Межрегиональный молодежный инновационный форум «Инновации-2021»

Энергоэффективное отопление частного дома

Авторы: Монгуш В.У, Кысыыдак А.С,
ФГБОУ ВО "ТувГУ"
Видеоролик: https://www.youtube.com/watch?v=iY6jE95q-os&list=PL4ZbKKcAgqzuM4DJ03OdNDEiOTeIveGQS&index=8

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация проекта

Необходимость энергосбережения и снижения загрязнения окружающей среды заставляет нас искать новые альтернативные способы в решении вопроса теплоснабжения, например, использование энергии солнца. Данная работа направлена на изучение солнечных коллекторов как альтернативный способ получения тепла с целью повышения комфортных условий проживания сельских жителей и чабанов. В республике Тыва из всех доступных возобновляемых источников энергии экологичным и наиболее распространенным является солнечная энергетика. Территория республики по уровню солнечной инсоляции относится к числу ведущих регионов России, поэтому использование солнечных коллекторов для получения тепла является перспективным направлением. Обеспечение тепловой энергией всех жителей республики, энергосбережение и разработка энергоэффективных технологий является одной из актуальных задач на сегодняшний день. Научная новизна проекта заключается: в усовершенствовании традиционных технологий, применяющихся в отопительной системе; в оценке и прогнозе прихода тепловой энергии солнечного излучения, учитывающие местные климатические условия. Для этого: выполнено серия экспериментальных работ по установлению оптимальных материалов; получение данных по сравнительным технико-экономическим показателям различных материалов для энергоэффективного отопления; предложение и обоснование с учетом специфики решаемой проблемы новое устройство для энергоэффективного отопления для условий г. Кызыла и других подобных территорий. Производительность солнечного коллектора зависит от площади коллектора, т.е. от площади абсорбера и медных трубок. На площадь абсорбера влияют непосредственно размеры абсорбера, это ширина и высота. Абсорбером являются сами медные трубки, покрытые слоями битума, поэтому на площадь коллектора влияют длина и диаметр трубок. Чем больше трубок, тем больше площадь коллектора. Расстояние между трубками должно быть минимальным. Площадь коллектора сводится к определению количества тепла необходимого для системы, затем производится расчёт необходимого количества трубок. Толщина стекла должна быть минимальным, чтобы быть максимально светопроницаемым.

 

Описание проекта

Актуальность проекта

С наступлением холодного периода года и отопительного сезона Республика Тыва накрывается сильной сажей, и такая ситуация продолжается с сентября по март, что сказывается на экологической ситуации. В связи с этим использование устройств теплоснабжения за счет солнечной энергии является одним из эффективных, экологичных способов энергосбережения. Разрабатываемая модель солнечного коллектора позволяет реализовать простую и понятную методику нагрева воды. Для полноценной отладки установки и его эксплуатации необходимо произвести дополнительные исследования и определить реальность применения его на практике.

 

Цель проекта

Cоздание комфортных условий проживания человека вне зависимости от времени года, исследование эффективности использования солнечного коллектора для нагрева воды и получения тепла в климатических условиях Республики Тыва и других подобных территорий.

 

Ожидаемые (полученные) результаты 

- Получение солнечного коллектора с требуемыми параметрами в условиях республики Тыва и других подобных территориях. - Экономия затрат на получение тепловой энергии / снижение затрат на покупку угля за счет внедрения солнечного коллектора. - Оценка надежности работы устройства и коммерциализация продукта. В результате процесса разработки создан макет модели. Конструкция состоит из : прозрачного стекла, битумного покрытия и медных трубок в теплоизолирующем корпусе.

 

Описание сути инновационного проекта

Данный проект разработан для повышения комфортных условий проживания сельских жителей и чабанов. Обогрев или отопление жилого помещения разработанным устройством, можно использовать в частных домах, сельских населенных пунктах и чабанских стоянках. Республика Тыва является животноводческой, поэтому сельское население и чабаны зачастую лишены простых удобств, например, отсутствия централизованного отопления дома. Данная проблема еще усугубляется тем, что имеются места, где нет возможности заготовки дров и стоимость угля постоянно растет, особенно в отдаленных сельских населенных пунктах. Разработанное устройство является одним из способов решения проблемы, позволяющее обогреть жилое помещение, не используя электричество, дрова и уголь. Изготовление устройства является простым и недорогим. Определен имеющийся научно-технический задел по созданию оптимальной по расходам и максимально эффективной системы отопления для небольшого частного дома, используя альтернативные источники энергии; Исследованы возможности использования потенциала тепловой энергии солнечного излучения в Республике Тыва. Проанализированы источники литературы с целью поиска технического решения по увеличению эффективности конструкции солнечного коллектора. Спроектирован и собран макет лабораторной модели.

Текущая стадия проекта 

Создан лабораторный прототип (проведены имитационные испытания)

 

Эффективность проекта 

1.Усовершенствование традиционных технологий, применяющихся в отопительной системе; 2. Оценка и прогноз прихода тепловой энергии солнечного излучения, учитывающие местные климатические условия 3. Получение эффективного солнечного коллектора в условиях республики Тыва и других подобных территориях 4. Экономия затрат на получение тепловой энергии. 5. Надежность устройства. ;

 Наименование и краткое описание разработки (инновационного продукта / услуги), создаваемой в проекте

Описание разработки и ее потребительских качеств

Тип коллектора - плоский; Площадь коллектора – более 0,5 м2; Короб – короб состоит из фанеры; Абсорбер - битумное покрытие; Теплоноситель - вода или не замерзающая жидкость; Покрытие – стекло или оргстекло; Изоляция-фольгированный утеплитель. Производительность солнечного коллектора зависит от площади коллектора, т.е. от площади абсорбера и медных трубок. На площадь абсорбера влияют непосредственно размеры абсорбера, это ширина и высота. Абсорбером являются сами медные трубки, покрытые слоями битума, поэтому на площадь коллектора влияют длина и диаметр трубок. Чем больше трубок, тем больше площадь коллектора. Расстояние между трубками должно быть минимальным. Площадь коллектора сводится к определению количества тепла необходимого для системы, затем производится расчёт необходимого количества трубок. Толщина стекла должна быть минимальным, чтобы быть максимально светопроницаемым. Для снижения тепловых потерь светопрозрачный слой (стекло) размещается на некотором расстоянии от абсорбирующей поверхности, при этом воздушная прослойка между ними будет являться теплоизоляцией.

 

Назначение разработки

Обогрев помещения и получение горячего водоснабжения

 

Новизна и конкурентные преимущества презентуемой разработки в сравнении с аналогами

Внедрение инновационных технологий в отопление жилых и нежилых помещений, предназначенные для улучшения системы, ее показателей и комфортного проживания. Научная новизна проекта заключается: в усовершенствовании традиционных технологий, применяющихся в отопительной системе; в оценке и прогнозе прихода тепловой энергии солнечного излучения, учитывающие местные климатические условия. Для этого: выполнено серия экспериментальных работ по установлению оптимальных материалов; получение данных по сравнительным технико-экономическим показателям различных материалов для энергоэффективного отопления; предложение и обоснование с учетом специфики решаемой проблемы новое устройство для энергоэффективного отопления для условий г. Кызыла и других подобных территорий; разработка и утверждение «Технологический регламент энергоэффективного отопления частного дома на примере Республики Тыва)», который может быть принят для практической реализации министерством строительства и жилищно-коммунального хозяйства Республики Тыва.

 

Партнёры по реализации проекта 

1. ФГБОУ ВО "Тувинский государственный университет" 2. ООО МИП «Прогресс»

Объемы необходимых инвестиций, тыс. руб: 0