Колективний проект "Будинок майбутнього"

Про матеріал

-Створити діючий макет будинку майбутнього, елементом оснащення якого є сонячні батареї;
-Довести доцільність впровадження «сонячних технологій» в будівництві та побуті;
-Підкреслити зв'язок таких галузей народного господарства, як енергетика, будівництво, дизайн.
-Висвітлити міжпредметні зв'язки спецтехнології електромонтажників з електротехнікою, кресленням, математикою, спецтехнологією будівельників.
-Показати, що проект є енергозберігаючим;
-Використати компетентістно – особистісний підхід при формуванні професійних знань та навичок учнів при виконанні проекту.
-Впровадити в майбутньому результати досліджень в ЗПЛ.

Перегляд файлу

ЗЕЛЕНОДОЛЬСЬКИЙ ПРОФЕСІЙНИЙ ЛІЦЕЙ

колективний

ПРОЕКТ

«Будинок майбутнього»

Ідея: Тодориця Герман

Виконали:

Творча група ліцею у складі:

Туминська С.Г.

Шамріков В.М.

Дашко І.М.

Кожемякіна В.В.

Тодориця Герман

Павелик Дмитро

Митрофанов Микола

м. Зеленодольськ

Опис проекту «Будинок майбутнього»

Анотація до проекту:

Номінація: «Реалізація компетентністно - особистістного підходу при

формуванні професійних знань та навичок учнів ПТНЗ».

Тема проекту:«Будинок майбутнього»

Мета проекту:

Створити діючий макет будинку майбутнього, елементом оснащення якого є сонячні батареї;
Довести доцільність впровадження «сонячних технологій» в будівництві та побуті;
Підкреслити зв'язок таких галузей народного господарства, як енергетика, будівництво, дизайн.
Висвітлити міжпредметні зв’язки спецтехнології електромонтажників з електротехнікою, кресленням, математикою, спецтехнологією будівельників.
Показати, що проект є енергозберігаючим;
Використати компетентістно – особистісний підхід при формуванні професійних знань та навичок учнів при виконанні проекту.
Впровадити в майбутньому результати досліджень в ЗПЛ.

Завдання проекту:

На прикладі невеликого приватного будинку показати можливості його освітлення, опалення, забезпечення роботи необхідних електроприладів за допомогою сонячних батарей;

Для реалізації проекту в ліцеї була створена творча група у складі:

Шамріков В.М. – викладач спецтехнологій електромонтажників
Туминська С.Г. – майстер виробничого навчання електромонтажників
Дашко І.М. – викладач електротехніки, креслення, математики
Кожемякіна В.В – майстер виробничого навчання будівельників
Тодориця Герман – учень групи 2-1 другого курсу, професія «Електрозварник ручного зварювання, електромонтажник силових мереж та устаткування».
Павелик Дмитро - учень групи 2-1 другого курсу, професія «Електрозварник ручного зварювання, електромонтажник силових мереж та устаткування».

Митрофанов Микола– учень групи 2-1 другого курсу , професія «Електрозварник ручного зварювання, електромонтажник силових мереж та устаткування».

Кожен учасник творчої групи несе відповідальність за певну ділянку колективної роботи над проектом.

Ідея встановлення сонячної батареї для енергетичного обслуговування будинку належить учню групи 2-1 Тодориця Герману. Тому, було прийняте рішення про реалізацію цієї ідеї через творчу роботу учня.

А творча група у складі фахівців різних напрямків має за мету супроводжувати проект, якнайпрофесійніше втілюючи його в життя та реалізуючи засобами даної творчої роботи проектну технологію навчання.

В процесі роботи над проектом членами творчої групи застосовувався компетентістно - особистістнийпідход при формуванні професійних знань та навичок учнів.

Вступ

У наш час тема розвитку альтернативних способів отримання енергії надзвичайно актуальна, адже традиційні джерела стрімко вичерпуються, вже зараз енергетичні ресурси досить дорогі і в значній мірі впливають на економіку багатьох держав. Все це змушує людей шукати нові способи отримання енергії. І одним з найбільш перспективних напрямків є отримання сонячної енергії.

Фотоелектричнісонячніпанеліпредставляють собою тонкікремнієвіпластини, якіперетворюютьсонячнесвітло в електрику. Виробництвосонячних батарей сьогодні як ніколи актуально, тому що вони виступають в якостіджереленергії в широкому спектрі областей, в тому числі в телекомунікаційній, космічнійгалузях, медицині, зв'язку, мікроелектроніці і т.п. Сонячнібатареї у вигляді великих масивіввикористовуються в різнихсупутниках і сонячнихелектростанціях.

Але Сонцездатнезадовольняти і більшмасштабні потреби людини. За підрахункамивчених, людствопотребує десяти мільярдів тонн палива, а Сонцепротягом року здатненадатиблизько ста трильйонів тонн. Потрібнотількивзятицеенергетичнебагатство, і люди отримаютькількістьенергії, щоперевищуєнеобхідніресурси в десять разів! Ось цепитання і є вкрайактуальним для науки.

На сьогоднішній день сонячнібатареї, щовипускаються, мають ККД трохибільше 20%.

Сьогодні вже розробляються проекти будівництва сонячних електростанцій за межами атмосфери - там, де сонячні промені не втрачають своєї енергії. Уловлене на земнійорбітівипромінюванняпропонуєтьсяпереводити в інший тип енергії - мікрохвилі - і потімвжевідправляти на Землю. Все цезвучить фантастично, протесучаснатехнологіядозволяєздійснититакий проект в найближчомумайбутньому.

Тому даний проект покликаний продемонструвати переваги використання сонячних батарей в порівнянні з традиційними джерелами енергії. Враховуючи умови жорсткої економії енергоносіїв в усіх галузях господарства, вважаємо цей проект надзвичайно актуальним.

Переваги використання сонячної енергії:

Екологічна чистота.
Довговічність. Догляд за ними не вимагаєвід персоналу особливо великихзнань. Внаслідокцьогосонячнібатареїстають все більшпопулярними в промисловості та побуті. Кількаквадратнихметрівсонячних батарей цілкомможутьвирішитивсіенергетичніпроблеми невеликого селища.
Невичерпність і вседоступністьджерелаенергії. Сонце є практично в будь-якійточціпланети і найближчим часом, воно не збираєтьсянікудипропадати.
Екологічність. Кожен споживач, який бореться за здоров'я рідної планети, вважає своїм обов'язком придбати екологічні джерела енергії типу вітряка або, в нашому випадку - сонячні панелі.
Безшумні. У порівняння з вітряками, сонячні панелі набагато тихіші. Вонивзагалі не видаютьжоднихзвукі.
Тривалість експлуатації. Знос батарей відбуваєтьсядужеповільно, адже тут немаєрухомихчастин, якщотільки не використовувати в своїйсистемі приводи, якіповертаютьсонячніелементи в сторону джерелаенергії. Проте, навіть з такою системою, сонячніпанеліслужать до 25 років і навітьбільше.
Безперервне електропостачання. Встановлюючитакеджерелоенергії для будинку, Ви не будете думати про те, щопостачальникенергіїраптово з технічних причин відріже ваш будиноквіденергопостачання. Ви завжди сам собігосподар. Точнішесвоїйсистеміподачіелектрики. Немає проблем ні з раптовимпідвищеннямцін, ні з транспортуванняменергії.
Безкоштовна енергія. Після того, як ваша енергетичнасонячнаелектростанція окупиться, Ви будете отримувати по сутібезкоштовнуенергію в будинок. Звичайно, спочатку за певнийперіод, потрібновідбитивкладення.
Можливість нарощування модулей. Питаннявпираєтьсялише в доступну для Вас площу. Самемодульність батарей дозволяєбезперешкодно в разі потреби збільшуватипотужністьсистеми. Необхідно просто додатиновісонячніпанелі і вживитиїх у систему.
Безпаливна система. Сонячна панель не споживаєніякогопалива, а значить Ви незалежитевідцін на паливо, також як не залежитевід поставок палива. Плюсисонячних батарей також в безперервноїподачіелектроенергії.

Недоліки використання сонячної енергії:

Шкода сполук кремнію для навколишнього середовища. Сполукикремніюможутьнаносити невелику шкоду навколишньомусередовищу, проте в порівнянні з наслідкамиспалювання природного паливатака шкода незначна.
Низький рівень ККД. Сонячні панелі мають значно менший ККД в порівнянні з традиційними джерелами енергії - близько 14-15%. Однакцейнедолікможнавважатидоситьумовним, адженовітехнологіїпостійнозбільшуютьцейпоказник і розвиток не стоїть на місці, вичавлюючи все більше і більшеенергоефективності з тих же самих площ.
Великі початкові інвестиції, які не потрібні при звичайномупідключенні до центральноїелектромережі.
Залежність ефективної роботи від погодних умов і клімату. Наприклад, сонячнібатареївтрачають свою ефективністьпід час похмурої погоди або в тумані. Також при низьких температурах, в зимовий час, ККД сонячних батарей падає. А якщо панель недостатньохорошоїякості, то і при високих температурах. Такожважливо, щосонячніпанеліможуть по різномупрацювати в різних широтах планети.
Необхідність обладнання великих площ. Мова йде про квадратні кілометри сонячних елементів для живлення крупних об’єктів та їх безперебійної роботи.

Основна частина

1.1 Екскурс в історію виникнення і розвитку сонячних батарей

Історія створення сонячних батарей почалася ще в 19 столітті, а технологія їх виробництва розвивалася напрочуд швидко. Перші сонячні нагрівачі з᾽явилися у Франції, коли відкрили таке явище, як фотогальванічний ефект – перетворення енергії сонця в електрику. Через декілька десятиліть було сконструювало перший модуль з використанням сонячної енергії. Основою винаходу послужив селен, вкритий тонким шаром золота. Дослідники дійшли висновку, що саме таке поєднання елементів дозволяє перетворювати сонячну енергію в електричну.

История создания солнечных батарей

1.2 Опис будинку

Основним об’єктом нашого проекту є приватний одноповерховий будинок загальною площею приблизно 91м². Будинок має кімнату розмірами приблизно 29 м², кухню площею приблизно 30 м², передпокій площею приблизно 22 м², та санвузол площею приблизно 11 м².

Всі прилади в будинку є електричними. В кімнаті споживачами енергії є: телевізор, комп’ютер, аудіо система, люстра, настільна лампа, напільний торшер. В кухні це – витяжна шафа, мікрохвильова піч, пральна машина, холодильник, чотири світильники на стелі, побутові прилади. І в кімнаті, і в кухні є електричні батареї опалення. В санвузлі, об’єднаному з ванною кімнатою, розміщено світильник і встановлено бойлер, а також сушарка для рушників, в передпокої – люстра, бра, радіотелефон.

В усіх приміщеннях будинку передбачена система підігріву підлоги. Вуличне освітлення у вигляді ліхтарів також живиться від сонячної батареї. Внутрішня будова будинку представлена у вигляді кімнати – студії.

На малюнку 1 представлена схема будинку.

$F:\от ДАШИ\viber i1mage.jpg$

а – загальний вигляд будинку (з боку центрального входу)

$F:\от ДАШИ\viber image.jpg$

б – план розташування кімнат

в – фрагмент присадибної ділянки

$F:\от ДАШИ\viдber image.jpg$

г – Загальний вигляд (внутрішня будова)

Малюнки виконано в масштабі 1:20.

Характеристика сонячної батареї

     Бувають двох кольорів – синього та зеленого.
SolarPowerBank 4500 мАг - потужний акумулятор для безперебійної роботи всіх типів портативних пристроїв. Зарядний пристрій на сонячних батареях 4500 мАг виконаний в сучасному протиударному корпусі з пило-та вологозахистом. Незамінний в поїздках, походах, на дачі і в будь-яких екстремальних умовах, де немає доступу до мережі.
     Переваги акумулятора на сонячній батареї:
   - Поглинання природної енергії сонця без нанесення шкоди екології.
    - Багаторазове використання в умовах тривалої відсутності електрики.
      Зарядити ваші пристрої, а також акумулятор SolarPowerBankможна так:
-від сонця,

- від комп'ютера,

-від мережі 220V.

Акумулятор має 2 виходи USB, і дозволяє заряджати два гаджета одночасно. Для контролю заряду / розряду батареї є LED індикатори на лицьовій панелі.
SolarPowerBank має вбудовану LED панель на задній частині корпусу, що складається з 12 світлодіодів і працює в 3 режимах - яскравий, середній і миготливий. Такий ліхтар виручить в темний час доби, а також може використовуватися як зовнішній спалах для фотопристроїв і створення ефектних Селфі.

Технічні характеристики:

Ємність вбудованої батареї 4500 мАг

Тип батареї: літій-полімерна

Вхідний струм / напруга: 1А / 5В

Вихідний порт: 2хUSB

Вихідний струм / напруга: 2 х 1А / 5В

Тип сонячної батареї: Монокристалічна

Вбудований індикатор заряду АКБЯскравість вбудованого LED ліхтаря: 2,4 Вт

1.3 Характеристики керамічних опалювальних приладів, використання яких передбачено проектом

Малюнок 3. Зовнішній вигляд керамічних опалювальних приладів

Найголовнішою відмінністю керамічних опалювальних приладів є симбіоз конвектора і інфрачервоного нагрівача. Між лицьовою і задньою панелями розташований тен. Лицьова панель, що представляє собою плоску гладку поверхню, виготовлена зі склокераміки. Тепловіддача цього матеріалу дуже висока, а пристрій радіатора додає керамічній панелі функцію інфрачервоного випромінювача. Задня панель, що розміщується навпроти склокерамічної лицьової панелі, вкрита теплоакумулюючим шаром, і також відбиває тепло всередину приміщення, але як конвектор.

Принцип роботи керамічних батарей опалення - конвекція повітря в природному вигляді в сукупності з інфрачервоним випромінюванням. Включений в електромережу радіатор нагрівається, пластини панелей віддають теплові калорії і інфрачервоні промені в повітря приміщення. Нагріте повітря піднімається вгору, більш холодне опускається вниз, таким чином відбувається обмін, насичуючи приміщення теплом.

Технічні характеристики керамічних батарей. Головною і характерною рисою керамічних батарей є їх теплова потужність. Розраховуючи потребу в теплі, приймають нормативну величину в 100 Вт теплової енергії на 1 м² площі приміщення при установці звичайних радіаторів, але якщо мова йде про керамічні, то нормативний показник становить 50вт / м², тобто економія становить 50%.

Малюнок 4. Принцип роботи керамічної батареї

Потужність енергоспоживання кераміки - 0,375 квт / годину при температурі нагріву + 80 ° C (для порівняння: масляний обігрівач бере 1,5-2 квт / год). При цьому розмір керамічної панелі 0,6 м х 0,6 м х 0,12 м. Одна панель вільно обігріє при відсутності інших джерел тепла площу в 10 м².

Керамічні радіатори в стандартному виконанні - білого або чорного кольору, але можливе оформлення лицьової частини у вигляді картини. Гарантується безпроблемна робота протягом 5 років. Такі опалювальні прилади не сушать повітря, зволожувач на батарею для них не потрібен, як для інших видів радіаторів.

Переваги керамічних обігрівачів Такої кількості плюсів немає ні у одного з видів нагрівачів:

економічність (вдвічі вигідніше масляних);
тепловий ефект відчувається швидко (температура пластин +80 ° C)
компактність;
можливість розмістити не тільки на стіні, але і на стелі;
стильний зовнішній вигляд;
НЕ висушують повітря;
абсолютна безпека (дозволені для дитячих установ);
працюють безшумно;
не відтворює запахів
оснащені терморегуляторами;
перевантаження в мережі не сприймають;
підійдуть і для житлових, і для офісних або інших приміщень;
при гарантії в 5 років термін служби - до 30 років;
виготовлені з екологічно чистих матеріалів.

Керамічні батареї здатні повністю замінити опалювальну систему житлового будинку або доповнити в будь-якій квартирі, недостатньо опалювальної, забезпечують комфортність проживання, при цьому не потрібно прокладати систему трубопроводів, заповнювати теплоносієм, купувати котел і оформляти дозвільні документи.

Підсумок : Підтверджено, що новітні моделі ефективних і економічних керамічних радіаторів дійсно перевершують всі попередні покоління опалювальних приладів. Компактні, придатні для кріплення і на стіни, і на стелі, швидко нагрівають повітря, укомплектовані терморегуляторами, керамічні радіатори здатні служити автономним опаленням житлового будинку і додатковим джерелом тепла при недостатньому обігріві квартири. Оформлені у вигляді картини, такі прилади прикрасять і доповнять інтер'єр житла, а економія електроенергії переважує остаточно чашу терезів на бік вибору цих якісних приладів опалення!!!

Облицювання і утеплення будинку

На першому етапі було виконано очищення поверхні будинку від пилу і бруду. Фасад будинку був утеплений пінопластовими плитами товщиною 1см. Поверхня була заґрунтована антибактеріальною грунтівкою глибокого проникнення. Був нанесений цементний розчин.

При оздобленні цоколя будинку йому була надана фактура каменю.

На фасаді будинку було виконано нанесення декоративної штукатурки.

Пофарбування було виконано водоемульсійною фасадною фарбою.

Підсумки проекту

Метою нашого проекту було створення макету будинку майбутнього, який є енергонезалежним, елементом енергетичного живлення якого є сонячні батареї. Автори проекту показали доцільність впровадження «сонячних технологій» в будівництві та побуті.

На прикладі невеликого приватного будинку було продемонстровано можливості його освітлення, опалення, забезпечення роботи необхідних електроприладів за допомогою сонячних батарей.

Вдалося показати зв'язок таких галузей народного господарства, як енергетика, будівництво, дизайн. Було висвітлено міжпредметні зв’язки спецтехнології електромонтажників з електротехнікою, кресленням, математикою, спецтехнологією будівельників.

Було доведено, що запропонований проект є енергозберігаючим!

А, головне, що у зв’язку з тотальною економією енергоносіїв, вважаємо впровадження цього проекту актуальним і для нашого навчального закладу!!!