравнение с продуктом температуры MODIS. J. Пекинский лес. Univ. 2019; 41: 1–13.
  39. 38. Ватанабе С., Нагано К., Исии Дж., Хорикоши Т. Оценка теплового комфорта на открытом воздухе при солнечном свете, тени здания и тени беседки летом во влажном субтропическом регионе. Строить. Environ. 2014; 82: 556–565.
  40. 39. Ю К, Чен Й, Ван Д, Чен З, Гонг А, Ли Дж.Изучение сезонного влияния теней от зданий на температуру поверхности земли в городах на основе данных дистанционного зондирования. Remote Sens.2019; 11: 497.
  41. 40. Гриммонд С. Урбанизация и глобальное изменение окружающей среды: локальные эффекты городского потепления. География. J. 2007; 173: 83–88.
  42. 41. Ян Дж, Джин С., Сяо Х, Джин С., Ся Дж.С., Ли Х и др. Вентиляция местной климатической зоны и температура поверхности земли в городах: к предложению по планированию мегаполисов, основанному на характеристиках и чувствительности к ветру.Поддерживать. Cities Soc. 2019; 47: 101487.
  43. 42. ОКЕ TR. Первоначальное руководство для получения репрезентативных метеорологических наблюдений в городах. Geog.ubc.ca 2006; 81: 1–47.
  44. 43. Ян Дж., Ван Ю.С., Сю К.Л., X XM, X JH, JC. Оптимизация местных климатических зон для смягчения эффекта городского теплового острова в населенных пунктах. J. Clean. Prod. 2020; 275: 123767.
  45. 44. Ян Дж., Чжан Икс, Сяо XM, Ся JHC; ВС В, Ли ХМ. Изучение разнообразия температурных характеристик поверхности суши в городах разного масштаба на основе местных климатических зон.Городской климат. 2020; 34: 100700.
  46. 45. Ван И, Акбари Х. Анализ явления городского теплового острова и оценка решений по смягчению последствий для Монреаля. Поддерживать. Cities Soc. 2016; 26: 438–446.
  47. 46. Алавипанах С., Шрейер Дж., Хаасе Д., Лейкс Т., Куреши С. Влияние многомерных показателей на тепловые условия города. J. Clean. Prod. 2018; 177: 115–123.
  48. 47. Никол JE. Визуализация температуры городской поверхности по спутниковым снимкам.Int. J. Remote. Sens.1998; 19 (9): 1639–1649.
  49. 48. Ли Дж. Х, Сонг СН, Цао Л., Чжу Ф. Г.; Мэн XL, Ву JG. Воздействие ландшафтной структуры на поверхность городских тепловых островов: на примере Шанхая, Китай. Remote Sens. Environ. 2011; 115 (12): 0–3263.
  50. 49. Ян Дж. Х, Вонг М. С., Хо Х. С., Крайенхофф Э. С., Чан П. У., Аббас С. и др. Полуэмпирический метод оценки полной температуры поверхности по радиометрической температуре поверхности, исследование в Гонконге. Remote Sens.Environ. 2020; 237: 111540.

советов по повышению энергоэффективности многоэтажных окон

По данным Министерства энергетики США, коммерческие здания потребляют 39 процентов от общего потребления энергии в стране. Более того, на коммунальные услуги приходится почти треть эксплуатационных расходов офисных зданий в США. В высотных зданиях со стареющей инфраструктурой и устаревшими системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в экстремальных местных климатических условиях расходы на коммунальные услуги могут быть выше средних.

Тем не менее, помимо HVAC и проектирования зданий, окна в здании – это то место, которое может способствовать значительной экономии энергии. Стандартные окна с одинарным остеклением и металлическим каркасом увеличивают нагрузку на систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, увеличивая расходы на отопление и охлаждение в течение года. К тому же высотные здания находятся в особенно невыгодном положении. Из-за своей высоты эти здания не затеняются так сильно, как малоэтажные здания, и, следовательно, они более подвержены солнечному теплу, которое является мерой количества солнечного света, которое поглощает здание.В теплые месяцы солнечное тепло способствует увеличению затрат на охлаждение.

Учитывая, что в многоэтажных домах есть сотни и даже тысячи окон, небольшие меры по экономии энергии могут обеспечить заметную рентабельность инвестиций для владельцев недвижимости. Итак, как можно сэкономить, инвестируя в оконные системы? Вот несколько советов по повышению эффективности окон вашего многоэтажного дома:

  1. Установить светоотражающее покрытие

Сегодня большинство коммерческих окон построено с покрытием Low-E, которое представляет собой защитную краску, предназначенную для отражения солнечного тепла.Это помогает снизить затраты на охлаждение в теплые месяцы за счет отражения тепла от здания. Кроме того, в более холодные месяцы покрытие Low-E помогает уменьшить внутреннее тепло, выходящее наружу. Светоотражающее покрытие, выпускаемое после продажи, имеет аналогичный эффект, и эти пленки могут быть более рентабельной мерой, чем замена окон вашей собственности с покрытием, не имеющим низкоэмиссионного покрытия.

  1. Регулярные проверки

Ежегодный осмотр окон важен для поддержания эффективности оконной системы.Проверяются все компоненты оконной системы, включая остекление, уплотнители, раму и уплотнитель. Фактически, общие проблемы технического обслуживания, такие как плохо подогнанные уплотнения, поврежденные рамы и изношенные уплотнители – все это может снизить энергоэффективность – обнаруживаются раньше, прежде чем они станут основной причиной потерь энергии.

  1. Регулярная очистка

Мытье окон косвенно влияет на эффективность двумя способами. Во-первых, мытье окон удаляет грязь и мусор из оконной системы.Скопление грязи и мусора со временем может привести к износу оборудования и уплотнений, что приведет к снижению эффективности. Кроме того, чистые окна пропускают больше солнечного света, что помогает снизить расходы на отопление в холодные месяцы.

  1. Замена уплотнений и уплотнителей

Современные оконные уплотнители долговечны, но материалы не всегда были такими надежными. Датированные уплотнения могут привести к значительным потерям энергии в течение года. Замена уплотнителей и уплотнителей улучшит изоляционные свойства окна, предотвращая прохождение воздуха через систему в обоих направлениях.Кроме того, обновление герметиков также снизит риск повреждения водой, что мгновенно увеличивает риск повреждения уплотнения, рамы и уплотнителя.

  1. Обработка окон для снижения солнечного тепла

Обработка окон, такая как жалюзи и навесы, предотвращает поглощение тепла зданием, и они могут быть очень эффективными. По оценкам Министерства энергетики, навесы, обращенные на запад, могут снизить приток солнечного тепла до 77 процентов, а навесы, обращенные на юг, сокращают ГСП на 65 процентов.Кроме того, жалюзи являются эффективным средством предотвращения попадания тепла. По оценкам Министерства энергетики, светоотражающие жалюзи могут снизить приток тепла на 45 процентов в солнечный день.

  1. Обновить материал рамы

Каркасы старых зданий обычно строятся из таких металлов, как сталь или алюминий. Металлический каркас чрезвычайно прочен и экономичен, но у него плохие изоляционные свойства и он менее эффективен, чем неметаллические варианты. Замена металлических рам на рамки из неметаллических материалов может способствовать экономии энергии.Каркасы из дерева, винила или стекловолокна обладают большей изоляционной способностью.

  1. Замена или модернизация устаревших окон

Окна, устанавливаемые в стареющих зданиях, обычно представляют собой одинарные стеклопакеты с более низким коэффициентом теплопередачи. Сегодня у владельцев есть ряд возможностей, когда дело доходит до замены коммерческих окон, и даже стандартные одинарные окна с покрытием Low-E могут оказать заметное влияние. Кроме того, окна с двойным остеклением с покрытием Low-E значительно сокращают общие расходы на отопление и охлаждение, также возможны наиболее эффективные окна с тройным остеклением.

Окна – неотъемлемая часть любой многоэтажки. Тем не менее, без содержания они могут способствовать увеличению затрат на отопление и охлаждение. К счастью, большинство этих шагов являются экономически эффективными мерами, которые окупятся.

Влияние локальной внешней конвективной теплопередачи на энергопотребление высотных зданий

  • ASHRAE (2009). Справочник ASHRAE: основы. Атланта, Джорджия, США: Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха.

    Google ученый

  • Blocken B, Defraeye T, Derome D, Carmeliet J (2009). CFD-моделирование с высоким разрешением для коэффициентов принудительной конвективной теплоотдачи на фасаде малоэтажного здания. Строительство и окружающая среда , 44: 2396–2412.

    Артикул Google ученый

  • Booten C, Kruis N, Christensen C (2012). Выявление и решение проблем в расчетах теплопередачи окон EnergyPlus и DOE-2.Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, NREL / TP-5500-55787, Голден, Колорадо, США.

    Google ученый

  • CD-Adapco (2017). StarCCM +, Руководство пользователя. Мелвилл, Нью-Йорк, США: CD-Adapco.

    Google ученый

  • Defraeye T, Blocken B, Carmeliet J (2010). CFD-анализ конвективного теплообмена на поверхностях куба, погруженного в турбулентный пограничный слой. Международный журнал тепломассообмена , 53: 297–308.

    Артикул Google ученый

  • Defraeye T, Blocken B, Carmeliet J (2011). Коэффициенты конвективной теплопередачи для внешних поверхностей зданий: существующие корреляции и моделирование CFD. Преобразование энергии и управление , 52: 512–522.

    Артикул Google ученый

  • DoE (2016). Справочник по проектированию EnergyPlus. Министерство энергетики США.

    Google ученый

  • Эллис П.Г., Торчеллини, штат Пенсильвания (2005). Моделирование высотных зданий с помощью EnergyPlus. В: Материалы 9-й Международной конференции по моделированию зданий IBPSA, стр. 279–286.

    Google ученый

  • Emmel MG, Abadie MO, Mendes N (2007). Новые соотношения коэффициентов внешней конвективной теплоотдачи для изолированных малоэтажных домов. Энергетика и строительство , 39: 335–342.

    Артикул Google ученый

  • ESDU (2001). ESDU 85020. Характеристики атмосферной турбулентности у земли. Часть II: Данные по одной точке для сильного ветра. Группа данных инженерных наук.

    Google ученый

  • Franke J, Hellsten A, Schlünzen H, Carissimo B (2007). Руководство по передовой практике моделирования потоков в городской среде с помощью CFD COST 2007.Действие 732.

    Google ученый

  • Iousef S, Montazeri H, Blocken B, van Wesemael PJV (2017). Об использовании неконформных сеток для экономичного СЗС ветрового потока и конвективного теплообмена для настенного куба. Строительство и окружающая среда , 119: 44–61.

    Артикул Google ученый

  • Iousef S, Montazeri H, Blocken B, van Wesemael P (2019). Влияние моделей коэффициента наружной конвективной теплоотдачи на прогноз энергопотребления зданий с различной геометрией. Моделирование строительства , 12: 797–816.

    Артикул Google ученый

  • Джудкофф Р., Неймарк Дж. (1995). Тест моделирования энергопотребления здания (BESTEST) и метод диагностики. NREL / TP-472-6231. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, Голден, Колорадо, США.

    Google ученый

  • Кахсай М, Бицуамлак Г, Тарик Ф (2019). Численный анализ коэффициента конвективной теплоотдачи фасадов зданий. Журнал строительной физики , 42: 727–749.

    Артикул Google ученый

  • Лаундер Б. Е., Сполдинг Д. Б. (1974). Численный расчет турбулентных течений. Компьютерные методы в прикладной механике и технике , 3: 269–289.

    Артикул Google ученый

  • LBL (1994). Исходный код DOE2.1E-053. Лаборатория Лоуренса Беркли.

    Google ученый

  • Лю Дж., Хейдаринеджад М., Грачик С., Сребрич Дж. (2015).Влияние коэффициентов конвективной теплоотдачи внешней поверхности на энергопотребление зданий в городских кварталах с различной плотностью застройки. Энергетика и строительство , 86: 449–463.

    Артикул Google ученый

  • Meinders ER, Hanjalic K, Martinuzzi RJ (1999). Экспериментальное исследование локальной конвективной теплоотдачи от пристенного куба при турбулентном течении в канале. Журнал теплопередачи , 121: 564.

    Артикул Google ученый

  • Menter FR (1994). Модели турбулентной турбулентности с двумя уравнениями для инженерных приложений. Журнал AIAA , 32: 1598–1605.

    Артикул Google ученый

  • Mirsadeghi M, Cóstola D, Blocken B, Hensen JLM (2013). Обзор моделей коэффициента внешней конвективной теплопередачи в программах моделирования энергопотребления зданий: реализация и неопределенность. Прикладная теплотехника , 56: 134–151.

    Артикул Google ученый

  • Montazeri H, Blocken B (2017). Новые обобщенные выражения для коэффициентов вынужденной конвективной теплоотдачи на фасадах и крышах зданий. Строительство и окружающая среда , 119: 153–168.

    Артикул Google ученый

  • Montazeri H, Blocken B (2018). Расширение обобщенных выражений коэффициента вынужденной конвективной теплоотдачи для изолированных зданий с учетом наклонных направлений ветра. Строительство и окружающая среда , 140: 194–208.

    Артикул Google ученый

  • Montazeri H, Blocken B, Derome D, Carmeliet J, Hensen JLM (2015). CFD-анализ коэффициентов принудительной конвективной теплоотдачи на наветренных фасадах зданий: влияние геометрии здания. Журнал ветроэнергетики и промышленной аэродинамики , 146: 102–116.

    Артикул Google ученый

  • Министерство природных ресурсов Канады (2016).Книга фактов об энергетике 2016–2017 гг. Природные ресурсы Канады.

    Книга Google ученый

  • Паливос Я.А. (2008 г.). Обзор корреляций коэффициентов ветровой конвекции для моделирования энергетических систем ограждающих конструкций зданий. Прикладная теплотехника , 28: 801–808.

    Артикул Google ученый

  • Ричардс П.Дж., Норрис С.Е. (2011). Пересмотр соответствующих граничных условий для расчетных моделей ветроэнергетики. Журнал ветроэнергетики и промышленной аэродинамики , 99: 257–266.

    Артикул Google ученый

  • SHARCNET (2017). Доступно на http://www.sharcnet.ca.

  • Воробей Э.М., Рэмси Дж. У., Массачусетс Э.А. (1979). Влияние конечной ширины на теплопередачу и поток жидкости вокруг наклонной прямоугольной пластины. Журнал теплопередачи , 101: 199–204.

    Артикул Google ученый

  • Томинага Й, Мочида А, Йоши Р., Катаока Х, Нозу Т, Йошикава М, Ширасава Т (2008).Руководство AIJ по практическому применению CFD в пешеходной ветровой среде вокруг зданий. Журнал ветроэнергетики и промышленной аэродинамики , 96: 1749–1761.

    Артикул Google ученый

  • ООН-Хабитат (2017). Энергия. Доступно на https://unhabitat.org/urbanthemes/energy. По состоянию на 21 августа 2017 г.

    Google ученый

  • Уолтон Г. Н. (1983).Справочное руководство по программе исследований термического анализа, NBSSIR 83e2655. США: Национальное бюро стандартов.

    Google ученый

  • Средняя погода (2018). Доступно в Интернете по адресу https://www.currentresults.com/Weather/index.php. По состоянию на 21 апреля 2018 г.

  • Wilcox DC (1988). Переоценка уравнения, определяющего масштаб, для усовершенствованных моделей турбулентности. Журнал AIAA , 26: 1299–1310.

    MathSciNet Статья Google ученый

  • Язданян М, Клемс Дж. Х. (1994).Измерение коэффициента наружной конвективной пленки для окон в малоэтажных домах. ASHRAE Transactions , 100 (1): 1087–1096.

    Google ученый

  • Высотные здания намного более энергоемкие, чем малоэтажные

    Лондон. Предоставлено: Морин Барлин через Flickr.

    Согласно новому исследованию UCL, офисные и жилые здания потребляют больше энергии на квадратный метр, чем они выше.

    Исследователи из Энергетического института Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе обнаружили, что потребление электроэнергии на квадратный метр площади почти в два с половиной раза больше в многоэтажных офисных зданиях высотой 20 и более этажей, чем в малоэтажных домах высотой 6 этажей и менее. . Использование газа также увеличивается с высотой примерно на 40%. В результате общие выбросы углерода от газа и электроэнергии от многоэтажных домов вдвое выше, чем от малоэтажных.

    В рамках проекта «Высотные здания: энергия и плотность», финансируемого Советом по исследованиям в области инженерных и физических наук (EPSRC), были проанализированы данные по 610 офисным зданиям в Великобритании. Исследовательская группа рассмотрела потребление энергии «в процессе эксплуатации», а не «воплощенную энергию» (энергия, используемая для производства строительных материалов и в процессе строительства).

    Профессор Филип Стедман (Школа энергетики, окружающей среды и ресурсов UCL Bartlett) объяснил: «Использование кондиционирования воздуха играет определенную роль, но не дает полного объяснения этих результатов.В среднем выбросы углерода из офисов с кондиционированием воздуха на 60% выше, чем из офисов с естественной или механической вентиляцией.

    «Однако не тот случай, когда высотные здания в выборке кондиционируются, а малоэтажные – нет. Выборка включает здания обоих типов, любой высоты. Увеличение выбросов с высотой составляет замечено в зданиях с кондиционером и без ».

    Исследовательская группа также изучила все жилые дома в двенадцати районах Лондона и обнаружила, что потребление газа существенно увеличивалось с высотой, в то время как потребление электроэнергии также увеличивалось, но менее резко.Анализ был проведен путем взятия переписных районов в столице и сравнения общего потребления газа и электроэнергии в каждом районе с общей высотой всех домов и квартир, сложенными вместе, а также их объемы, площади следа и другие аспекты строительства и населения.

    Профессор Стедман добавил: «Мы подозреваем, что причины наших открытий связаны с физическими и метеорологическими последствиями более высоких зданий. Температура воздуха уменьшается с высотой, а средняя скорость ветра увеличивается.Более высокие здания, которые возвышаются над своими соседями, больше подвержены этим сильным ветрам, а также большему количеству часов прямого солнечного света. Таким образом, потребление энергии для отопления и охлаждения будет увеличено. Но эти гипотезы еще предстоит проверить ».

    Третья часть исследования рассматривала взаимосвязь различных форм зданий с их плотностью, где плотность измеряется путем деления общей площади этажа на площадь участка. Работа показала, что во многих случаях плотность, достигаемая высокими башнями, может быть достигнута с помощью малоэтажных плиточных зданий или дворовых зданий.Не всегда необходимо строить высокие здания для достижения высокой плотности, а использование энергии во многих случаях может быть значительно сокращено за счет строительства различных форм на меньшем количестве этажей.


    Сократите потребление энергии коммерческими зданиями в США на 29 процентов за счет повсеместного контроля
    Предоставлено Университетский колледж Лондона

    Ссылка : Высотные дома намного энергоемче малоэтажных (2017, 29 июня) получено 18 ноября 2021 г. с https: // физ.org / news / 2017-06-высотный-энергоемкий-малоэтажный.html

    Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

    Понимание динамики конструкции ступеней в небоскребах – Metraflex

    Как сила тяжести, объем и термодинамика играют роль в умном проектировании стояка.

    Марти Рогин, ЧП; Технический менеджер, Metraflex

    Скачать PDF

    Современный небоскреб существует уже более века. Как и другие элементы нашей застроенной среды, небоскреб может существовать только благодаря другим инновациям в строительных технологиях, а именно конструкции из стального каркаса и безопасным лифтам. Несмотря на то, что мы выяснили, как построить прочные высокие конструкции и безопасно перемещать людей внутри, все еще существуют проблемы, связанные с обогревом и охлаждением здания, подачей пресной и грязной воды, обеспечением противопожарной защиты и электричеством.Преодоление силы тяжести добавляет еще один поворот к проблемам предоставления услуг в высотных зданиях. В этой статье будут представлены некоторые основы конструкции и характеристик стояка, объяснены некоторые соображения по использованию различных компенсаторов в стояках, а также кратко описаны некоторые нормы и стандарты, касающиеся направляющих и поддерживающих стояков.

    Основы теплового расширения

    В трубке нет ничего особенного, но сила тяжести сделает ее интереснее.Рассмотрим стояк (Рисунок 1) . Труба проходит во всю высоту здания, 50 этажей. Если высота от плиты к плите составляет 10 футов, наша труба имеет высоту 500 футов. Типичной опорой для этой трубы может быть хомут стояка, может быть, на любом другом этаже. Без изменения температуры вес стояка равномерно распределяется между всеми зажимами стояка.

    Нагреем воду в трубе (рисунок 2) . Теперь труба расширится до опорных зажимов стояка. Но зажимы стояка могут двигаться только в одном направлении – вниз.Ограничений на движение вверх нет. Зажимы будут просто двигаться вверх вместе с трубой. Любой зажим над нижним полом теперь будет парить над плитой. Весь вес трубы, изоляции и среды лежит на нижнем зажиме. Большинство трубных хомутов не рассчитаны на то, чтобы выдерживать полный вес высокого стояка.

    Есть решения. Анкер для труб в нижней части стояка, рассчитанный на поддержку полного веса стояка, решит эту проблему. Но давайте посмотрим, насколько движется труба.Допустим, наша труба сделана из стали, а жидкой средой является горячая вода при температуре 180 ° F. Как и сила тяжести, термическое расширение (тепловая деформация) стали в стояке не исчезнет. Если предположить, что температура окружающей среды составляет 50 ° F, труба будет расширяться в соответствии с уравнением:

    Δ L = ∝ L o Δ T
    Δ L = изменение длины (дюймы)
    ∝ = коэффициент теплового расширения (для стали, 6,33 × 10 -6 дюймов / дюйм / ° F)
    L o = Начальная длина (6000 дюймов)
    Δ T = Изменение температуры (180 ° -50 ° = 130 ° F)

    Δ L = 4.9 дюймов

    Самая верхняя часть подступенка поднимется на 4,9 дюйма. Это проблема? Возможно. Могут ли взлеты на верхних уровнях продвинуться примерно на 5 дюймов, не прерываясь? Возможно, если будет достаточное биение соединений оборудования. Позволят ли полевые условия трубе так сильно сдвинуться, прежде чем она столкнется с конструкцией или оборудованием? Может быть, но тогда кто ответит на эти вопросы до начала строительства? Обычно на них нельзя ответить, пока не будет возведена конструкция и монтажники не установят трубы под потолком со всеми незапланированными изгибами и измененной длиной биения.

    Одним из решений может быть перемещение анкера в центр стояка (Рисунок 3) . Анкер – это жесткое соединение трубы с конструкцией и точка нулевого движения. Подъемник теперь разделен на две секции по 250 футов каждая. Теперь максимальное перемещение трубы будет составлять половину всего стояка, или 2,45 дюйма. Предыдущие вопросы могут быть заданы относительно движения на 2,45 дюйма. Если на них можно ответить на этапе разработки проекта – отлично! К следующему проекту!

    Но подождите.А как насчет зажимов для стояков? Выше якоря они будут кататься по трубе, возвышающейся над этажами. Но ниже анкера хомуты стояка будут пытаться удерживать трубу от движения вниз. Вероятный результат будет заключаться в том, что зажимы будут скользить по трубе при ее движении. Если к трубе приварить хомуты стояка, что-нибудь сломается – либо хомут, либо труба. Будем надеяться, что зажим, но тогда анкер будет нести нагрузку всего стояка.

    Опоры подъемной пружины

    А пружинные опоры? Это специально разработанные системы анкеров, направляющих и опор для стояков, которые могут перемещаться вместе с трубой.Пружинные опоры остаются в контакте с плитой перекрытия при движении трубы. По мере движения трубы пружины растягиваются или сжимаются, оказывая большее усилие на плиту перекрытия, что снимает нагрузку с основного анкера в центре стояка. Эти системы эффективны для снятия нагрузки с основного якоря; однако у этого типа системы есть ограничения. Это:

    • Труба все еще движется! Ничто не помешает этому. Если мы возьмем в качестве примера наш подступенок длиной 500 футов, то якорь будет в центре, а концы будут двигаться так же 2.45 дюймов.
    • В каждом стояке разрешается использовать только один анкер. Второй анкер ограничит движение трубы, что приведет к возникновению огромных сил в анкерах и плитах перекрытия, одновременно добавляя потенциально огромные напряжения в трубе.
    • Неясно, можно ли приспособить этот тип системы к медным стоякам. В доступной литературе производителей медь конкретно не упоминается как приемлемый материал для труб для этих опорных систем.

    Система стояка, в которой используются зажимы стояка или пружинные опоры, будет иметь ограниченный контроль над перемещением трубы.Деформационные швы позволяют лучше контролировать движение трубы. Прежде чем рассматривать компенсаторы, давайте посмотрим, что происходит с внутренним давлением стояка.

    Давление и высота водяного столба

    Внутреннее давление вдоль горизонтальной оси трубы обычно незначительно меняется. Как только эта труба поднимается до вертикального положения, стояк, заполненный жидкостью, создает давление по мере того, как труба становится выше. Давление внизу может быть значительно выше, чем вверху.Это связано с весом воды.

    Рассмотрим резервуар с 1 футом воды (Рисунок 4) . Независимо от того, насколько наполнен резервуар, его стенки будут испытывать большее усилие по направлению к дну. Наибольшая сила будет на дне резервуара. Каждый добавленный дюйм воды в резервуаре увеличивает вес, который должно выдерживать дно резервуара. Когда высота воды достигает 27,7 дюймов, на каждый квадратный дюйм дна резервуара (Рис. 5) приходится 1 фунт.

    Теперь давайте изменим форму резервуара на более узкую (Рисунок 6) .По мере того, как мы приближаем стенки резервуара, нам нужно меньше воды для заполнения резервуара до 27,7 дюйма, но дно резервуара имеет меньшую площадь. Сила на каждый квадратный дюйм по-прежнему составляет 1 фунт.

    Неважно, какой формы мы сделаем резервуар или даже трубу; если высота водяного столба составляет 27,7 дюйма, давление внизу составляет 1 фунт / кв. дюйм.

    Если мы сложим эти 27,7-дюймовые водяные столбы, давление внизу будет увеличиваться с шагом в 1 фунт / кв. Дюйм. (Рисунок 7) .

    Давление внизу штабеля увеличивается на 1 фунт / кв. Дюйм на каждые 27.7-дюймовая секция. И наоборот, давление увеличивается на 0,43 фунта на квадратный дюйм на каждые 12 дюймов воды. Используя эту логику, давление внизу нашего 500-футового стояка, обусловленное только высотой водяного столба, будет:

    Это называется гидростатическим давлением, и поэтому гидравлическое оборудование редко располагается в подвале высокого здания. По этой же причине в очень высоких зданиях есть стояки, которые разделены между промежуточными помещениями с механическим оборудованием. Для пара, газа и воздуха высота столба не является проблемой из-за гораздо более низкой плотности этих веществ.

    Соображения по устойчивости конструкции стояка

    Изгиб колонны – это привычный вид отказа. Если длинный и тонкий стержень подвергается действию осевых сил на каждом конце, он прогнется (Рисунок 8) . Это функция прочности материала, размеров поперечного сечения и длины стержня. Трубка тоже ведет себя так же. Осевые силы, приложенные к концам трубы, также заставят ее прогнуться. Особенно это заметно на медных трубах малого диаметра.

    Хотя большая часть этого прогиба является упругой, то есть труба возвращается к своей первоначальной форме после снятия нагрузок, это может быть проблемой, если труба изгибается за пределы упругости материала. Изгиб колонны также может быть проблемой из-за компенсаторов сильфона. Если два конца сильфона выйдут за пределы смещения смещения, компенсатор будет безвозвратно поврежден.

    Рис. 8: Изгиб колонны стержня с двумя штифтами (или трубы)

    Труба должна оставаться выровненной при движении через здание.Это предназначение направляющих для труб, которые ограничивают движение трубы только в осевом направлении и, по существу, делают трубу более жесткой. Направляющие делят трубу на более короткие и жесткие участки.

    Расстояние между направляющими трубопровода определяется классическими уравнениями потери устойчивости колонны, называемыми уравнениями потери устойчивости Эйлера. Если предположить, что труба закреплена на обоих концах, уравнение будет выглядеть так:

    Это теоретический предел нагрузки для колонны с свободно вращающимися концами и нагрузками, приложенными вдоль оси колонны.Обратите внимание, что вес трубы и воды здесь не учитывается. Изгиб Эйлера является важным фактором при выборе компенсаторов сильфона для трубопроводной системы, особенно стояков, поскольку силы теперь действуют вдоль продольной оси трубы.

    Если труба закреплена на одном конце (Рисунок 9) , критическая нагрузка составляет:

    Рисунок 9: Изгиб колонны стержня с фиксированными штифтами (или трубы)

    Что происходит, когда труба перевернута на конце? Сила тяжести.Теперь при расчетах учитывается вес трубы и среды внутри трубы. Теоретически вертикальная труба может разрушиться под собственным весом (Рисунок 10). Критическая нагрузка на вертикальную трубу с закрепленным концом составляет:

    Рис. 10: Изгиб вертикальной неподвижной опорной колонны (или трубы) под ее весом

    На примере 4-дюймовой трубы и вычислении длины (ql) cr , равной 1,34 фунта / дюйм, максимальная длина по вертикали 4 ”сч.40 может быть примерно на 90 футов, прежде чем станет нестабильным. Для сравнения, медный стояк 4 ”типа K станет нестабильным на высоте около 64 футов. Это также уравнение, которое определяет максимальную высоту дерева (без учета ветвей и в предположении призматического ствола).

    Затем рассмотрим стояк, имеющий внешнюю силу, такую ​​как давление сильфона и сила пружины. Подъемная труба под внешней нагрузкой, зависящей от веса стенки трубы и среды внутри, будет иметь критическую нагрузку:

    Это уравнение предполагает, что конец трубы закреплен и не может вращаться, труба имеет постоянное поперечное сечение (одинаковый размер на всем протяжении) и что вес распределен равномерно.Критическая нагрузка снижается на 30% от веса колонны. Обратите внимание, что критическая нагрузка может быть отрицательной, что означает, что опора верхнего конца должна находиться в напряжении, чтобы предотвратить коробление.

    Предыдущие примеры вместе с объяснением гидростатического давления важны для определения расстояния между направляющими в стояках с различными типами компенсаторов. Давайте сначала рассмотрим компенсатор сильфона в высоком стояке. Как бы мы могли определить расстояние между направляющими трубопровода для такого типа установки?

    Что такое направляющие для труб?

    Направляющие для труб – это устройства, которые позволяют трубе перемещаться в осевом направлении, ограничивая движение трубы перпендикулярно оси трубы.Ограничивая трубу только осевым движением, труба становится более жесткой и не прогибается или не разрушается. По мере того, как направляющие располагаются ближе к трубе, величина осевой нагрузки может увеличиваться до того, как труба станет нестабильной.

    Обычные направляющие, используемые для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и водопровода, бывают ребристыми или скользящими. Ребристые направляющие, или направляющие «паук», имеют ребра, прикрепленные к трубе, и проходят через кольцо, прикрепленное к конструкции здания. Эти направляющие обычно используются на трубах малого диаметра и используются в областях, где ожидается, что боковые нагрузки будут относительно небольшими по сравнению с нагрузками на анкеры трубы.В горизонтальном применении эти направляющие не предназначены для использования вместо подвесов, поэтому для удержания веса трубы рядом с направляющей потребуется скоба или роликовая опора.

    Более прочная направляющая, которая также может служить опорой, – это скользящая направляющая. Это устройство имеет скользящую планку, приваренную к трубе, с основанием, прикрепленным к конструкции. Основание имеет тефлоновую, графитовую или эластомерную подушку для уменьшения трения. Этот тип направляющих может выдерживать большие боковые нагрузки и обычно используется на трубах ОВКВ большего диаметра или технологических трубопроводах.Версия направляющей скольжения, адаптированная к стоякам, включает эластомерную подушку между направляющей и основанием для гашения шума и вибрации трубы, скользящей при проникновении в плиту.

    Самая компактная конфигурация направляющих состоит из эластомерного уплотнения в проходе плиты для направления трубы. Они не занимают места на полу и позволяют наиболее эффективно использовать пространство.

    Рисунок 11: Направляющие, обычно используемые в стояках Стандарты

    для размещения направляющих с сильфонными компенсаторами

    В соответствии со стандартами Ассоциации производителей компенсаторов (EJMA) направляющие требуются с сильфонными компенсаторами на максимальном расстоянии четырех диаметров трубы от стыка, а затем на максимальном расстоянии 14 диаметров трубы от первой направляющей для следующего местоположения.Последующие направляющие располагаются с интервалами, определяемыми уравнением потери устойчивости Эйлера для полуколонны с штифтами. Когда направляющие размещаются в соответствии с рекомендациями EJMA, труба подразделяется на жесткие секции, которые не должны (теоретически) изгибаться при известной торцевой нагрузке.

    Направляющие с сильфонными компенсаторами служат двум целям; чтобы трубы не изгибались, а сильфон не изгибался (Рисунок 12). Стандарты EJMA предполагают использование горизонтальной трубы, а используемая формула потери устойчивости делит расчетную длину пополам.Для сравнения, 4-дюймовая стальная труба с компенсатором сильфона под давлением 158 фунтов на квадратный дюйм требует промежуточного расстояния между направляющими в 30 футов. Предполагается, что труба расположена горизонтально, поэтому вес трубы и среды не учитывается в расчетах EJMA.

    Типовые коды моделей требуют, чтобы стояки поддерживались примерно на каждом этаже. Обычно это достигается с помощью зажимов для стояков. Как описано ранее, зажимы стояка могут двигаться вверх и терять контакт с плитой перекрытия, в зависимости от расположения анкеров.Теперь опора не выполняет свою работу, и всю нагрузку несет якорь. В этом случае были соблюдены нормы, но анкеры не могут быть рассчитаны на весь вес трубы, изоляции и ее содержимого, плюс любые силы, создаваемые компенсаторами.

    Рисунок 12: Изгиб сильфона из-за смещения трубы

    Сильфонные компенсаторы в стояке

    Сильфонные компенсаторы в стояках очень распространены, в основном из-за их компактной формы (Рисунки 13 и 14).Они занимают очень мало места перпендикулярно оси трубы, поэтому хорошо вписываются в переполненные канавки для труб; однако им нужно руководствоваться. Сильфон создает большие якорные нагрузки. Это может быть необходимым компромиссом, так как место в лотках для труб может иметь большое значение.

    Рисунки 13 и 14

    Вертикальные трубы теперь подвержены колебаниям гидростатического давления. Эти изменения легко вычислить, и они будут варьироваться от рабочего давления системы в верхней части стояка до высоты, деленной на 2.31 добавлено к системе давления внизу стояка. Используя в качестве примера стояк 500 ‘с давлением в системе 50 фунтов на квадратный дюйм, верхняя часть стояка будет иметь давление 50 фунтов на квадратный дюйм, а нижняя часть – 267 фунтов на квадратный дюйм. Эта разница в давлении имеет решающее значение при расчете анкерных нагрузок для сильфонного компенсатора.

    Компенсатор сильфона, установленный в нижней части высокого стояка, должен быть рассчитан на давление в этом месте. В предыдущем примере компенсатор на 150 фунтов на квадратный дюйм подойдет для верхней части стояка, но для стыка около нижней части потребуется более высокое номинальное давление.

    А как насчет анкерных нагрузок? Компенсаторы сильфона создают силы реакции, основанные на двух характеристиках сильфона; жесткость пружины и эффективная площадь. Жесткость пружины – это просто сила, необходимая для сжатия или удлинения сильфона на один дюйм. Если сильфон имеет жесткость пружины 500 фунтов / дюйм, он будет прикладывать 500 фунтов к каждому якорю на каждый дюйм движения. Если сильфон сжат на 1,5 дюйма, усилие пружины будет 750 фунтов на каждый анкер.

    Тяга под давлением может быть не такой простой задачей.Деформационный шов – самая гибкая часть трубопроводной системы. Так должно быть. Сильфон под давлением хочет растянуться до своей первоначальной формы, которая представляет собой трубу. Если его не удерживать, сильфон под давлением выйдет за пределы своего номинального хода. Вот почему для сильфонного компенсатора обычно требуются регулирующие стержни и анкеры. Также просто вычислить величину силы, прилагаемой сильфоном к анкерам или регулирующим стержням. Это давление, умноженное на полезную площадь сильфона.

    А что такое эффективная площадь сильфона? Это внутренняя площадь сильфона, рассчитанная как среднее значение наибольшего и наименьшего диаметров свертки. Это также называется средним диаметром. Все производители сильфонов предоставляют эффективные площади, поэтому разработчику нет необходимости рассчитывать их.

    Если мы используем наш стояк 500 футов в качестве примера, сильфонный компенсатор в самой верхней части стояка с рабочим давлением системы 50 фунтов на квадратный дюйм и 4-дюймовая труба (с 4-дюймовым компенсатором) будет иметь давление на каждый якорь:

    Если мы решим разделить стояк и расположить компенсатор в средней точке, давление, используемое для расчета осевой силы, будет добавлено на 50 фунтов на квадратный дюйм к высоте водяного столба над компенсатором (около 250 футов):

    Теперь добавим силу пружины.Подступенка переместится на 2,45 дюйма между каждым набором анкеров. Если жесткость пружины сильфона составляет 200 фунтов / дюйм:

    Можно предположить, что трение от опор трубопровода для стояка очень мало, и оно не будет учитываться в этих расчетах. Суммарное усилие сильфона на якоря составит:

    А вес трубы, воды и изоляции? Это должно быть добавлено к нагрузкам на якорь сильфона, чтобы получить полную картину. И силы нижнего сильфона действуют вверх на якорь среднего стояка, в то время как силы верхнего сильфона действуют на якорь вниз.Важно не только отслеживать величину, но и направление сил, действующих на якорь. Кроме того, якорь несет вес трубы и воды сверху. Промежуточная нагрузка на анкер усложняется, если компенсатор находится по центру между анкерами.

    Теперь мы имеем ситуацию, аналогичную критической нагрузке для стояка под собственным весом с внешней силой. Если мы посмотрим на наше уравнение критической нагрузки (4) с весом трубы,

    и определите длину, используя P cr = 6178 фунтов, направляющие потребуют интервалов с интервалом в 23 фута или, возможно, через любой другой этаж.

    Если установлен медный стояк, потребуется больше направляющих. Силы сильфонов будут примерно одинаковыми, как и гидростатические давления. Если еще раз рассмотреть нижнюю половину стояка, единственная разница будет заключаться в материале и характеристиках поперечного сечения медной трубы. Для нашего 4-дюймового стояка характеристики материала и сечения меди:

    Теперь необходимое расстояние между направляющими составляет 12,5 футов, а может быть, на каждом этаже.

    Гибкие шланги и расширительные муфты с оплеткой в ​​стояках

    Единственный способ действительно ограничить количество перемещений в стояке – это компенсатор.Перемещение можно ограничить до любой приемлемой величины, закрепив стояк на разных уровнях и установив компенсатор между каждой парой анкеров.

    Шланги и компенсаторы с оплеткой – еще один вариант для стояков, который имеет много преимуществ перед сильфонными компенсаторами или системами пружинной опоры. Шланг и компенсаторы с оплеткой обычно состоят из двух кусков гофрированного металлического шланга, обернутого металлической оплеткой. Соединение может иметь U-образную или V-образную форму, обеспечивающую движение во всех направлениях.Как и другие системы компенсационных швов, компенсационные швы для шлангов и оплеток являются изделиями, необходимыми для жизни в строительстве. После установки они не требуют обслуживания или осмотра.

    Шланги и компенсаторы с оплеткой имеют ряд преимуществ по сравнению с сильфонами или пружинными опорами:

    • Без компонента давления и тяги. Это связано с конфигурацией шланга и оплетки, а также оплеткой, удерживающей шланг от расширения.
    • Шланги и компенсаторы с оплеткой могут быть рассчитаны на рабочее давление, обычно встречающееся в размерах труб систем отопления, вентиляции и кондиционирования и водопровода.
    • Секции шлангов и оплетки очень гибкие. Единственные анкерные силы, создаваемые этими компенсаторами, связаны с усилиями пружины шланга и оплетки, которые обычно составляют менее 100 фунтов для труб многих размеров. Единственной другой нагрузкой на анкер будет вес полного стояка.
    • Шланги и компенсаторы с оплеткой намного лучше справляются со смещениями в стояке, чем сильфонные компенсаторы.

    На рисунках 15 и 16 показаны примеры компенсаторов шлангов и оплетки, обычно используемых в стояках.

    Рисунки 15 и 16

    Единственный потенциальный недостаток шланга и оплетки – это нехватка места. Компенсаторы сильфона хорошо вписываются в переполненные желоба труб, шланг и оплетка торчат наружу. Даже в этой ситуации можно приспособиться, установив петли горизонтально в пазу потолка.

    Шланги и компенсаторы оплетки подвергают стояки небольшим реактивным силам, поэтому нижнюю половину стояка между анкерами можно рассматривать как отдельно стоящую часть трубы, как показано на рисунке 10.Эта конфигурация будет соответствовать вариации уравнения (3) для части стояка ниже компенсатора:

    Термин ( q ) известен, поэтому длину устойчивости колонны (и расстояние между направляющими) можно определить, решив для длины l . Возвращаясь к первоначальному примеру счёта 500 футов и 4 дюйма. 40 с соединителем для шланга и оплеткой в ​​центре, нижняя половина будет находиться в тех же условиях, что и стояк высотой 250 футов с фиксированным дном.Требуемое расстояние между направляющими составляет 10,6 футов. Для меди типа K необходимое расстояние между направляющими составляет всего 4,1 фута.

    Для участка трубы над петлей будет достаточно одной направляющей на компенсаторе. В этом случае гравитация работает в благоприятном направлении.

    Практические рекомендации

    Как часто гиды помещают каждую вторую историю, не говоря уже о каждой отдельной истории в многоэтажном доме? Больше никогда. Так почему же у нас не обрушиваются стояки на каждом проекте? Ответ может быть простым; На каждом этаже уже есть направляющие в виде проходов в круглых плитах.Они допускают осевое перемещение и ограничивают поперечное перемещение. Размещение направляющих будет иметь решающее значение в открытом проходе, когда трубы прокладываются через один большой проход в полу на каждом уровне.

    Кроме того, у большинства подступенков на каждом этаже есть отводы или отводы. Если они жестко подсоединены к оборудованию вблизи стояка, такое расположение может обеспечить дополнительную боковую поддержку стояку.

    Возвращаясь к нашему первоначальному примеру стальной трубы 4 дюйма, рекомендации EJMA не охватывают случай вертикальной трубы с нулевой нагрузкой (например, шланг и оплетка), а для нагрузки сильфона в этом примере рекомендуется расстояние 31 фут ( или примерно каждые три этажа).Автор наблюдал установку стояков с нулевым стояком, которые соответствуют рекомендациям EJMA по расстоянию между направляющими, и еще не видел обрушившихся стояков.

    «Вне поля зрения, вне головы» также может быть частью проблемы. Трубы вполне могут упруго изгибаться, но этого никто не видит. В конце концов, сколько архитекторов будут проектировать окна на стенах из трубопровода? В этом отношении, сколько арендаторов действительно заботятся о своих стояках?

    Заключение

    Хотя стандарты и нормы касаются стояков и расстояний между направляющими в трубах с сильфонными соединениями, важно знать ограничения оборудования и допущения, используемые для достижения рекомендуемых стандартов.Возможно, будет уместно более внимательно изучить эти стандарты и адаптировать их для людей с высоким подъемом.

    Строительные коммуникации должны быть распределены по всем уровням, иначе небоскреб не будет иметь смысла. Конечно, когда длинные вертикальные трубы размещаются внутри высоких зданий, сила тяжести всегда будет снижаться, и проектировщики строительных систем должны знать силы, действующие на эти элементы. Нефтяная промышленность хорошо осведомлена о конструктивных особенностях высоких гибких райзеров благодаря опыту работы с морскими буровыми установками.По мере того, как мы строим более высокие конструкции, сообщество A / E / C также должно осознавать аналогичные, но не идентичные проблемы для условий над поверхностью.

    Ссылки
    Спаркс, К.П., Основы механики морского подъемника, PennWell Corp., 2007
    Тимошенко С. и Гир Дж. Теория упругой устойчивости, МакГроу-Хилл, 1961

    .

    Вам может понравится

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.