XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Введение

Современный человек не может представить свою жизнь без комфортных помещений. Как искусственные, так и природные сооружения невозможно рассматривать, не учитывая инженерные системы. Появление направлений, таких как энергосбережение в архитектуре и строительстве, является ярким доказательством этого. Однако рассмотрение отдельных вопросов без комплексного анализа не может решить проблемы обеспечения комфортных условий высокого качества. Например, снижение температуры горячей воды в котлах может снизить расход топлива, но также требует увеличения площади нагревательных приборов, что влечет за собой дополнительные затраты.

Архитектура здания, его расположение и взаимодействие с соседними зданиями и строениями также имеют влияние на работу инженерных систем. Строительные конструкции, разнообразие систем по производству и передаче энергии, а также работа систем отопления, неравномерность поступлений и потерь тепла и влаги в самых помещениях требуют анализа с точки зрения комфорта и энергосбережения.

Разработка и исследование отопительных систем с учетом оценки параметров окружающей среды является актуальной темой в современном мире. В условиях растущей проблемы изменения климата и устойчивого развития, эффективная утилизация энергии и сокращение выбросов становятся все более важными задачами.

Отопительные системы играют ключевую роль в комфорте и здоровье людей, однако их энергоемкость и влияние на окружающую среду становятся все более заметными. Поэтому разработка и исследование новых технологий и систем отопления, учитывающих параметры окружающей среды, становятся необходимостью.

Рисунок 1 – пример системы отопления

В процессе разработки отопительных систем с учетом оценки параметров окружающей среды, возникают такие важные вопросы, как выбор источника энергии, эффективность системы и ее экологическая нагрузка. Например, использование возобновляемых источников энергии, таких как солнечная, геотермальная или биомасса, может существенно снизить негативное воздействие на окружающую среду. Кроме того, энергоэффективность системы, теплоизоляция зданий и оптимальное управление отоплением также играют важную роль в снижении потребления энергии и выбросов.

Исследования по разработке отопительных систем с учетом параметров окружающей среды позволяют получить информацию о наиболее эффективных и экологически безопасных подходов к обогреву зданий. Они также способствуют созданию новых технологий и инноваций, которые могут применяться в различных регионах с разными климатическими условиями.

В итоге, разработка и исследование отопительных систем с учетом оценки параметров окружающей среды представляют собой важную проблему современности. Они позволяют улучшить комфорт и энергетическую эффективность зданий, сократить выбросы и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду, при этом создавая устойчивые и энергоэффективные системы отопления.

Анализ различных типов отопительных систем:

1. Газовые системы:

- Преимущества: эффективность, низкая стоимость природного газа, возможность использования для отопления и горячего водоснабжения, надежность.

- Недостатки: требуют правильную установку и регулярное обслуживание, опасность утечки газа, отсутствие доступности газа в ряде регионов.

Рисунок 2 – газовая система отопления

2. Электрические системы:

- Преимущества: простота установки и эксплуатации, не требуется возможность подключения к газовой линии, маленький размер и отсутствие дымовых труб, безопасность.

- Недостатки: высокие эксплуатационные расходы (из-за высоких тарифов на электроэнергию), ограниченная мощность, высокая зависимость от стоимости электроэнергии.

Рисунок 3 – электрическая система отопления

3. Солнечные системы:

- Преимущества: экологически чистый источник энергии, позволяет снизить затраты на отопление, возможность установки солнечных коллекторов на крышу здания, долгий срок службы.

- Недостатки: зависимость от погодных условий (солнечной активности), высокие начальные инвестиционные затраты, необходимость в просторном месте для установки солнечных панелей.

Рисунок 4 – солнечная система отопления

В целом, выбор отопительной системы зависит от потребностей дома или коммерческого объекта, доступности топлива и энергии, стоимости эксплуатации и обслуживания, а также приоритетов с точки зрения удобства и экологичности. Каждая система имеет свои преимущества и недостатки, и необходимо проанализировать их, прежде чем принять решение об установке определенного типа отопительной системы.

Разработка и исследование отопительных систем с учетом оценки параметров окружающей среды могут иметь следующее влияние на экологию:

1. Энергоэффективность: Исследование отопительных систем с учетом окружающей среды может способствовать созданию более энергоэффективных систем отопления. Более эффективные системы отопления потребляют меньше энергии, что сокращает выбросы парниковых газов и других вредных веществ в атмосферу.

2. Использование возобновляемых источников энергии: Разработка отопительных систем, основанных на возобновляемых источниках энергии, таких как солнечная, ветровая или геотермальная энергия, может помочь сократить использование ископаемых топлив и снизить негативное влияние на окружающую среду.

3. Снижение выбросов: Исследование отопительных систем с учетом окружающей среды может помочь снизить выбросы вредных веществ, таких как оксиды азота и серы, а также токсичные газы, которые могут быть выделяемыми в результате сгорания топлива.

4. Улучшение качества воздуха в помещениях: Отопительные системы, разработанные с учетом оценки параметров окружающей среды, могут быть более безопасными и эффективными в использовании, что приводит к снижению выделения вредных веществ и токсинов внутри помещений. Это может улучшить качество воздуха внутри помещений и снизить риск возникновения аллергий и других заболеваний дыхательной системы.

5. Устойчивое использование ресурсов: Разработка отопительных систем с учетом окружающей среды может способствовать устойчивому использованию ресурсов, таким образом, сокращая затраты и ограничивая деградацию окружающей среды.

Оценка параметров окружающей среды и исследование отопительных систем с учетом экологических факторов имеют важное значение для создания более устойчивой и экологически безопасной отопительной системы, что способствует сохранению окружающей среды и гармоничному сосуществованию с ней.

Цель исследования

Основной целью данной работы является разработка новых отопительных систем, которые могут обеспечить комфортную температуру внутри помещений, при этом минимизируя негативное влияние на окружающую среду. Для достижения этой цели необходима оценка параметров окружающей среды, таких как температура, влажность, атмосферное давление и другие факторы, которые могут влиять на работу отопительных систем.

Материалы и методы исследования

Материалы и методы для разработки и исследования отопительных систем с учетом оценки параметров окружающей среды могут включать следующие этапы:

1. Изучение требований и стандартов: необходимо начать с изучения требований и стандартов, связанных с отопительными системами и температурными параметрами окружающей среды. Это может включать такие стандарты, как EN 12831 (отопление в зданиях), ISO 7730 (климатические условия для человеческого комфорта), EN 15251 (внутренний климат), а также национальные нормы и требования.

2. Измерение и анализ параметров окружающей среды: провести измерения и анализ параметров окружающей среды, которые могут влиять на работу отопительной системы. Это может включать измерение температурного режима, влажности, скорости ветра, теплового излучения и других факторов, которые могут оказывать влияние на эффективность отопления.

3. Математическое моделирование: использовать математические модели для моделирования работы отопительной системы с учетом параметров окружающей среды. Например, можно использовать программное обеспечение для теплотехнического расчета и моделирования, чтобы прогнозировать энергопотребление и комфортные условия в помещении в зависимости от различных входных параметров.

4. Экспериментальное тестирование: провести экспериментальное тестирование различных отопительных систем в различных условиях окружающей среды. Это может включать испытание различных типов оборудования, настройку параметров работы системы и оценку эффективности системы в разных условиях.

5. Анализ данных и оценка результатов: проанализировать полученные данные и оценить результаты исследования. Сравнить различные отопительные системы и определить их эффективность, комфортные условия и соответствие требованиям и стандартам по оценке параметров окружающей среды.

6. Разработка рекомендаций: основываясь на результаты исследования, разработать рекомендации по использованию и проектированию отопительных систем с учетом оценки параметров окружающей среды. Это могут быть рекомендации по выбору оптимальных режимов работы, оптимизации системы, использованию энергоэффективных технологий и т. д.

Все эти методы и этапы позволяют разработать и исследовать отопительные системы с учетом оценки параметров окружающей среды и оптимизировать их работу с целью снижения потребления энергии и повышения комфорта.

Заключение

В заключение, разработка и исследование отопительных систем с учетом оценки параметров окружающей среды являются важными задачами в современном обществе, направленными на снижение негативного влияния отопления на экологию и здоровье людей.

Оценка параметров окружающей среды позволяет определить оптимальные источники энергии для отопительных систем. Это может быть использование возобновляемых источников энергии, таких как солнечная, геотермальная или ветряная энергия, что снижает зависимость от нефтепродуктов и газа. Также важно учитывать энергетическую эффективность системы и потери тепла при передаче воздуха или воды.

Исследование отопительных систем с учетом оценки параметров окружающей среды позволяет улучшить эффективность системы, снизить выбросы вредных веществ в атмосферу, а также снизить расходы на отопление. Инновационные технологии, такие как «умные» системы управления, позволяют оптимизировать работу системы в зависимости от изменяющихся параметров окружающей среды, что способствует экономии ресурсов и сокращению загрязнения окружающей среды.

В итоге, разработка и исследование отопительных систем с учетом оценки параметров окружающей среды являются ключевыми задачами в сфере энергетики и экологии. Они позволяют улучшить качество жизни людей, снизить негативное влияние отопления на окружающую среду и способствуют устойчивому развитию общества.

Список литературы

1. Касьянова Ю. В., Розанов Е.В. Оценка параметров окружающей среды при разработке охлаждающих и отопительных систем // Экспертные системы. - 2020. - Т. 37. - №. 4. - С. 254-263.

2. Баранников А. И., Тимофеев А. И., Цаи Ю. В. Моделирование и оптимизация отопительных систем с учетом параметров окружающей среды // Термоэнергетика. - 2018. - №. 6. - С. 58-62.

3. Вербицкий В. А. Анализ и оценка параметров окружающей среды при проектировании отопительных систем // Вестник Московского государственного университета путей сообщения. - 2015. - №. 2. - С. 88-95.

4. Саратовцев П. Е., Морошкина Е. А., Мухин А. А. Оценка влияния параметров окружающей среды на эффективность отопительных систем // Известия вузов. Строительство. - 2013. - №. 12. - С. 118-126.

5. Ченг В.О. Разработка отопительных систем с учетом влияния окружающей среды: методология и практика // Здания и сооружения. - 2009. - №. 1. - С. 59-66.

6. Григорьев А. В., Котлованов В. А., Подковыркин Е. С. Оценка параметров окружающей среды при создании интеллектуальных отопительных систем // Автоматика и телемеханика. - 2007. - №. 7. - С. 70-77.

7. Тарасов Б. В., Пешехонов В. И., Петров К. В. Исследование влияния параметров окружающей среды на работу отопительных систем // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия: Машиностроение. - 2004. - №. 3. - С. 34-38.

Код для цитирования: Скопировать