Исследовательская работа "Энергоэффективный дом"

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Школа – интернат  среднего (полного) общего образования»

с. Самбург Пуровского района

Исследовательская работа

«Энергоэффективный дом

или ЭКОДОМ»

Выполнила: ученица 8б класса Савкина Дарья

Руководитель: учитель физики Леонтьева Т.Л.

с.Самбург, 2012г.

Содержание

1. Введение                                                                                        3
2. Достоинства и недостатки источников энергии                                        4
3. Как экономить энергию?                                                                        6
4. Энергоэффективный дом                                                                        8

5. Основные направления и способы энергосбережения                                 11

6. Заключение                                                                                  13
7. Использованные источники                                                                   14

Введение

На пороге XXI века человек все чаще стал задумываться о том, что станет основой его существования в новой эре. Можно выделить много составляющих, которые играют важнейшую роль в жизни людей, но все-таки особое место в ней занимает, конечно, энергетика.

Энергия – это основа основ успешного развития любого государства. Все блага цивилизации, все материальные сферы деятельности человека – от применения в быту до исследования Луны и Марса – требуют расхода энергии. Наличие энергоресурсов, их виды, доступ к ним значительно влияют на экономическое развитие отдельных отраслей и страны в целом. Постоянное развитие промышленности увеличивает потребление энергоносителей. Уровень материальной, а, в конечном счете, и духовной культуры людей находится в прямой зависимости от количества энергии, имеющейся в их распоряжении. А потребности человека все время растут, да и людей становится все больше.

Поэтому один из основных вызовов, стоящих перед человечеством, связан с решением энергетической проблемы как в области повышения эффективности использования энергии в производственной и потребительской сферах, на транспорте и в быту, так и в поиске и внедрении менее природоразрушающих источников энергии, причем одним из приоритетных направлений стали исследования, направленные на повышение энергоэффективности всех сфер деятельности человека.

Таким образом, в своей работе я хочу рассмотреть основные возможности энергосбережения, которые можно использовать в современных домах,  не откладывая на будущее. Актуальность этой темы очевидна. Поэтому тема моей исследовательской работы -  «Энергоэффективность дома или ЭКОДОМ».  

Основная цель моей работы: определить способы экономного и эффективного использования энергии в быту.

Задачи:

1. Проанализировать и  оценить достоинства и недостатки возобновляемых источников энергии;
2. рассмотреть основные пути потери электроэнергии в быту,

3) исследовать способы экономного и эффективного использования энергии в быту.

Предметом исследования эффективность использования энергии в быту. 

Объектом исследования является энергоэффективный дом.

Гипотеза исследования: использование энергоэффективного дома или экодома позволит эффективно использовать энергию в быту  и будет способствовать   сохранению природных ресурсов.

В процессе исследования этой темы использовались следующие методы: - анализ достоинств и недостатков источников электроэнергии, в том числе альтернативных;

- анализ причин энергетических потерь в быту и классификация способов экономии энергии;

 - мозговой штурм с  учащимися 8б класса МКОУ ШИС(П)ОО» с. Самбург Пуровского района.

Достоинства и недостатки источников энергии

В настоящее время источники энергии классифицируются следующим способом:

• ископаемое топливо (уголь и горючие сланцы, нефть, природный газ);

• ядерная и термоядерная энергия;

• возобновляемые энергетические ресурсы (вода, ветер, солнце, термальные воды, древесина, торф и др.).

В современном быстро развивающемся мире вопрос энергопотребления стоит очень остро. Невозобновляемость таких ресурсов как нефть, газ, уголь заставляет задуматься об альтернативных источниках электроэнергии, т.к. у каждого вида источника электроэнергии имеются как достоинства, так и недостатки. Рассмотрим их.

Гидроэнергетика (ГЭС).

Достоинства: не загрязняется атмосфера; создаются новые водоемы; увлажняется атмосфера, меняется микроклимат; гидроресурсы не надо добывать или как-то обрабатывать.

Недостатки: затапливаются огромные пространства, создаются водохранилища; разрушается естественная среда обитания флоры и фауны; отчуждаются плодородные пойменные земли; плотины отрицательно влияют на ценные породы промысловых рыб; по мнению некоторых ученых, последствия строительства ГЭС является «наведенная сейсмичность» в зоне расположения мощных гидроузлов и больших по объему водохранилищ.

Теплоэнергетика (ТЭС).

Более 80% всей электроэнергии в нашей стране вырабатывается ТЭС на всех видах природного топлива.

Достоинства: под станции используют небольшие площади; высокая удельная теплота сгорания топлива; простота хранения угля, пригодность к непосредственному использованию угля, нефти и газа.

Недостатки: сильно загрязняют атмосферу сернистыми и азотистыми соединениями, углекислым газом, создают парниковый эффект, кислотные дожди и т.д.; используется большое количество площадей для добычи угля, рельеф портится шахтами; с охлаждающей водой ТЭС в ближайшие водоемы сбрасывается большое количество тепла, повышающее температуру водоема; вместе с различными газами ТЭС вырабатывает в атмосферу и некоторые радиоактивные вещества.

Гелиоэнергетика.

Солнце – источник всех остальных видов энергии на планете. Так как абсолютно чистой атмосферы нет, до поверхности Земли доходит лишь 50% энергии. И даже это количество грандиозно и превышает все другие виды энергии. Всю солнечную энергию использовать нельзя – часть ее переходит в тело морей и океанов, часть обеспечивает круговорот воды в природе, часть идет на фотосинтез. Кроме того, 30% отражается поверхностью Земли и возвращается в космос.

Достоинства: СЭС не загрязняет атмосферу; солнечные киловатты бесплатны.

Недостатки: проблема связана с циклическим характером поступления; под солнечные батареи используется большая площадь Земли; КПД солнечных установок пока очень низок (около 10%); плотность солнечной         энергии низкая, требуются большие средства на ее улавливание и хранение.

Ветроэнергетика.

Попытки использовать силу ветра своими корнями уходят в далекие времена. Силу ветра можно реально считать базой развития будущей энергетики.

Достоинства: используется даровая энергия; экологически чисты, не влияют на тепловой баланс атмосферы.

Недостатки: низкая интенсивность, поэтому они занимают большие площади; работа ветровых установок неблагоприятно влияют на работу телевизионной сети; источник шума; портят ландшафт; если наступает затишье, ветровая энергия становится равной нулю.

АЭС.

В мире существует около 420 атомных реакторов. У нас в стране 14% всей энергии вырабатывается АЭС. Первая в мире АЭС была пущена в 1954 году в СССР в Обнинске. Достоинства: небольшая площадь под АЭС; при отсутствии утечек – никакого загрязнения атмосферы; относительная независимость от местоположения сырья.

Недостатки: образуются радиоактивные отходы; дорогое строительство, еще дороже размонтировка.

Приливные электростанции.

Энергия морских приливов огромна. Однако практическое использование затруднено, поэтому моря и океаны могут удовлетворить только 1% мировой энергопотребности.

Достоинства: минимум поверхности на суше, не загрязняется атмосфера, даровой источник.

Недостатки: в море занимает очень большие пространства, опасно для судоходства.

Геотермальная энергетика.

Геотермальная энергия – это теплота, которая генерируется внутри Земли в источники огромной силы (внутренняя энергия Земли).

Достоинства: практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени года, суток.

Недостатки: необходимость обратной закачки отработанной воды – это исключает сброс этих вод в природные водоемы, расположенные на поверхности.

Учёные  всего мира работают над созданием новых, нетрадиционных видов топлива, энергоустановок. Совершенствуют способы сжигания топлива, они стали намного сложнее и совершеннее.

Негативные  воздействия, которые оказывают на окружающую среду процессы производства и использования энергии, можно значительно ограничить путем:

• использования возобновляемых энергетических ресурсов;

• более экономного и эффективного ее потребления.

Как экономить энергию?

В России люди всегда жили в избе. Они выжили в суровом климате. За прошедшее столетие научно-техническая революция внесла в создание индивидуальных частных домов свои коррективы. На вооружении жилища 21 века ставятся последние достижения техники и технологии. В Европе сейчас ширится строительство энергоэффективных и так называемых экологических домов нулевого потребления – энергоавтономных домов, практически не нуждающихся в топливе.

В настоящее время особое внимание уделяется снижению энергопотребления зданий. Было доказано, что на их отопление расходуется существенная часть энергоресурсов (в разных странах от 20 до 40 %), при сжигании которых образуется значительная доля антропогенного СО2.

В начале 80-х гг. специалисты Международной энергетической конференции ООН (МИРЭК) заявили о том, что современные здания обладают огромными резервами повышения энергоэффективности. Была выдвинута идея о проектировании и создании энергоэффективных или так называемых “пассивных домов”, максимально независимых от внешних источников энергии и дружественных окружающей среде.

Работы по повышению энергоэффективности зданий особенно успешно ведутся в Европе - регионе, наиболее зависимом от ввозимых энергоносителей. Накопленный опыт Германии и скандинавских стран, особенно Дании и Финляндии, свидетельствует о том, что даже в районах устоявшейся застройки энергопотери можно свести к минимуму. Суммарный же эффект экономии тепла во вновь возводимых жилых и коммерческих зданиях здесь составляет 50 - 70%.

Сейчас в Европе принята следующая классификация энергоэффективных зданий: дома низкого энергопотребления (ДНЭ), дома ультранизкого энергопотребления (ДУЭ) и пассивные — не нуждающиеся в отоплении. В таблице 1 приведены теплоэнергетические характеристики малоэтажных зданий различной степени энергоэффективности на примере Германии.

Таблица 1. Расход тепловой энергии по типам зданий в Германии

К настоящему моменту в Германии пассивными признаны более 4000 зданий, и все большее количество новостроек проходят сертификацию в Институте пассивного дома в Дармштадте. Сертификат обеспечивает большую престижность и, следовательно, цену здания.

Что в России?

Общая площадь эксплуатируемых зданий в России составляет около 5 млрд. м2 . На их отопление расходуется 400 млн. тонн условного топлива в год или более трети энергоресурсов страны. Особенно остро эта проблема встает в коммунальном хозяйстве, которое потребляет до 20% электрической и 45% тепловой энергии, производимой в стране. На единицу жилой площади в России расходуется в 2-3 раза больше энергии, чем в Европе. И это не следствие холодного климата! Несмотря на суровые условия, вопросам энергосбережения у нас не придавалось сколько-нибудь серьезного значения – благодаря крайне низкой стоимости энергии. В таблице 2 можно видеть, насколько расточительным было отечественное строительство.

Таблица 2. Расход тепловой энергии по типам зданий в России

Изменившаяся экономическая ситуация требует новых подходов к строительству. Все большее число строящихся объектов можно отнести к классу домов с низким энергопотреблением. Более того, уже есть и примеры строительства условно-пассивного жилья.

Эффективно  утеплить квартиру только изнутри – задача не очень простая, так как правильная теплоизоляция дома – комплексное мероприятие, затрагивающее фасад.

Первая и важнейшая часть утепления квартиры - это окна и двери лоджий и балконов. Лучше заменить старые деревянные «советские» окна на современные стеклопакеты, желательно двухкамерные. Если такой возможности нет, то отремонтируйте старые окна. Во-первых, надо пройтись силиконовым герметиком по периметру стекла; во-вторых, поставить резиновые уплотнители на оконные рамы.

Хорошо помогает и замена старых радиаторов отопления на новые, более эффективные. Но зачастую замены окон и радиаторов все равно бывает недостаточно. В этом случае требуется утепление стен.

Основные  материалы, которые используются для утепления стен:

1. Минеральная и стекло вата.

2. Различные пенопласты и пенополиэтилены.

3. Пробковые изоляционные материалы.

Все из перечисленных материалов обладают низкой теплопроводностью и свою главную задачу – теплоизоляцию помещения – выполняют хорошо.

Энергоэффективный дом

Гармония с окружающей средой и энергетическая эффективность стали основными факторами при проектировании зданий в развитых странах уже в начале 1970-х гг. Это было обусловлено, прежде всего, последствиями энергетического кризиса и обострением экологической ситуации в крупных городах Европы и Америки, что привело к появлению нового научно-экспериментального направления в строительстве, связанного с понятием “пассивный дом“. Сегодня это направление в строительстве приходит и в Россию.

Проект первого демонстрационного энергоэффективного здания стартовал в 1972 г. в Манчестере, штат Нью-Хэмпшир, США. Архитекторами были Николас Исаак и Эндрю Исаак. Цель строительства этого здания, как, впрочем, и всех, последовавших за ним в рамках нового направления, заключалась в выявлении суммарного эффекта энергосбережения от использования архитектурных и инженерных решений, направленных на экономию энергетических ресурсов.

Первым же в России стало эталонное жилое здание, построенное в Москве в 8-м микрорайоне Куркино. Проект “Энергоэффективный жилой дом в микрорайоне Никулино-2″ был реализован в 1998-2002 гг. Минобороны РФ совместно с Правительством Москвы, Минпромнауки РФ, НП “АВОК” и ОАО “ИНСОЛАР-ИНВЕСТ” в рамках “Долгосрочной программы энергосбережения в г. Москве”, утвержденной совместным постановлением Правительства Москвы и Миннауки РФ № 36-РП-6 от 15 января 1998 г.

Целью проекта являлось создание, натурная апробация и последующее внедрение в жилищное строительство города новейших технологий и оборудования, обеспечивающих, как минимум, двукратное снижение энергозатрат на эксплуатацию жилого фонда.

Стратегия проекта предполагала реализацию трех основных этапов:

– проведение измерительной компании по натурной оценке теплового режима типового жилого дома (базовый дом);

– проведение комплексных научных исследований и разработка проекта энергоэффективного жилого дома;

– строительство энергоэффективного жилого дома и проведение измерительной компании по натурной оценке его теплового режима.

Базовой серией для реализации проекта была выбрана типовая серия жилых домов 111-355 Министерства обороны России как наиболее полно отвечающая требованиям энергоэффективности с точки зрения архитектурных и объемно-планировочных решений.

В итоге экспериментальный энергоэффективный жилой дом был построен и введен в эксплуатацию в 2001 г. по адресу: г. Москва, мкр. Никулино-2, ул. Академика Анохина, д. 62.

В результате проведения комплексных научных исследований был применен ряд энерогэффективных конструктивных решений:

• Мероприятия по повышению уровня теплозащиты наружных ограждающих конструкций, которые, за счет применения современных энергоэффективных материалов и качественного проекта, позволили снизить общие энергопотери здания на 34%.
• Мероприятия по совершенствованию системы энергообеспечения здания. Энергообеспечение здания осуществляется как от внешних источников тепловой и электрической энергии, так и от внутренних – тепловых насосов, использующих тепло грунта и тепло удаляемого вентиляционного воздуха. Низкопотенциальным источником тепловой энергии для испарителей тепловых насосов служит грунт поверхностных слоев Земли и тепло удаляемого вентиляционного воздуха.

В рамках описываемого проекта фактически впервые в России была построена теплонасосная система горячего водоснабжения многоэтажного дома. Поскольку режим работы тепловых насосов, использующих тепло земли и тепло удаляемого воздуха, постоянный, а потребление горячей воды переменное, система горячего водоснабжения оборудована баками-аккумуляторами.

Система горячего водоснабжения предусматривает два температурных уровня аккумуляции горячей воды. Первый – низкотемпературный – обеспечивается тепловыми насосами; второй – высокотемпературный – ТЭНами, работающими в ночное время суток.

Отопительные приборы – конвекторы, расположенные в подоконном пространстве. Регулирование их теплоотдачи производится терморегуляторами, установленными на конвекторах.

В здании установлена поквартирная двухтрубная горизонтальная система водяного отопления с теплосчетчиком на кухне и с термостатическими вентилями на каждом отопительном приборе. Эта система обеспечивает возможность поквартирного учета тепловой энергии и индивидуального регулирования температуры воздуха в помещениях без изменения теплового режима соседних помещений.

В результате осуществления проекта по расчетам специалистов головной научной организации НП “АВОК” удалось снизить энергопотери здания на 34%, а экономия энергии по сравнению с базовым домом составила 45,5%.

Ежегодная экономия энергии по сравнению с базовым вариантом составляет 589,1 МВт·ч, что приносит жителям энергоэффективного дома экономию в 2 млн руб. в год в ценах 2010 г.

Вывод: массовый переход к строительству энергоэффективных зданий обеспечит солидную экономию средств жителям, существенную экономию энергетических ресурсов для экспорта, который дает основные поступления в федеральный бюджет, и положительный экологический эффект.

Стартовавшая программа президентской комиссии по модернизации “Энергоэффективный квартал” и принятый в ноябре 2009 г. закон об энергоэффективности обещают сделать такие здания привычными для России. И в настоящее время строятся целые поселения с энергоэффективными домами.

Именно в России с ее суровым климатом необходимо повсеместно развивать строительство пассивных и условно-пассивных зданий, позволяющих не только экономить ресурсы, но и обеспечить комфортное существование человека даже в самые жестокие морозы.

Основные направления и способы энергосбережения

Пока до с.Самбург дойдут эти технологии можно придерживаться советов и у себя дома экономить тепло  и энергию:

Самый простой способ экономии на электроресурсах – это использование маломощных приборов и энергосберегающих лампочек. Утепление квартир - актуальный вопрос для многих граждан России. Причина не только в суровом климате, но и в качестве российского жилья.

1. Уходя – гасите свет! “Уходя, гасите свет!” – советский призыв к экономии электроэнергии остаётся актуальным и сегодня.

2. Но ещё лучше сменить традиционные “лампы Ильича” на современные энергосберегающие лампы. Первые расходуют до 95% электроэнергии на нагрев и только 5% на освещение. Компактные люминесцентные лампы устроены иначе, что позволяет экономить до 80% энергии при неизменной яркости освещения. Несмотря на то, что стоимость энергосберегающих ламп выше на 30-40%, срок их службы в среднем в 10-12 раз превышает жизненный цикл ламп накаливания.

3. Не оставляйте электроприборы в режиме ожидания. Даже в режиме ожидания бытовые приборы поглощают энергию.

4. Правильно установите холодильник. Холодильник – один из главных потребителей электроэнергии в наших домах. Он «любит» прохладные помещения.

5. Размораживайте холодильник два-три раза в год.

6. Готовьте еду на медленном огне. Для большинства кулинарных операций мощный нагрев не нужен. Обычно жидкость надо лишь довести до кипения, а затем доваривать еду на медленном огне. Используйте остаточное тепло конфорок: выключайте плиту немного раньше, чем еда будет готова.

7. Пользуйтесь посудой с дном, которое равно или чуть превосходит диаметр конфорки электроплиты. Электроплита – самый расточительный из бытовых электроприборов. Если телевизор расходует за год около 300 кВт/ч, холодильник примерно 450 кВт/ч, то электроплита – больше 1000 кВт/ч. Поэтому правильное обращение с электроплитой – один из главных способов экономии электроэнергии.

8. Почистите чайник от накипи. Накипь в чайнике проводит тепло почти в тридцать раз хуже, чем металл, поэтому существенно увеличивает количество энергии для кипячения воды.

9. Пользуйтесь остаточным теплом бытовых приборов.

10. Покрасьте стены и потолки в белый цвет. Гладкая белая стена отражает 80% лучей.

Для сравнения: темно-зеленая поверхность отдает только 15% света, черная – 9%.

11. Не пренебрегайте естественным освещением. Использование солнечного света – это один из самых существенных резервов экономии электрической энергии.

12. Используйте солнечные батареи. Самые современные солнечные батареи эффективно работают и при пасмурной погоде.

13. Не задвигайте батареи мебелью и не занавешивайте их шторами. Преграды мешают теплому воздуху равномерно распространяться по комнате и снижают теплоотдачу радиаторов.

14. Перекрасьте батареи в черный цвет, установите теплоотражающие экраны.

15. Утеплите окна!!! По оценкам специалистов, до 50% потерь тепла происходит через окна. Утепление окон может повысить температуру в помещении на 4–5°С и позволит отказаться от электрообогревателя.

16. Повесьте на окна толстые шторы. 

17. Нужно просто хорошо утеплить свой дом. Утеплите стены, пол, входную дверь дома, а также устранить щели между створом двери и рамой. Теплоотражающая пленка – оптически прозрачный материал со специальным многослойным покрытием, который устанавливается на внутреннюю поверхность наружной оконной рамы.  Пленка пропускает 80% видимого света, а внутри квартиры отражает около 90% теплового излучения, что позволяет сохранить тепло в помещении зимой и прохладу летом.

Заключение

Современная цивилизация немыслима без электрической энергии. Выработка и использование электричества увеличивается с каждым годом, но перед человечеством уже маячит призрак грядущего энергетического голода из-за истощения месторождений горючих ископаемых и все больших экологических потерь при получении электроэнергии.

Стремясь к улучшению жизненных условий и снижения воздействия на окружающую среду, необходимо найти методы и технологии, которые позволят эффективно использовать энергию.  Мы должны как можно более полно использовать энергию на полезную работу и ни на что другое!

Применять источники энергии низкого качества. В тех случаях, когда можно использовать энергию низкого качества (тепло), не стоит расходовать энергию высокого качества (электричество).  Организовывать  общество и нашу жизнь устойчивым образом.

Таким образом, использование энергоэффективного дома или экодома позволит эффективно использовать энергию в быту  и будет способствовать сохранению природных ресурсов.

У человечества нет выбора, кроме рационального использования энергии. Принцип — разумно потреблять, а не распылять энергию. Пусть это станет нашей общей целью и целью каждого из нас!  Начни со своего дома!

Использованные источники:

1. "НОУ-ХАУС.ру"
2. Памятка для бережливых.  УО Государственный Институт Переподготовки Кадров «ГАЗ-ИНСТИТУТ».
3. http://aenergy.ru
4. http:// Середа обитания.ru
5. Википедия - Пассивный дом
6. dfn-stroika.ru
7. http://null-dom.ru
8. http://tehsovet.ru