|
|
  |
Перейти на главную Материалы
В зимнем саду - круглый год на природеОптический тестер Комплекс волоконно-оптических датчиков представляет собой оптический тестер, обеспечивающий недорогой способ контроля по принципу "норма-тревога", главным элементом которого является волоконно-оптический световод. Топология укладки световода позволяет охватить весь объем фундаментной плиты или другой анализируемой конструкции. Для закрепления в фундаментной плите световод привязывают к прутам арматуры снизу до заливки бетонной массы. Возможная топология укладки световода в фундаментную плиту представлена на рис. 1. Комплекс волоконно-оптических датчиков состоит из трех основных частей: - источник излучения; - волоконно-оптический световод; - измеритель оптической мощности (приемник). Источник излучения, содержащий светодиод, генерирует световой луч, который, проходя по световоду, теряет некоторую часть своего потока вследствие ряда причин и, в частности, в результате внешнего воздействия на световод. Любое механическое или тепловое воздействие на световод порождает геометрическое изменение его формы или микроповреждение, что автоматически влечет изменение мощности светового потока, фиксируемой измерителем. На этом основан принцип мониторинга контролируемого фрагмента конструкции, реализуемый волоконно-оптическим датчиком. При достижении заданного критического значения, показывающего наличие предельной механической или тепловой нагрузки в каком-либо месте конструкции, комплекс волоконно-оптических датчиков сигнализирует оператору через электронный блок обработки сигналов об аварийной ситуации. При этом даже при наличии разрыва неповрежденные отдельные отрезки световода полноценно работают как датчики при использовании рефлектометров - приборов, анализирующих различные виды обратно рассеянного излучения. Потенциально комплекс волоконно-оптических датчиков может выполнять более масштабную задачу, чем просто сигнал об аварийной ситуации в фундаментной плите как интегральный показатель ухудшения качества контролируемого объекта. Рис. 2. Методика определения места деструктивного события с помощью комплекса волоконно-оптических датчиков Рассмотрим топологию укладки световода, представленную на рис. 1. Здесь предложен вариант комплекса волоконно-оптических датчиков с двумя источниками света и двумя измерителями оптической мощности (условно две различные волоконно-оптические сети обозначены красным и синим цветом). Каждая пара опорных отрезков световодов соединена оптическим разъемом, который вынесен на поверхность фундаментной плиты. При поступлении аварийного сигнала, означающего падение оптической мощности в волоконно-оптической сети до критического уровня, оператор приступает к определению места аварийного события. Для этого он снимает оптические разъемы и последовательно пропускает световой сигнал через каждый опорный световод продольной и поперечной сетей с соответствующим измерением оптической мощности. После завершения тестирования всех опорных отрезков световодов определяются световоды продольной и поперечной сетей, в зонах влияния которых произошло аварийное событие. Пересечение найденных зон (полос) фиксирует место аварийного события. Организация системы мониторинга на базе пьезокерамических датчиков Комплекс пьезокерамических датчиков представляет собой семейство "кустов" акустических излучателей и приёмников, помещаемых в фундаментную плиту при её заливке. Каждый элемент куста снабжен электропитанием через электропровод, выведенный во внешнюю зону к оператору. Акустический сигнал возбуждается в излучателе и распространяется во всей среде фундаментной плиты. Физическая схема действия комплекса пьезокерамических датчиков состоит в следующем. Зондирующее излучение источника распространяется непосредственно в контролируемой фундаментной плите (рис. 3) и позволяет получать информацию о распределении упругих характеристик бетона, ударной вязкости, внутренних напряжениях, гранулометрическом составе и изменении характеристик бетона. К таким изменениям следует отнести следующие события: - коррозия арматуры; - набор прочности бетоном; - глобальная деструкция фундаментной плиты; - образование локальных полостей; - зарождение микротрещин; - развитие магистральных трещин. Электронный блок обработки сигналов имеет критерий на основе откалиброванных значений, согласно которому интегральный коэффициент анализа акустического сигнала не должен выходить за табулированные пределы. В случае достижения заданных пределов комплекс пьезокерамических датчиков сигнализирует оператору об аварийной ситуации.
Для хорошего самочувствия людей и растений, находящихся в зимнем саду, важен показатель относительной влажности. Большинству "живых существ" комфортно, когда он составляет 40-60% (только тропическим растениям нужно 80-90%). Уровень влажности связан с температурой: даже незначительные ее изменения приводят в движение и сталкивают между собой воздушные массы. А когда происходит соприкосновение теплого влажного воздуха с холодными поверхностями, выпадает конденсат, стекла и профили "запотевают". Поэтому уже в самой конструкции зимнего сада предусмотрены меры, предотвращающие образование конденсата. Например, в алюминиевых профилях существуют терморазрывы, изготовленные из морозостойких полиуретановых, полиамидных или EPDM-вставок. Они разделяют профиль на две части, так что холодная его часть, находящаяся на улице, отделена от теплой внутренней. Но даже при хорошей теплоизоляции стоек и нормальном отоплении полностью избежать выпадения конденсата вряд ли возможно, если не продумать систему вентиляции. Именно она способствует уменьшению влажности воздуха и обеспечивает еще одно условие благоприятного микроклимата в зимнем саду - приток свежего воздуха. Вентиляция бывает естественной и принудительной. Первая действует строго в соответствии с законами физики. Как известно, воздух, нагреваясь, всегда стремится вверх, под потолок. Поэтому в нижней части стен зимнего сада предусматривают открывающиеся створки, через которые в помещение поступает холодный свежий воздух. В кровельной части, как можно ближе к коньку, устанавливают специальные люки, выпускающие избыточный теплый воздух. Разница в высоте - обязательное условие циркуляции воздушных масс. Еще один вариант естественной вентиляции - наружный воздух поступает в помещение через решетки или форточки, расположенные на уровне пола, а выходит из створок в верхней части "прозрачных" стен. Отверстия должны располагаться равномерно по всему объему и по диагонали друг к другу, только тогда поток воздуха "облетит" весь зимний сад. В противном случае конвекция будет происходить неравномерно - в том или другом углу. Подобная система подходит для остекленных помещений, ширина которых свыше 6 м или которые имеют маленькую крышу. Но если крыша большая и высокая, без люков на ней не обойтись. Вентиляционные решетки, которые монтируются в парапет, позволяют проветривать зимний сад, не открывая окно. На Западе они распространены во многом по соображениям безопасности: ночью сквозь небольшую решетку "незваный гость" не проникнет, а свежий воздух - запросто. У нас же коттеджи чаще всего находятся в охраняемых зонах, поэтому решетки, которые к тому же придется на зиму закрывать, - вариант не столь удачный, как створки. Количество, габариты, расположение вентиляционных отверстий зависят от многих факторов, среди которых конфигурация, объем зимнего сада, его ориентация по сторонам света и даже "роза ветров". Обычно площадь створок и люков составляет 5-10% от общей площади остекления. Впрочем, можно установить сколько угодно открывающихся элементов, ведь их всегда можно закрыть. Другое дело, что чем больше особых рам, петель, замков или ручек, тем выше стоимость сооружения. Но это уже вопрос меры и соотношения цены и качества. Естественная вентиляция может быть автоматической. Нередко она включается в общую систему поддержания микроклимата, действуя "сообща" с освещением и отоплением. Специальные датчики, реагируя на изменение температуры и влажности внутри и снаружи зимнего сада, подают сигнал на контрольную панель. Отсюда идут команды: электроприводу - открыть или закрыть створку, отопительным приборам - включиться или выключиться. Система удобна тем, что может программироваться и выполнять свои функции в отсутствии хозяина. В то же время в зимнем саду большой площади стоит установить принудительную вентиляцию. Это могут быть приточно-вытяжные системы, которые забирают воздух с улицы, или кондиционеры, "работающие" с воздухом, уже имеющимся в помещении. Очень красиво смотрятся в зимнем саду фены - лопастные вентиляторы, которые крепят под потолком. Достоинство механических устройств в том, что они позволяют плавно регулировать интенсивность воздухообмена и всегда равномерно "перемешивают" воздух; недостаток - потребление энергии, а кроме того, вдруг электричество отключат? Да и как-то странно летом наполнять легкие не свежим воздухом с улицы, а тем, что "надышал" кондиционер. Поэтому специалисты рекомендуют всегда совмещать принудительную вентиляцию с естественной. Зимний сад можно отапливать разными способами: радиаторами, подключенными к центральному отоплению, автономными электрическими отопительными приборами, с помощью воздуха, нагретого кондиционером, а также "теплым полом" - как электрическим, так и с жидким теплоносителем. Нередко используют комбинацию этих систем. Кроме того, не стоит забывать и о "вольнонаемном" помощнике - инфракрасном излучении. В принципе можно рассчитать количество радиаторов, необходимых для сооружения. Для этого надо учесть общую площадь помещения, площадь "прозрачных" поверхностей и теплотехнические характеристики ограждающих конструкций (профилей и светопропускающих элементов). Однако на температуру внутри зимнего сада влияют и другие факторы, скажем, величина теплового излучения или местоположение сооружения. Или, например, вы загородили радиатор спинкой дивана, установили над ним подоконник, закрыли его декоративным экраном - нарушается движение воздуха, а значит, эффективность радиатора снижается. Не стоит забывать и о том, что у большинства современных радиаторов регулируется мощность. Поэтому во многих случаях расчет отопления можно упростить: рассчитать количество радиаторов, нужное для закрытого помещения такой же площади, и установить их в два раза больше. Рекомендуется располагать радиаторы по периметру зимнего сада. Тогда помещение будет обогреваться равномерно, не появятся "застойные зоны". Более того, теплый воздух снижает образование конденсата на холодных поверхностях стекла или профиля, но только в том случае, если воздух движется. Так что без вентиляции в остекленном сооружении обойтись невозможно. Итак, мы рассмотрели основные составляющие оптимального климата в зимнем саду. Однако нужно быть уверенным, что спустя годы в вашем "стеклянном" доме будет по-прежнему уютно и безопасно. Для этого конструкция должна отвечать всем требованиям по устойчивости. Наконец, о конструктивных решениях зимнего сада. Нельзя устроить зимний сад, расставив по кругу окна и двери и накрыв их колпаком. Зимний сад - это система, продуманная до мелочей. Стоит сразу же оговориться, что одни фирмы проводят расчет прочности каждого элемента "будущего" сооружения (в соответствии со СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия"). Другие работают с уже "готовыми" системами, прочность которых давно рассчитана и проверена временем. Но в любом случае конструкторы обращают внимание на одни и те же статические принципы. Не претендуя на всеобъемлющий рассказ, отметим некоторые важные моменты. На опорные элементы конструкции действуют три вида нагрузок: снеговая, ветровая и собственный вес. Способность выдерживать их у материалов, из которых изготавливаются профили зимних садов, неодинакова. На современном рынке представлены профили из алюминия, пластика (ПВХ) и твердых пород дерева. Следует иметь в виду, что многие системы являются комбинированными, например пластико-алюминиевые, алюминиево-деревянные или алюминиево-стальные. Системы, целиком выполненные из дерева, для России большая редкость. Дело в том, что древесина слишком чувствительна к атмосферным воздействиям, а кроме того, зимний сад из этого материала - сооружение штучное и очень дорогое. В принципе размер зимнего сада мало влияет на выбор материала для профилей. Однако в зависимости от размера конструкции сечение стоек будет разным: скажем, алюминиевых - тоньше, пластиковых - толще. Да и самих профилей из ПВХ большому зимнему саду понадобится больше, чем стоек из алюминия. При определенных размерах зимнему саду обязательно потребуется каркас, поддерживающий крышу. Силовой расчет зимнего сада начинают с выявления самых нагруженных стоек и ригелей. Прежде всего это касается элементов кровли. Именно на их "плечи" ложатся основные снеговые и ветровые нагрузки. Если угол наклона крыши меньше 20оС, то берут максимальный вес снежного покрова - 140 кг на 1 м2, причем имеется в виду не столько нагрузка на саму балку, сколько нагрузка на нее от стеклопакета, обильно "усыпанного" снегом. В пристенных зонах, ендовах или иных местах, где могут образовываться снеговые карманы, а значит, увеличиваться предполагаемая нагрузка, к этой величине прибавляют поправочный коэффициент. Если же уклон составляет больше 60о, то снег с такой крыши сходит и не учитывается. Ветровая нагрузка для московского региона, согласно СНиП, - 23 кг на 1 м2. Но поправочных коэффициентов здесь еще больше, поскольку на движение ветра оказывают влияние разнообразные законы - турбулентность, пульсации и пр. У зимних садов "солидной" площади выявляются угловые зоны, ветровая нагрузка на которые также увеличивается в 1,5-2 раза. Если же крыша в виде шатра, аэродинамический коэффициент меньше. Надо помнить, что даже та часть сооружения, которая вроде бы не обдувается ветром, все равно подвергается нагрузке: ветер движется не напрямую, а с завихрением, в результате создается недостаток воздушного давления, который компенсируется давлением внутри здания. Отсюда и воздействие на конструкцию в направлении от помещения к улице. После определения всех нагрузок, действующих на конкретную стойку или ригель, их суммируют. Далее рассчитывают, насколько этот несущий элемент прогнется. Предельная величина прогиба - 1/300 длины стойки или ригеля. В некоторых источниках прогиб рекомендуется ограничивать 8 мм. Эта цифра обусловлена не только соображениями прочности, но и визуальным восприятием. Если же, по расчетам, прогиб будет больше, надо увеличивать сечение профиля или делать поддерживающий каркас. Немаловажный момент - расширение и сжатие конструкции под воздействием температур. Возможны также механические нагрузки на нее при "усадке" здания, ведь зимний сад - чаще всего пристройка, которая легче основного строения и, как правило, имеет собственный фундамент. Поэтому в большинстве систем зимних садов все стыки герметичные, но в то же время гибкие, допускают люфты. Повышенное внимание уделяют местам крепления пристройки к основанию и к стене дома. Стеклопакеты принимают на себя те же нагрузки, но к стеклопакетам, которые образуют крышу зимнего сада, требования особые - от их прочности зависит еще и безопасность обитателей сооружения. Поэтому в таких стеклопакетах верхнее стекло, как правило, выполняется закаленным, а нижнее обязательно должно быть ламинированным или триплексованным. Закаленное стекло проходит обработку высокой температурой с резким охлаждением, благодаря чему становится прочнее обычного в 4-5 раз. Ламинированное - это стекло, покрытое специальной пленкой, а триплексованное - это несколько стекол, соединенных пленкой вместе. Такие стекла бьются, но осколки не разлетаются по помещению, а остаются приклеенными к пленке. Если же планируется выполнить крышу из панелей поликарбоната, то, помимо прочего, необходимо предусмотреть значительное расширение этого материала под влиянием температур. Очевидно, что конструкция зимнего сада должна быть не только статически прочной, но и оптимальной по размерам, красивой и по возможности экономичной. Натуральный камень в покрытиях полов. Зеркало в интерьере вашей квартиры. Плитка и изделия. Навстречу утренним лучам. Кабины для душа. Перейти на главную Материалы |
