Киришская средняя общеобразовательная школа №2
Название проекта
«Исследование потерь энергетических ресурсов в школе»
Автор проекта: Исаева Анна, ученица 9-го класса
Руководитель проекта: Румянцева Ирина Николаевна,
учитель физики высшей квалификационной категории
2016г.
Введение.
Тема энергосбережения очень важна, так как проблема рационального использования энергоресурсов от добычи, производства, преобразования, передачи до конечного использования является первоочередной в современном мире и требует своего решения прямо сейчас.
Энергосбережение-это самый дешевый «источник» энергии.
Школы являются серьезными потребителями энергии: и электрической, и тепловой. Почти все учебные здания строились достаточно давно, когда об экономии задумывались немногие. В итоге «классное» тепло стоит особенно дорого. И сохранить его непросто — прежние технологии не учитывали проблем энергосбережения. Внедрить энергосберегающие технологии в новостройках каждый сумеет. А вот сделать содержание зданий старой постройки менее затратным — этому надо учиться.
Цель проекта: выяснить механизмы потерь энергии и тепла и предложить способы сделать школу энергоэффективной.
Объект исследования: энергетическое состояние школы.
Предмет исследования: практические мероприятия по энергосбережению в школе для снижения неоправданных потерь энергии, уменьшение затрат на ее потребление.
Задачи проекта.
Показать необходимость подхода к решению проблем энергосбережения;
Внедрить в практику мероприятия по энергосбережению в учреждении образования;
Оценить эффективность внедрения энергосберегающих мероприятий.
Предполагаемый результат.
Сокращение потребления энергии в школе.
Проектный продукт.
Тематическая презентация
Описание проекта.
Объект настоящего энергетического обследования- Киришская средняя общеобразовательная школа №2.
Характеристика здания
Рассмотрим следующие механизмы потерь тепла и энергии зданиями:
Потери тепла зданием. Теплопроводность.
[pic]
В школьных зданиях, по санитарно- гигиеническим нормам, воздух должен меняться минимум один раз в час. Это обеспечивается системой вентиляции за счет сквозняков.
Рассчитаем потери тепла школьным зданием, если внутри поддерживается температура = +20 °С, а за окнами = –20 °С. Стены школы сделаны из кирпича. Толщина стен d = 0,75 м.
Считать, что через окно и крышу теряется столько же тепла, сколько и через кирпичную стену такой же площади (Потерями через подвал пренебрежем.).
Полная площадь S, через которую тепло поступает наружу, равна 5150,8м2
Теплопроводность кирпича, по справочнику:с= 0,7 Вт/м*град
Мощность тепловых потерь оценим с помощью соотношения:
W=S×c×(Tвн-Tсн)/d=5150,8*0,7*(20-(-20))/0,75=192296,53 Вт
На каждый квадратный метр площади стены приходится тепловой поток: 192296,53/5150,8=37,3 Вт/м2
Общий объем воздуха в школе V равен примерно 22000 м3.
За час в здание поступает V = 22000м3 холодного воздуха с улицы (расход 2 м3 /с). Этот воздух нагревается и вылетает в трубы вентиляции. Нагрев воздуха происходит при постоянном давлении, поэтому мощность тепловых потерь, связанных с вентиляцией, равна: W=pv/µ(Tвн-Tсн)7/2*R/t=1,29*22000/0,029*40*3,5*8,31/3600=316257,56 Вт
Где R — универсальная газовая постоянная, t — время, p — плотность воздуха, µ — молярная масса воздуха.
Общая мощность тепловых потерь за счет двух рассмотренных механизмов: 192296,53+316257,56=508554,09 Вт
В нашей школе 845 человек, следовательно, на каждого из них приходится по 601,8 Вт тепловых потерь.
Каждый человек вырабатывает в среднем около 100 Вт тепловой мощности (наибольшую мощность школьники выделяет, как известно, на переменах), т.е. покрывает только16,6 % от необходимого количества тепла.
Остальное тепло в помещении должно обеспечиваться системой отопления.
В качестве топлива используется природный газ, а коэффициент использования энергии его сгорания равен 80 %.
Для поддержания температуры в школьном здании в течение 10 ч нужно сжечь примерно 100 кг газа теплотой сгорания: 33500 кДж/кг.
Потери тепла из-за сквозняков.
Оценить скорость ветра в дверном проеме можно, зная разность давлений теплого и холодного воздуха.
Плотность холодного воздуха больше плотности теплого, что приводит к перепаду статических давлений в доме и на улице
P=0,5*(pgḥ(T-T))/(273+Т2)=0,5*(1,29*10*2*40)/293=7 Па
где Р — давление воздуха, g — ускорение свободного падения. h — высота двери в школе.
В соответствии с уравнением Бернулли Р=р*v2/2
Отсюда получаем оценку скорости поступления холодного воздуха (–20 °С) в здание:
V2=2P/p=2*7/1, 29=10,8
V=3,3 м/с
Значит, каждую секунду в дверь влетает 2,12 м3 холодного воздуха — это столько же, сколько и при нормальной вентиляции здания.
Этот воздух нагревается внутри здания до +20 °С и вылетает в окно.
Тепловые потери вырастут ещё на 316257,56 Вт.
Потери тепла из-за сквозняков сравнимы по величине с потерями через стены за счет теплопроводности и с потерями за счет вентиляции здания!
Таким образом одним из способов сохранения тепла в здании является: качественную изоляцию здания; использование современных конструкций оконных и дверных проемов; введение разумного режима проветривания
3.Потери энергии из-за системы освещения.
1. Применение люминесцентных энергосберегающих ламп позволяет экономить более 70 % потребляемой электроэнергии, положительные эффекты возникают за счет снижения потребляемой мощности.
2. Модернизации системы освещения:
4. Потери энергии из-за человеческий фактора.
1.Всегда выключать свет там, где он не нужен. Не допускать длительного освещения пустых помещений.
2.Содержать в чистоте лампы. Грязь и пыль, скапливающаяся на них, снижает эффективность осветительного прибора на 10–30%.
3.Содержать в чистоте окна. Грязные окна «крадут» естественный свет, попадающий в дом. Грязные или запыленные окна снижают естественную освещенность в помещении до 30%
5, Потери энергии из-за системы отопления.
В самом распространенном случае таковыми являются потери:
• в системах отопления связанные с неравномерным распределением тепла по объекту потребления и нерациональностью внутренней тепловой схемы объекта (5-15%);
• в системах отопления связанные с несоответствием характера отопления текущим погодным условиям (15-20%);
Предлагаемые мероприятия по энергосбережению на перспективу.
Остекление - современные стеклопакеты (технология свет прозрачных конструкций). [pic]
- обеспечивают отсутствие потоков холодного воздуха и ощущения холода вблизи окон в зимнее время;
- позволяют сократить тепловые потери зимой на 60%;
- исключают солнечный перегрев летом без использования штор или затемненных стекол;
- позволяют снизить затраты на кондиционирование летом на 30%;
- поддерживают равномерную температуру в помещении в течении всего года;
- на 18% эффективнее противодействие внутреннему запотеванию;
- обладают улучшенными показателями звукоизоляции;
Система освещения
[pic]
Плавное регулирование мощности (яркости) светильников в зависимости от времени суток, освещенности на улице и наличию людей в контролируемой зоне; автоматический перевод освещения коридоров, холлов и зон отдыха в экономичный режим работы во время уроков (во время перемены освещение работает в обычном режиме).
Наружные стены
[pic]
Наружные стены здания школы выполнены из кирпича на цементно-песчаном растворе. На внутреннюю сторону стен нанесен слой штукатурки.
Необходимо выполнить утепление стен. Теплоизоляционный слой представляет собой гидрофобизированные минерал ватные плиты, на поверхность которых нанесен слой декоративной штукатурки
Ожидаемое снижение теплопотерь через стены – 36,8 %. (Справочно: по техническим характеристикам покрытия)
Новое кровельное покрытие школы
[pic]
Может быть представлено в виде листов металл черепицы, закрепленных на деревянной обрешетке.
Необходимо обновить верхнее перекрытие третьего этажа, являющееся основным теплозащитным барьером горизонтального ограждающего перекрытия здания: добавить слой пароизоляционного материала, препятствующий проникновению влаги в слои теплоизоляции; уложить два слоя нового утеплителя.
Ожидаемое снижение теплопотерь через покрытие – 59,8 %.
Полы.
[pic]
Полы первого этажа не утеплены.
Необходимо произвести утепление нижнего перекрытия.
Ожидаемое снижение теплопотерь через нижнее перекрытие – 35,4 %. (Справочно: по техническим характеристикам покрытия)
Система отопления школы
[pic]
Ремонт системы отопления школы подразумевает следующие мероприятия следующие мероприятия: установить систему погодного регулирования, позволяющую качественно и количественно регулировать отпуск теплоты в систему отопления за счет установления необходимой температуры теплоносителя электронным регулятором по заданному температурному графику.
Провести замену отопительных приборов.
Радиаторы отопления оснастить терморегуляторами.
Ожидаемое снижение теплопотерь 36%
Ожидаемые результаты.
В целом результатом проведенных мероприятий по повышению энергоэффективности здания школы станет снижение теплопотерь на 39%.
Возможность использования.
Материалы проекта можно использовать в любом образовательном учреждении при проведение совместной работы учителей, детей, их родителей и спонсоров во время учебного процесса и во внеурочное время, направленной на реализацию проектов по энергоэффективности.
Список используемой литературы.
1.Основные источники тепловых потерь в системах...
c-o-k.ru›images/library/cok/141/14181.pdf
2. Потери тепла зданиями
internat.msu.ru›…content…Потери-тепла-зданиями.pdf
3. Как сделать школу энергоэффективной?
ug.ru›article/520
4. умный дом картинки для презентации — смотрите картинки
yandex.ru/images›умный дом ка ртинки для презентации
