Умный дом

Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования "Нижегородский строительный техникум" (ГБОУ СПО НСТ)

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБЪЕКТА МАЛОЭТАЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Теплова Л.Е. преподаватель 1 квалификационной категории

ГБПОУ "Нижегородский

строительный техникум",

г. Нижний Новгород

Нижний Новгород

2015 г.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБЪЕКТА МАЛОЭТАЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Теплова Л.Е. преподаватель 1 квалификационной категории

ГБПОУ "Нижегородский

строительный техникум",

г. Нижний Новгород

В июне 2011 года Д.Медведев подписал закон №138 ФЗ, согласно которому многодетные семьи будут безвозмездно получать земельные участки для различных целей, включая строительство индивидуального дома. Более того, право на получение участков земли распространяется не только на граждан, состоящих в зарегистрированном браке, но и на одиноких матерей (отцов), имеющих трех и более несовершеннолетних детей, включая усыновленных детей, падчериц, пасынков. Предоставляются земельные участки многодетным из тех, что находятся в собственности государства или муниципалитета. При этом размер земельного участка, его местонахождение и условия предоставления определяются в соответствии с нормами, которые установлены органами местного самоуправления в том или ином регионе. В среднем по регионам минимальный размер выделяемого земельного участка должен быть не менее шести - десяти соток, а максимальный - 15 соток. Предоставлять участки в черте города смогут не в каждом регионе, к примеру, в Москве и Санкт-Петербурге такая возможность отсутствует, поэтому земля многодетным будет выделяться в области.

19 января Президент России В.Путин одобрил идею бесплатно предоставлять каждому жителю Дальнего Востока земельный участок площадью один гектар для стимулирования притока трудовых ресурсов в регион. Участки будут выделяться сроком на 5 лет, а в случае его использования закрепляться за собственником в противном случае изыматься рассказал полпред главы государства в ДФО Юрий Трутнев. Президент отметил, что идея правильная и в своё время была реализована в Сибири. Однако президент призвал более детально продумать механизмы получения земли и оценки эффективности её использования.

Это конечно очень хорошо, что государство заботится о гражданах и выделяет землю под строительство. Но что делать, если вблизи участка нет не газа, не электричество?Откуда брать энергию для обогрева дома, для света, для других коммуникаций? Ответ прост, ее мы можем взять из солнца, а точнее от солнечных лучей.

1.Энергоснабжение при помощи солнечной батареи

Рисунок 1. Солнечный коллектор

Солнечная энергия относится к восстанавливаемым источникам энергии, то есть восстанавливается без участия человека, естественным путем. Это один из экологически безопасных энергетических источников, который не загрязняет окружающую среду. Возможности применениясолнечной энергии практически неограниченны и ученые всего мира работают над разработкой систем, которые расширяют возможности использования солнечной энергии.

Солнечная энергия может быть преобразована в полезную энергию посредством использования активных и пассивных солнечных энергетических систем.

В основе  активных систем использования солнечной энергии применяются солнечные коллекторы (Рис. 1). Коллектор, поглощая солнечнуюэнергию, преобразует ее в тепло, которое через теплоноситель обогревает здания, нагревает воду, может преобразовать его в электрическую энергию и т.д. Солнечные коллекторы могут применяться во всех процессах в промышленности, сельском хозяйстве, бытовых нуждах, где используется тепло.

Солнечная батарея — несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей— полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.

Солнечные батареи являются источником электрического тока, который вырабатывается за счет использования фотоэлектрических преобразователей.

Достоинство этого оборудования заключаются в том, что в нем отсутствуют подвижные части. Кроме того, они характеризуются стабильностью и повышенной надежностью. Период эксплуатации солнечных батарей почти не ограничен. Что касается недостатков, то сюда следует отнести относительно высокую стоимость и низкий коэффициент полезного действия.

Можно выделить следующие положительные аспекты установки солнечных батарей для дома:

1. Достаточно продолжительный период службы. При этом эксплуатационные показатели оборудования не ухудшаются.

2. Данные технологии редко выходят из строя и соответственно практически не требуют сервисного обслуживания.

3. Оборудование дома или квартиры таким альтернативным источником электроэнергии даст возможность в значительной мере сэкономить затраты на газ и электричество.

4. Солнечные панели отличаются простотой в эксплуатации.

В качестве недостатков солнечных панелей следует выделить:

1. Высокую стоимость изделия;

2. Батареи уступают по эффективности традиционным источникам энергии;

3. Также для синхронизации энергии, получаемой от батарей и традиционной энергии, потребуется установка дополнительного оборудования, что повлечет за собой расходы;

4. Панели для получения солнечной энергии нельзя применять для тех приборов, которые нуждаются в большей мощности.

Как правило, батареи для получения альтернативной энергии устанавливают на крышах или стенах зданий. В отдельных случаях для монтажа конструкции применяются специальные опоры.

Во всех случаях должны отсутствовать затемнения. Батареи следует располагать так, чтобы на них не попадала тень от деревьев, соседних домов и т.д. Также следует учесть, что монтаж панелей осуществляется рядами, поэтому нужно позаботиться о том, чтобы верхние ряды не затемняли нижние.

Опасность попадания тени на изделие заключается в том, что это станет причиной частичного или полного прекращения выработки энергии. Помимо этого, существует вероятность образования токов «обратной связи», что в свою очередь спровоцирует неисправность устройства.

Для эффективности работы батареи особое значение имеет правильная ориентация относительно солнца. Это нужно для того, чтобы поверхность батареи получала максимальный поток солнечных лучей. Следует вычислять необходимую ориентацию исходя из географического положения здания. Например, если установка осуществляется с северной стороны, то панели должны монтироваться в направлении юга.

Также в процессе установки необходимо учитывать и угол наклона изделия. Его следует определять, также ориентируясь на географическое местонахождение. Угол должен равняться широте расположения здания. Так как солнце в зависимости от сезона меняет свою высоту над горизонтом, нужно предусмотреть корректировку угла установки солнечных батарей. Как правило, выполнять коррекцию приходится примерно на 12°.

Монтировать изделия следует таким образом, чтобы к ним был доступ. Данные конструкции не требуют особенного ухода, но время от времени их необходимо очищать от загрязнений и снега. По мере своего накопления дождевые разводы, пыль и остатки снега способны снизить эффективность установки.

2. Отопление с помощью инфракрасных лучей

Рисунок 2. Инфракрасные плёночные элементы

Инфракрасное (лучевое) отопление – это система обогрева, в которой тепло передается не с помощью теплоносителя, не через воздух помещения, а инфракрасным излучением.

Этот способ отопления отличает надежность, безопасность, энергосбережение и экологичность.

Инфракрасные плёночные элементы (Рис.2) устанавливаются между отделочным покрытием потолка и теплоизоляцией и абсолютно незаметны.
Исходящее от потолка инфракрасное тепловое излучение, передает энергию на пол, стены, другие поверхности и предметы в помещении. Теплые поверхности более равномерно распределяют тепло в пространстве.При этом нет избыточного нагрева воздуха, происходит выравнивание температуры между полом и потолком, что позволяет обеспечить до 40% энергосбережения. Таким образом, достигаются значительные преимущества: более высокая экономичность, безопасность, безвредность.

Инфракрасная система отопления - выгодное приобретение. К зданию не нужно пристраивать отдельного помещения для котельной, не нужно оборудовать котельную в цокольном этаже или подвале. Отпадает необходимость в трудоемком и дорогостоящем монтаже системы парового отопления. Соответственно в доме нет мешающих, громоздких радиаторов вдоль стен, они не занимают нужного для мебели пространства

Таким образом, использование инфракрасныхобогревателей приводит к снижению потребления энергии и уменьшению затрат на обогрев по сравнению с традиционными способами его осуществления.

Если взглянуть на конструкцию обогревателя инфракрасного типа, то он состоит из алюминиевой пластины и ТЭНа. Нагревательный компонент, в данном случае ТЭН, нагревает пластину до температуры в 250 градусов, а та, в свою очередь, излучает в определенном диапазоне волны электромагнитного типа. Корпус инфракрасного обогревателя не будет нагреваться до такой большой температуры, как пластина. Максимальная температура корпуса будет составлять не больше 80 градусов.

2. Водоснабжение

Рисунок 3. Артезианская скважина

Артезианская скважина (рис.3.)- это водоисточник техногенного происхождения, предназначенный для эксплуатации природных вод, расположенных между водоупорными слоями на большой глубине.

Это скважина, которую бурят для добычи питьевой воды высочайшего качества (содержание вредных примесей, остатков удобрений и химических веществ сводится к нулю).

Глубина артезианской скважины составляет 30-250 метров, диаметр 324 мм.

Плюсы артезианской скважины:

1. Огромное количество никогда не заканчивающейся воды.

2. Не требует обслуживания.

3. Не заиливается и не высыхает.

4. Не требует установки фильтра (как в "песочной" скважине).

5. Возможность использования одной скважины на несколько домов.

Минусы артезианской скважины:

1. Повышенное содержание растворенного железа и повышенная жесткость воды, которая в дальнейшем может быть убрана специальными фильтрами.

2. Относительно высокая стоимость скважины и оборудования

1. Вентиляция

Вентиляцией называют совокупность мероприятий и устройств, обеспечивающих расчетный воздухообмен в помещениях жилых, общественных и промышленных зданий. Поддержание в помещениях нормальных параметров воздушной среды, удовлетворяющих санитарно-гигиеническим и технологическим требованиям.

Мы предлагаем повыситьэнергоэффективность вентиляционной системы, применив энергосберегающие, компактные вентиляционные установки, не требующие воздуховодов, не занимающие места в квартире, работающие при любых морозах и в жару, удобные и простые в монтаже и эксплуатации (рис.4,рис.5).

Рисунок 4.Работа прибора на вытяжкуРисунок 5. Работа прибора на приток

Рисунок6.Работа прибора на вытяжку Рисунок 7.Работа прибора на приток

Как это реализуется практически? Установленные в разных местах приборы работают синхронно в противофазе: когда один подаёт свежий воздух, второй- удаляет на улицу комнатный( рис.6,рис.7 ). Простые местные вентиляционные приборы выполняют функции сложной разветвлённой вентиляционной системы! Проветривается вся квартира. И никаких воздуховодов! И главное подаваемый воздух всегда тёплый и никаких нагревателей. Например:

1. На улице – 25⁰С

2. В квартире +22⁰С

3. Приточный воздух +17.5⁰С

4. КПД более 90%

И самое главное мы боремся с основными потерями тепла. Отсюда- огромный эффект энергосбережения! Наши приборы в 10 раз сокращают затраты тепла на вентиляцию. Наши приборы более чем в 2 раза уменьшают потребление тепла квартирой.

Установить прибор в квартире проще простого (рис.8):

1. В отверстие стены запенивается гильза, устанавливается козырек

2. А затем монтаж прибора- дело 30 минут

3. И всё! Прибор к работе готов.

Рисунок 8 внешний вид прибораРисунок 9 Устройство прибора

Предлагаем обратить внимание из чего состоит прибор(рис.9.)

Всё просто: теплообменники, вентилятор, клапан и очень умная электроника…..

И необычные опции для небольшого вентиляционного прибора:

1. Функции дистанционного управления (ПДУ)

- Включение/Выключение

- Выбор производительности

- Выбор между энергосберегающей вентиляцией/притоком/вытяжкой/естественной вентиляцией

1. Автоматически выполняемые функции

- Противодействие ветровой нагрузке

- Координация фаз притока и вытяжки нескольких приборов в одном помещении

- Координация объемов притока и вытяжки

- Удаление инея

4. Канализация

Рисунок 10 Система канализации

Существует несколько видов канализационных систем для объектов малоэтажного строительства:

4.1 Упрощенная система(рис.10.)состоит из:

1. Канализационной сети (внутренней и наружной);

2. Простейшего септика, в его качестве применяют даже сливные ямы;

3. Дренажного колодца;

4. Вытяжной вентиляционной трубы.

4.2. Автономная система имеет в своем составе:

1. Многосекционный переливной септик;

2. Систему дренажа, выполненную в виде перфорированных труб и проложенную по участку в грунте;

3. Вытяжную и приточную вентиляцию;

4. Септики, состоящие из нескольких секций, обеспечивают более качественную очистку стоков.

Наиболее популярные из типов устройств канализации в частном доме – это септик,фильтрующий колодец и выгребная яма.

В нашем коттедже предусмотрена наружная и внутренняя канализация. Внутренняя система состоит из:

1. Сантехническое оборудование;

2. Канализационные линии;

3. Стояки и фановая вентиляционная труба;

4. Вывод канализации за пределы здания.

4.3. Наружная система состоит из:

1. Канализационная линия;

2. Смотровые и поворотные колодцы;

3. Септик, в качестве него можно применять как промышленные устройства, так и самодельные переливные колодцы из материалов, обеспечивающих их герметичность (бетон, пластиковые емкости);

4. Дренажный колодец или линия, иногда применяют сброс очищенных стоков на местность (рельеф).

Утилизация канализационных отходов с помощью бактерий.

В процессе жизнедеятельности человека образуется большое количество отходов, твердые, жидкие. Задача современных технологий – нейтрализовать их и переработать.

Процедура это непростая, главной причиной затруднения утилизации канализационных отходов является недостаток опыта, знаний.

Для выбора оптимального решения необходимо знать перерабатываемый объем стоков, период пользования канализацией (постоянный, непостоянный). Так как переработка канализационных отходов происходит за счет жизнедеятельности бактерий – им необходима постоянная подпитка. Также важно наличие или отсутствие электроэнергии. От этого зависит выбор самой системы.

Рисунок 11Сухие бактерии

Бактерии, вопреки расхожему мнению, могут приносить огромную пользу. Например, быстро и качественно уничтожать отходы.Биотехнологии генные инженеры привлекли бактерии на службу человеку. Продаются эти микроорганизмы в виде сухих или жидких препаратов, самые известные российские производители. Принцип работы порошковых смесей (рис.11) прост: через пару часов после попадания в воду бактерии активизируются.

Если засорилась канализация, нужно очистить септик или выгребную яму или просто избавиться от неприятного запаха в дачном или биотуалете, на помощь придут бактерии. Точнее, препараты – смеси различных анаэробных бактериальных культур и комплекса ферментов (энзимов). Уже через два часа после внесения бактерии начинают активно перерабатывать органические отходы, а через четыре – зловонный запах заметно снижается. Содержимое биотуалетов, если в нем нет токсичных примесей, после переработки можно добавлять в компост.

Подобные средства хороши и для ввода в эксплуатацию новых септиков, быстрого старта процессов очистки после длительных перерывов, при пиковых нагрузках на канализацию и просто для профилактики засоров. После первого внесения препарата в септик должны начать поступать отходы, иначе бактерии могут погибнуть от "голода". Подобные препараты не страшны пластику и бетону, безопасны для человека, животных и высших растений.

Оказывается, бактерии — это не только вредные и опасные микроорганизмы, а бактерии для канализации так вообще необычайно полезны. Не так давно была разработана и опробована инновационная технология для очистки и обеззараживания канализаций. В специальных условиях выращиваются и содержатся микроорганизмы с асептическим эффектом.

Как действуют бактерии для канализации

Бактерии для канализации находятся в «спящем» состоянии до того момента, пока не попадут в воду. Там они активизируются спустя два-три часа и начинают уничтожать любые органические соединения, которые только могут присутствовать в канализационных стоках и трубах. Благодаря этим бактериям уничтожается неприятный запах, останавливается процесс жизнедеятельности органических соединений и газообразование. Результат становится заметным уже через четыре-пять часов.

Как это делается? В канализацию запускается колония бактерий-биоактиваторов. В воде процесс их размножения ускоряется, в результате чего их становится в несколько раз больше уже через несколько дней.

Преимущества использования бактерий при очистке канализации

Бактерии позволяют сэкономить на специальных механических очистных фильтрах. Кроме того фильтрующие установки довольно шумные да и фильтры необходимо постоянно менять, а это неудобно, плюс ко всему достаточно большие регулярные затраты.

Аэробные бактерии и энзимы для очистки канализации позволяют отказаться от использования химических веществ и реагентов. Химикаты негативно воздействуют на экологическую обстановку, а переработанные отходы не могут быть повторно использованы. А после очистки бактериями их можно смело вылить в компост. Эти микроорганизмы не вредны для людей, для флоры и фауны. После того, как биоактиваторы завершают очистительный процесс, происходит их разложение: они превращаются в однородную жидкую массу без характерного цвета и запаха.

Виды биоактиваторов для канализации

Все микроорганизмы, которые используются для очистки канализационных систем и водоснабжения, делят на две группы:

• Анаэробные;

• Аэробные.

Группа аэробных бактерий нуждается в большом количестве кислорода для своей жизнедеятельности. Это группа, имеющая самую большую численность, присутствует в окружающей среде. С их использованием происходит процесс производства органической кислоты, ферментов и антибактериальных препаратов.

Попадая в канализационную систему, аэробные бактерии способствуют образованию илистой массы. В соединении с компонентами, находящимися в стоках и канализационных отходах, бактерии очень быстро размножаются, благодаря чему и происходит интенсивный процесс очистки. После процедуры очистки практически не остается осадка, уничтожаются все неприятные запахи. По окончанию стоки можно вывести в колодец с дренажем или в сточную канаву без дополнительной доочистки и дезинфекции.

Другая группа бактерий, использующихся для очистки канализаций, — анаэробные. Они не нуждаются в кислороде, поэтому принцип очистки с их использованием основан на процессах брожения, а в редких случаях — гниения. Эти септические средства могут издавать очень специфические запахи.

Эффективность анаэробных бактерий невысокая, если сравнить аэробными. Процесс очистки длится долго, в результате образуется осадок в виде затвердевающей массы. Для его окончательного удаления потребуется ассенизационная установка. В твердом остатке содержится много вредных микроорганизмов, из-за которых нельзя его повторно использовать в качестве удобрения. После очистки канализации с помощью бактерий анаэробной группы требуется дополнительный метод доочистки, а это, как правило, лишние расходы.

Правильное применение бактерий для канализации

В канализационной системе вместе с бактериями нельзя использовать другие средства очистки. Микроорганизмы могут погибнуть под воздействием хлора, кислот, фенолов и альдегидов. Эффективность бактерий сводится к нулю при использовании совместно с химическими компонентами различных дезинфицирующих препаратов.

Нормальная биоактивность микроорганизмов возможна только при определенных температурах – от 4 до 30 градусов тепла. Эти температурные ограничения не дают возможности использовать бактерии зимой. Именно поэтому рекомендуется заниматься очисткой канализации летом или осенью, перед подготовкой к холодному сезону.

Если в систему уже запущены микроорганизмы для очистки стоков, отходы в нее должны попадать регулярно. Иначе они просто перестанут функционировать и начнут гибнуть.

Список литературы

1. Волова. Т.Г. «Биотехнология» – Новосибирск.Издательство Сибирского отделения Российской Академии наук.

2. Лаврус В.С.Источники энергии «Информационное издательство» Выпуск 3 « Наука и технологии» 1997 год.

3. Михайлов Л.Е. Русанов Б.Д. Артезианские воды: Конспект лекций. – Ленинград, 1985.

4. «Новые технологии» www. Sphelar. Ru.

5. Официальный представитель НПФ «Экотерм». http://www.ecotherm.ru/

6. «Солнечная энергетика» www. Ecomuseum. Kz.

7. «Энергосберегающие технологии ЮГ» www.est-yug.ru/

8. «Энергосберегающие панели ПЛЭН». http://www.est-yug.ru/index.php/costs/plen

РЕЦЕНЗИЯ

на исследовательскую работу

1. Фамилия, имя, отчество рецензентаКутепова Любовь Ивановна

2. Должность, место работы доцент,Нижегородский государственный педагогический университет им. К.Минина

3. Фамилия, имя, отчество автора: Амиров К.Б., Симонов А.В

4.Тема исследовательской работы:ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБЪЕКТА МАЛОЭТАЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ

Отзыв рецензента

Заявленная тема исследования является актуальной т.к. на современном рынке особое внимание уделяется энергосберегающим технологиям.

В своей работе авторы взяли для исследования новые экологичные энергосберегающие технологии.Рассмотрены вопросы энергоснабжения при помощи солнечной батареи,отопления с помощью инфракрасных лучей, вентиляции и канализации.Выделены положительные аспекты установки солнечных батарей для дома. Авторами предложены варианты повышения энергоэффективности вентиляционной системы, с применением энергосберегающих, компактных вентиляционных установок, не требующих воздуховодов, не занимающих места в квартире, работающих при любых морозах и в жару, удобные и простые в монтаже и эксплуатации.

В работе даны рекомендации по утилизации канализационных отходов с помощью бактерий.

Авторы не только провели анализ литературы и интернет-источников по выбранной теме, но и провели самостоятельные исследования.

Работа выполнена профессионально и подтверждает умение автора работать с Интернет-ресурсами и периодической литературой, говорит об умении автора анализировать собранную и полученную самостоятельно информацию. Выводы, сделанные автором в работе, достаточно грамотные с профессиональной точки зрения.

Работа имеет практическую значимость,может быть представлена на инженерно-технических чтениях и в целом заслуживает высокой оценки.

Рецензент

К.п.н. Л.Е.Кутепова _______________________

(подпись)

"______"________год

М.П.

В «Основных направлениях развития народного хозяйства РФ» предусмотрено увеличение строительства жилья, максимально обеспечить новостройки центральным водоснабжением и теплоснабжением, максимально газифицировать жилой фонд. Продолжить работу по созданию благоприятных условий для высокопроизводительного труда и широкого применения творческих способностей трудящихся, улучшений условий быта и отдыха населения, повышение эффективности использования научного потенциала и широкому внедрению прогрессивной техники и технологии; совершенствовать, с использованием новейших научно-технических средств контроль за состоянием окружающей среды и источниками ее загрязнения, методы и средства борьбы с вредными выбросами в атмосферу и прогнозирование влияния производства на окружающую среду.