Конструктивная схема
Выбор конструктивной схемы здания зависит от принятого объемно-планировочного решения, климатических условий и наличия природных строительных материалов в предполагаемом месте строительства.
Под конструктивной системой понимается общая конструктивно-статическая характеристика строения, представляющая собой сочетание взаимосвязанных несущих конструкций, обеспечивающих требуемую прочность, жесткость и устойчивость здании. [2]
Рисунок 15 Конструктивная схема
Конструктивная схема здания – каркасная система с перекрестным (Рис.2) расположением ригелей (ригелем называется стержневой горизонтальный элемент несущего остова, передающий нагрузку от перекрытий непосредственно на стойки каркаса), и с внутренними стенами (пространственными связевыми системами), выполняющими функцию диафрагмы жесткости (главный корпус) и ядер жесткости (второстепенные корпусы), которые обеспечивают дополнительную устойчивость зданию.
Строительные материалы
Все конструктивные элементы здания выполнены из монолитного железобетона и металла. Монолитными конструкциями называют строительные конструкции главным образом бетонные и железобетонные, основные части которого выполнены в виде единого целого (монолита) непосредственно на месте возведения здания. А железобетон один из наиболее долговечных и стойких материалов, он хорошо сопротивляется действию огня и коррозии. 
Рисунок 16 Строительные материалы
Железобетонные колонны каркаса располагаются по прямоугольной сетке осей с шагом 9 х 9 метров, и приняты сечением 400х400мм. Длина колонны соответствует высоте этажа.
В основании здания применен монолитный ленточный фундамент. Фундаменты – из монолитного железобетона в виде перекрестных лент прямоугольного сечения, бетон класса В15.
Междуэтажные перекрытия – железобетонные многопустотные (кроме округленных участков, в этих местах перекрытия монолитные), толщиной 300мм. Перекрытия имеют две функций: несущую и ограждающую. Ограждающие функции состоят из изоляции поэтажных помещений, расположенных друг над другом, от разного рода внешних воздействий и нагрузок. Несущие – в необходимости выдерживать нагрузки, постоянные и временные. Также, перекрытия обеспечивают жесткость и неизменяемость здания в горизонтальной плоскости и осуществляют передачу и распределение усилий от ветровых и прочих нагрузок. [1]
Кровля – плоская, эксплуатируемая (озелененная) с внутренним водостоком.
Конструкция здания должна полностью удовлетворять назначению сооружения, быть надежной, долговечной и наиболее экономичной.
На прочность и долговечность строительных конструкций зданий оказывает большое влияние эксплуатация здания. Степень воздействия окружающей среды на конструкции определяется скоростью коррозионного поражения незащищенной поверхности. Необходимо предусмотреть антикоррозийную защиту.
В облицовке здания применяется «Металлосайдинг» (рис.15 (пример-фото) - материал для отделки фасада, который представляет собой панели, спрофилированные во внешний вид традиционной вагонки, но в отличие от нее имеющие более стабильные и долговечные качества.
Рисунок 17 Строительные материалы
Наиболее популярным вариантом подобного отделочного материала является сайдинг виниловый, но пластик - материал горючий, и не допустим к использованию на зданиях, к которым предъявляются повышенные пожарные требования.
Металлический сайдингизготавливается из металла с цветным покрытием. Он не горит. Поэтому его легко можно применять на всех типах зданий, - от складских помещений, киосках, производственных зданиях, а также общежитиях, коттеджах и пр. Он может применяться в системах вентилируемых фасадов на многоэтажных зданиях.
Рисунок 18 Строительные материалы
Самыми часто используемыми профилями метало сайдинга являются профиль типа "корабельный брус". Имеет традиционный для сайдинга вид в виде вагонки со скошенным верхним краем.
Размеры:
Высота: 262 мм
Длина: от 0,5 до 6 м.п.
Рисунок 18 Строительные материалы
Преимуществами металлического сайдинга являются:
- прочность (механические повреждения металлосайдингу не страны. При монтаже в холодное время года он не треснет даже при ударе по нему молотком);
- температурная устойчивость (температурного расширения практически нет. При перегреве не деформируется, никогда не пойдет «волновым эффектом»);
- отсутствие особых требований при монтаже;
- цветовая гамма (богатая гамма ярких цветов. Гарантия от выцветания);
- экологическая безопасность (абсолютно гигиенически безопасный материал, созданный стальным сайдингом «экран» защищает жилище от негативных электромагнитных и иных воздействий. Недостаток: плохо работает мобильная связь в таком здании);
- негорючий материал (НГ);
- легко моется благодаря гладкой поверхности, не притягивает пыль;
- гарантия (предоставляется письменная гарантия от производителя до 20 лет);
Кирпичные стены — прочный и долговечный материал. Стена толщиной 25 см (в один кирпич) способна нести любую равномерно распределенную нагрузку, в том числе от железобетонных перекрытии. Срок службы кирпичных стен при надежных фундаментах и правильно выполненной кладке практически не ограничен.
В данном проекте применена технология энергосберегающих солнечных батарей. Они установлены на крышах комплекса с южной стороны.
Рисунок 19 Солнечные батареи
Энергосберегающие солнечные батареи
Солнечные батареи – это не только фотоэлемент, установленный на крыше. Это целая система, которая включает в себя много составляющих поддерживающих стабильное ее функционирование. Действие солнечных элементов основано на принципе фотогенератора – полупроводникового преобразователя энергии излучения солнечного света в постоянный ток. В такую схему должен быть включен инвертор – преобразователь постоянного тока в ток переменный, который будет использоваться техникой дома. Энергия солнца производится очень неравномерно, поэтому к этой электрической схеме должны быть подключены аккумуляторные батареи, которые сгладят неравномерности напряжения. Для контроля работы аккумуляторной батареи используют контроллер – прибор, не позволяющий полностью разрядиться аккумулятору.
Солнечной батарея это фотоэлектрический генератор, вырабатывающий постоянный ток. Здесь происходит преобразование лучистой энергии солнца в электрическую составляющую. В целом принцип работы солнечных батарей основан на том, что световые лучи, при попадании на пластины полупроводников, выполненных на базе кристаллов кремния, с внешней орбиты атома выбивают электрон. Это способствует созданию достаточного числа свободных электронов для возникновения электрической энергии.
Солнечные установки имеют небольшой коэффициент полезного действия. При оптимальных условиях солнечная батарея в один квадратный метр площади дает всего 120 ватт электроэнергии. это как одна небольшая лампочка. Но, если использовать 20 квадратных метров площади этих элементов, смонтированных на южной стороне дома, вырабатывается электроэнергии уже примерно 200. 300 кВт в месяц.
Чтобы пользоваться электричеством, полученным по средствам использования солнечных батарей, его нужно накопить. Для этих целей необходим аккумулятор. Поскольку в домах используется переменный ток, а солнечные батареи дают постоянный, то кроме аккумулятора также нужен преобразователь тока (инвертор).
Это устройство превращает постоянное напряжение, которое накопилось в аккумуляторе, в переменный ток с напряжением и частотой необходимой для использования бытовых приборов. Процесс зарядки-розрядки регулирует контроллер. Все три элемента системы необходимы для поддержания стабильной работы батарей. Чтобы уменьшить потери и повысить КПД рекомендуется размещать их в одном месте. [3]
Рисунок 20 Солнечные батареи
Панели, преобразующие солнечный свет в электроэнергию, называют фотоэлектрическими преобразователями, которые в разговорной речи или при написании понятных для широких масс статей принято называть солнечными батареями. Принцип работы этих устройств, первые рабочие экземпляры которых появились достаточно давно, на самом деле достаточно простой для понимания человеком.
p-n переход может преобразовывать свет в электроэнергию. В ходе научных экспериментов прошлых лет, специалисты изготовили p-n переход с пластинами большой площади, вызвав тем самым появление на свет фотоэлектрических преобразователей, называемых солнечными батареями.
Принцип действия современных солнечных батарей сохранился, несмотря на многолетнюю историю их существования. Усовершенствованию подверглась лишь конструкция и материалы, используемые в производстве, благодаря которым производители постепенно увеличивают такой важный параметр, как коэффициент фотоэлектрического преобразования или КПД устройства. Стоит также сказать, что величина выходного тока и напряжения солнечной батареи напрямую зависит от уровня внешней освещенности, который воздействует на неё.
Рисунок 21 Избыток электронов
На Рис.20 выше можно видеть, что верхний слой p-n перехода, который обладает избытком электронов, соединен с металлическими пластинами, выполняющими роль положительного электрода, пропускающими свет и придающими элементу дополнительную жесткость. Нижний слой в конструкции солнечной батареи имеет недостаток электронов и к нему приклеена сплошная металлическая пластина, выполняющая функцию отрицательного электрода.
Состав и устройство солнечной батареи, ее элементов определяют эффективность выработки энергии готовым изделием. В настоящее время, для генерации электрической энергии используются солнечные панели на основе кремния (с-Si, mc-Si & кремниевые тонкопленочные батареи), теллурида кадмия CdTe, соединения медь-индий (галлий)-селен Cu(InGa)Se2, а также концентраторные батареи на основе арсенида галлия (GaAs).
Солнечные батареи на основе кремния составляют на сегодняшний день порядка 85% всех выпускаемых солнечных панелей. Исторически это обусловлено тем, что при производстве солнечных батарей на основе кремния использовался обширный технологический задел и инфраструктура микроэлектронной промышленности, основной «рабочей лошадкой» которой также является кремний. В результате, многие ключевые технологии микроэлектронной промышленности такие как выращивания кремния, нанесения покрытий, легирования, удалось адаптировать для производства кремниевых батарей с минимальными изменениями и инвестициями. Кроме того, кремний – один из самых распространенных элементов земной коры и составляет по разным данным 27-29% по массе. Таким образом, нет никаких физических ограничений для производства значительной доли электроэнергии Земли с имеющимися запасами Si.
Различают два основных типа кремниевых батарей – на основе монокристаллического кремния и на основе мультикристаллического или поликристаллического.
В первом случае используется высококачественный (и, соответственно, более дорогой) кремний выращенный по методу Чохральского, который является стандартным методом для получения кремниевых пластин-заготовок для производства микропроцессоров и микросхем. Эффективность солнечных батарей, изготовленных из монокристаллического кремния составляет обычно 19-22%.
Во втором случае для производства солнечных батарей используется более дешевый кремний. Получаемые в результате кремниевые пластины состоят из множества мелких разнонаправленных кристаллитов, разделенных границами зерен. Подобные дефекты кристаллической структуры приводят к снижению эффективности – типичные значения эффективности солнечных баратей из mc-Si составляют 14-18%. Снижение эффективности данных батарей компенсируется их меньшей ценой.
Конструктивно солнечная батарея представляет собой стальной каркас, в который вмонтированы одна или несколько панелей с заламинированными монокристаллами кремния либо галлия или арсенида. В зависимости от предъявляемых требований данные панели могут соединяться между собой последовательно или параллельно. Для обеспечения механической защиты плоскости панели от воздействия атмосферных осадков применяется специальное стекло, плотно покрывающее всю плоскость фотоэлементов. Внутренняя сторона солнечной батареи оснащается силовыми контактами, для электрического подключения к цепям потребителей энергии.
Рисунок 22 Солнечный модуль
Метод подключения солнечных батарей зависит от принципов использования полученной энергии. На сегодняшний день наиболее часто применяется две методики электромонтажа:
— Прямое подключение к электросети обосновано в такой ситуации, когда необходима бесперебойная подача электричества к объекту и имеется возможность ее избыточного накопления. Эффективна данная схема при высокой солнечной активности региона. Подобный метод подключения позволяет реализовывать излишки электроэнергии и получать дополнительный доход.
— Автономное подключение применяется в местах, не оснащенных централизованными электросетями. Для работоспособности солнечных батарей запитанных по данной схеме необходимо комплектовать установку дополнительным оборудованием. Это связано с тем, что такая система находится на самостоятельном обеспечении, а ее работоспособность зависит как от активности солнца, так и от ресурсов аккумуляторных батарей.
Большим плюсом для описанной системы является экологическая чистота и безопасность для людей. Даже высокая начальная стоимость этих агрегатов, зависимость от географического положения и погодных условий не запрещает этим установкам завоевывать все новые горизонты и постоянно совершенствоваться технически.
Конвекторное отопление
Наряду с обычной системой отопления, в спальных помещениях предусмотрено конвекторное отопление. Существуют напольные (перемещаемые) и настенные (стационарные) конвекторы. На базе последних можно быстро и без существенных затрат смонтировать в вашем здании отопительную систему.
Любой современный электроконвектор имеет полую прямоугольную металлический корпус, способствуя образованию естественной тяги. В нижней части корпуса низкотемпературной установлен нагревательный элемент (нагреватель) к радиатору пластины. В процессе работы, то панель проходит холодный воздух постепенно от нижнего впускного отверстия, и обтекает нагревателя. В потоке нагретого воздуха поднимается и выходит через верхнюю отверстий панели распределены по объему помещения. Таким образом, передача тепла за счет естественной циркуляции воздуха, что в физике называется конвекцией. Отсюда и название нагревателя.Все электроконвекторы оснащены надежной системой безопасности и отключаются, если на ТЭН (трубчатый электронагреватель) попал посторонний предмет или появилось препятствие для выхода горячего воздуха. Также обязательно предусматривается защита и от скачкообразного повышения напряжения.
Рисунок 23 Конвекторное отопление
В отличие от обычных нагревательных приборов (например, масляные радиаторы или электрические камины) конвективный стеновых модулей в эксплуатации не так сильно греется температура нагревательного элемента, как правило, не превышает 100 ° C, а максимальная температура наружной поверхности передней панели, как правило, не поднимается выше 60 ° С по сравнению с системой отопления на базе полы с подогревом, электрические конвекторы, с почти равными цен на энергоносители, проще в установке, эксплуатации и ремонта, а помещается в верхней части финишной отделки стен покрытия и легко доступны для ремонта или замена. Тем не менее, все системы отопления, основанной на принципе конвекции, имеют общий недостаток: они неравномерно нагревают пространство, особенно в высоту. Теплые воздушные потоки, имеющего более низкую плотность, накапливается под потолком, в то время как температура пола остается относительно низкой (в отличие от напольного нагревателей). Кроме того, циркулирующие потоки увлекают пыль, и в конечном итоге оседает на стенках вблизи нагревателей в виде темных полос.Поэтому у подавляющего большинства конвекторов последнего поколения воздушные решетки, пропускающие нагретый воздух, находятся не в верхней части панели, а на ее фронтальной поверхности. Воздухоотклоняющие жалюзи располагаются под определенным, рассчитанным углом наклона, за счет чего поток воздуха направляется не вверх, а в центральную часть помещения (по вертикали). В результате теплые и холодные потоки перемешиваются наиболее оптимальным образом, обеспечивая равномерный прогрев отапливаемых комнат, а переносимая пыль не оседает на стенах. Если помещение велико, для ускорения прогрева устанавливается дополнительный вентилятор.
Дешевый из представленных на нашем рынке конвекторов оснащены нагревательным элементом в видеоткрытой спиралью накаливания. Это значительно снижает стоимость оборудования (цены здесь варьируются от $ 40 до $ 6, в зависимости от модели), но ограничивает сферу их применения в связи с более низким классом защиты. Например,панель фирмы EWT (Германия) со спиральной элемента не должна быть установлена во влажных помещениях. Кроме того, спираль имеет относительно высокую рабочую температуру (160 ° C), так что он быстро разлагается пыль и попадание горючего материала может привести к возгорани.Но скорость нагрева воздуха увеличивается, и если вы собираетесь монтировать это оборудование дочернего или дополнительных зон, можно сэкономить деньги. Эти конвекторы от EWT (высота модели 450 мм, глубина 240 мм идлина либо 660 или 760 мм мощность - от 800 до 2000 Вт) имеют термостат и регулятор скорости вывода идлина панели 760 мм - встроенный вентилятор, способствует более интенсивному нагреву пространства.Большинство современных конвекторов панели снабжены низкой температуры нагревательного элемента, который состоит из трубки из нержавеющей стали, которые размещены нить, и алюминиевый диффузор (радиатора), обеспечивает более эффективную передачу тепла от нагревательного элемента воздух.Конвектор представляет собой нагреватель, помещенный в стальной корпус. Воздух, проходя через элементы (ребра) нагревателя постепенно поднимается вверх. А снизу, ввиду того, что нагреватель располагается в корпусе, подходит холодный воздух. Благодаря такой конструкции и происходит циркуляция. Сверху корпус имеет решетку для выхода нагретого воздуха. В некоторых случаях он снабжен жалюзями для регулировки потока воздуха.
Отопление устроено следующим образом (Рис.6). Главные элементы его – конвекторные радиаторы отопления. В нижней части расположен теплообменник, в котором постоянно циркулирует нагретый теплоноситель, играющий главную роль в процессе теплообмена. Чтобы площадь контакта холодного воздуха с нагревателем была большей, его снабжают плоскими металлическими рёбрами или трубками, которые являются направляющими для потока подогретого воздуха.
Рисунок 24 Оборудование 
В зависимости от используемой энергии, радиаторы отопления конвекторного типа бывают:
- электрическим;
- водяным;
- газовым;
Водяное конвекторное отопление. Основной особенностью водяных конвекторов является теплоноситель — вода. Это оборудование стало правопреемником традиционного центрального отопления, которое используется в многоэтажных домах и характеризуется превосходной теплоотдачей. Это – самый экономичный вид отопления.
Конвекторы водяного отопления бывают:
- настенными;
- напольными;
- встроенными.
Такие радиаторы через специальные вводы подключаются к системе отопления. Для регулировки температуры нагрева в современных моделях предусмотрены заслонки, краны спускания воды и клапаны, при необходимости ограничивающие подачу теплоносителя.
Преимущества водяного отопления:
- безопасность эксплуатации;
- быстрый нагрев;
- простота обслуживания;
- малый вес;
- отсекает холодный воздух извне, если разместить радиатор под окном;
- хороший результат при низких температурах, сравнительно небольшой расход электроэнергии.
Антисейсмические мероприятия
Основу здания составляет монолитный железобетонный каркас с жесткими узлами сопряжения. Пространственная жесткость каркаса в целом, а также устойчивость отдельных элементов обеспечивается жесткостью поперечных и продольных рам и горизонтальных дисков перекрытия.
Антисейсмический шов выполняется путем возведения парных рам. Ширина антисейсмического шва назначается не менее расчетного значения горизонтального перемещения отсеков. Величина расчетного перемещения определяется от действия нагрузок.
При высоте здания до 5 м ширина антисейсмического шва, вне зависимости от результатов расчета, должна быть не менее 50 мм. Так как здание большей высоты, то ширину антисейсмического шва увеличиваем не менее чем на 30 мм на каждые 5 м высоты. Поэтому назначаем его ширину 1000 мм.
Антисейсмический шов должен разделять здание по всей высоте. На строительных площадках сейсмичностью 9 баллов (при грунтах II категории) по сейсмическим свойствам допускается не устраивать шов в фундаментах.
В зданиях высотой более 3-х этажей, необходимо принимать не менее одной лестничной клетки в пределах каждого отсека.
Лестничные клетки и лифтовые шахты располагаются, в пределах плана отсека. При этом обеспечивается естественное освещение лестничных клеток.
Вертикальные несущие конструкции непрерывны по высоте здания.
Горизонтальные гидроизоляционные слои в зданиях следует выполняют из цементного раствора.
В качестве ограждающих стеновых конструкций применяется кирпичное заполнение.
Перегородки соединяются с колоннами, а при длине более 3,0 м - и с перекрытиями.
Перегородки, участвуют в восприятии сейсмических нагрузок совместно с несущими конструкциями здания (каркасом).
Перегородки и их крепления к конструкциям здания рассчитываются на местные сейсмические нагрузки, действующие из их плоскости, в соответствии с требованиями пункта 3.22.СНиП.
Участки ригелей и колонн, примыкающие к жестким узлам рам, на расстоянии, равном полуторной высоте их сечения, армируются замкнутой поперечной арматурой (хомутами), установленной с шагом не реже чем через 150 мм.
Энергосберегающие технологии и альтернативные источники энергии
Для человечества очень важно искать новые возобновляемые ресурсы. Первоначальной причиной использования альтернативных источников энергии является уменьшение выброса парниковых газов и ядовитых веществ, образующихся при сгорании нефти, газа и нефтепродуктов. Наша планета и его жители ощущают их действие уже давно. Человечество беспощадно использует невозобновляемые или трудновозобновляемые ресурсы, чтобы себя обогреть, осветить, перевезти на транспорте, накормить. Эти действия нарушают хрупкий экологический баланс на планете.
Однако у Земли есть огромнейший поставщик энергии – Солнце. Оно дает Земле столько излучения, эквивалент которого не вырабатывают все электростанции вместе взятые. Благодаря энергии Солнца дует ветер, текут реки, существуют течения в морях и океанах. Также внутри планеты очень горячо, и эта теплота выходит из недр в виде гейзеров и геотермальных источников. Их все можно «заставить работать на себя», разработав и построив соответствующие преобразователи.
Для человечества на данный момент легче использовать ископаемое топливо, такое как нефть и газ. Но многие месторождения уже исчерпали свой запас, и рано или поздно нам придется перейти на применение альтернативных источников энергии.
В данном проекте «Блокированные жилые дома в городе Талгар» в качестве альтернативных источников энергии будут использованы солнечные батареи и установки использования тепла солнца.
Архитектурная физика
Введение
Блокированные жилые дома располагает просторными банкетными залами, которые порадуют Вас своим неповторимым интерьером и убранством. Наши залы идеально подойдут для проведения Вашего торжественного мероприятия. Обстановка располагает к тому чтобы сделать Ваш праздник беззаботным и фееричным.
Важный момент праздника –торжественность при церемонии бракосочетания для всех присутствующих и молодоженов, при этом всем должно быть и видно и слышно. Поэтому надо предусмотреть не только дизайн интерьера, но и акустику зала. В разделеприводится расчет естественного и искусственного освещения и акустический расчет зала регистраций брака.
В современной архитектуре выразительные решения достигаются искусным сочетанием естественного и искусственного света, применением новейших светотехнических и строительных материалов и конструкций, разработкой оригинальных оптических систем, новых архитектурных форм и, в конечном итоге, рождением характерных образов.
Во дворце бракосочетаний очень светло и не только из-за искусственного освещения: мы предусмотрели сложную систему зеркал, позволяющих отражать и естественный свет, падающий через крышу. Важны этапы - выбора оборудования, определение точек размещения светильников.
Внутренний дизайн помещения и оформление фасада здания также играют не последнюю роль. Человек, желающий провести свой праздник незабываемым, не выберет серое безликое здание. Поэтому снаружи здание украсим иллюминацией.