Регистрация / Вход
Прислать материал

Сохранение теплоэнергии жилого дома с помощью оптимальных геометрических параметров и материалов. Проект энергосберегающего дома.

Сведения об участнике
ФИО
Толстоухова Валерия Петровна
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Машиностроение. Энергетика
Раздел области наук
Альтернативная и возобновляемая энергетика
Тема
Сохранение теплоэнергии жилого дома с помощью оптимальных геометрических параметров и материалов. Проект энергосберегающего дома.
Резюме
В работе содержатся результаты исследования проблем сохранения теплоэнергии жилых домов и потери теплоты через различные конструкции и материалы. Проведены эксперименты кубической, сферической и арочной конструкций и с различными теплоизоляционными материалами. В общей совокупности сделаны девять моделей, для которых рассчитаны количество теплоты. Представлены результаты эксперимента падения и повышения температуры по времени.
Ключевые слова
энергосбережение, энергосберегающий дом, расчет потери тепла, уравнение Фурье
Цели и задачи
исследование и проектирование энергосберегающего жилого дома различных геометрических форм и материалов, другими словами, создание оптимальных климатических условий жизнедеятельности в таких суровых природных условиях.
Введение

Климат природы на всей территории республики Саха (Якутия) резко континентальная. Перепад температуры достигает в среднем 1000С от -600С до +400С, холодный период зимы продолжается почти 4 месяца. Поэтому проблемы сохранения и сбережения теплоты в помещении жилого дома являются жизненно важными и являются весьма актуальными. Гипотезой является мысль о том, что оптимальные геометрические размеры и фигуры дома уменьшают теплоотдачу из внутренней части помещения во внешнюю среду. Практическая значимость - минимизация потери тепловых ресурсов, таких как газ, нефть, уголь и электроэнергия.

Методы и материалы

Для проверки гипотезы проведены множество экспериментов:были заготовлены полусферы из полистирола, базальта и из дерева. Рассчитаны объем полусферического дома с помощью формулы: U= (π d^3)/12=0,2423 м^3 ; d=0,21 м; S=2πr^2=0.0692м^2;       Параметры арочной модели:U= (πr^2 l)/2=0,2423м^3; r=0,105 см; l=14см; S= πrl=0.0791м^2;  

Размеры кубических моделей из полистирола, базальта и древесины:U= a^3=0,2423м^3;a=∛U=0,13 м;Проведены эксперименты измерения падениятемпературы через равные промежутки времени всех моделей и получен интересный факт, показывающий, что потеря теплоты действительно зависит от внешней формы модели дома.По измеренным температурам рассчитываем  потери тепловой энергии через стену трех моделей дома: кубическая, арочная (половинацилиндра) и полусферическая.Чтобы убедится, что потеря теплоты действительно зависит от внешней формы и материала, мы провели повторный эксперимент колебания температуры, не только падения, нои повышения температуры с помощью лампы накаливания. Для этого использован тепловизор testo 881-2 cо спектральным диапазоном 8-14мкм.

Описание и обсуждение результатов

По результатам экспериментов пришли к выводу, что минимальная потеря теплоты наблюдается для полусферической модели, а максимальная для кубической модели при этом реальные объемы моделей одинаковые. Вторым важным моментом работы является выбор теплоизоляционного материала модели. Измерена динамика падения и повышения температуры со временем, для моделей из древесины (куб, полуцилиндр, полусфера), из полистирола (куб, полуцилиндр, полусфера), из базальта (куб, полуцилиндр, полусфера). И по этим критериям спроектирована модель с полусферической формой(в качестве несущей, мы взяли полистиролбетон).Проведен сравнительный анализ себестоимости сферической и кубической модели утепленный «СахаБазальтом». Как показал анализсебестоимость полусферического дома из полистиролбетона,  утепленный     «СахаБазальтом» будет на 224351 рублей меньше, чем  кубический дом из дерева  утепленный «СахаБазальтом» при равных объемах.

Потеря теплоты в виде теплового потока можно минимизировать, если уменьшить площадь поверхности излучения (например, модель полусферического дома). В настоящее время, когда цены на энергоресурсы значительно выросли, то проблема теплоизоляции встала особенно остро. Нужно стремиться сокращать потери энергии из-за теплопроводности стен, применяя современные теплоизолирующие материалы и строя дома с оптимальными геометрическими параметрами.

Используемые источники
1.Луканин. В.Н. Теплотехника: Учеб.для вузов/В.Н. Луканин, М.Г. Шатров, Г.М. Камфер и др.; Под ред. В.Н. Луканина. – М.: Высш. шк., 1999. – 671 с.
2.Местников. А.Е.,Абрамова. П.С., Антипкина. Т.С., Егорова. А.Д. Тепловая защита зданий на севере: материалы, изделия и конструкции: Гос. Образоват. Учреждения высш. Проф. Образования Российской Федерации, Якутский гос. ун-т им. М.К. Аммосова. – М.: Изд-воАСВ, 2009-236 с.
3. Taleb H.M. Natural ventilation as energy efficient solution for achieving low-energy houses in Dubai. Source of the DocumentEnergy and Buildings, 2015, pp. 284-291
4. Ingeli R.A., Minarovičová K.A., Čekon, M.B. Architectural elements with respect to the energy performance of buildings. 6th "International Conference on Contemporary Problems of Architecture and Construction"; Ostrava, Czech Republic, June 24-27, 2014, pp. 534-565
Information about the project
Surname Name
Valeria Tolstoukhova
Project title
Preservation of heatingin a house by means of optimum geometrical parameters and materials. Energy saving house project
Summary of the project
The work contains the results of research of heating problems in houses and loss of warmth through various constructions and materials. We conducted experiments with cubic, spherical, arch constructions and various heat-insulating materials. In total, we made nine models, with amount of heat calculated for them. We presented the results of temperature decreaseand increase on time, carried out with the help ofthermal camera Testo 881-2 with spectral range 8-14mcn.
Keywords
energy saving, low-energy house, heat loss calculation, Fourier equation