Проєкт "Енергоефективний будиночок моєї мрії"

В рамках конкурсу винахідницьких проєктів «STEM idea» учню 5 класу вдалося реалізував творчий проєкт про енергоефективний будинок своєї мрії, створивши його макет завдяки моделюванню об’ємних геометричних фігур. В макеті будиночку мрії передбачені сонячні панелі і сонячний колектор, тепловий насос та навіть домашній вітрогенератор.

Докладніше про проєкт:

Перед створенням макету енергоефективного будинку в рамках дослідницького проєкту автор дослідив існуючі сучасні енергозберігаючі будівельні технології, альтернативні джерела енергії. Учень визначив доцільність переходу на альтернативні джерела енергії та актуальність зараз енергоефективних будинків в Україні.

Власним проєктом та прикладом здобувач освіти 5 класу намагається привернути увагу до будівництва і розвитку сучасних енергоефективних будинків, використання суспільством альтернативних джерел енергії. Навчальний проєкт зі створення моделі енергоефективного будинку виконаний за напрямком інженерний дизайн, моделювання та конструювання.

Зміст

Вступ
I. Актуальність енергоефективних будинків в Україні.
II. Вивчення засад енергоефективності на прикладі будиночку моєї мрії.
2.1 Фундамент
2.2 Стіни - CLD панелі
2.3 Енергозберігаючі вікна
2.4 Покрівля та сендвіч панелі.
2.5 Система вентиляції з рекуперацією.
III. Популярні альтернативні джерела енергії для дому.
3.1 Сонячні панелі.
3.2 Сонячний колектор.
3.3 Тепловий насос.
3.4 Домашній вітрогенератор.
IV. Інноваційні технології (розумні системи), прогнозування їх (технологій) енергозбереження та використання альтернативних джерел енергії.
V. Практична частина. Виготовлення макету будинку.
Висновок
Список використаних джерел.

Інтерес до проблем енергонезалежності, енергоефективності у мене проявився під час постійних блекаутів, підвищення цін за споживання електроенергії, газу, а також отримання постійного потоку інформації про альтернативні джерела енергії.

Тому, основна ідея smart - рішення проєкту полягає в тому, щоб привернути увагу до будівництва і розвитку сучасних енергоефективних будинків, встановлення використання альтернативних джерел енергії.

На основі ідеї, перед мною постало завдання проєкту: створити макет сучасного енергоефективного будинку моєї мрії з дослідженням сучасних енергозберігаючих будівельних технологій в житловому будівництві, доцільність переходу на альтернативні джерела енергії.

Мета проєкту: привернути увагу до будівництва сучасних енергоефективних будинків, до енергозбереження в побуті та розвитку альтернативних джерел енергії.

В ході реалізації проєкту створений макет сучасного енергоефективного будинку завдяки моделюванню об’ємних геометричних фігур. Будинок - двоповерховий, компактний, близько 180 кв.м (4 спальні, кухня, підсобні кімнати, гараж) з теплою водяною підлогою, сонячними панелями та сонячним колектором на даху, вітрогенератором.

Для виготовлення макету використав дерев’яну основу, картон та підручні засоби (бамбукові, палички, клейовий термопістолет, супер клей, фрагмент кабелю, клаптики тканини, папір).

У сучасному світі, де питання енергозбереження стає все більш актуальним, енергоефективні будинки набувають особливої популярності. Що таке енергоефективний будинок?

Енергоефективний будинок – це споруда, яка максимально зменшує споживання енергії для опалення, кондиціювання повітря та виробництва гарячої води, забезпечуючи при цьому комфортне проживання. В даному будинку зведені до мінімуму енерговитрати та енергоспоживання.

Перевага енергозберігаючого будинку полягає в тому, що висока теплова інерція у декілька разів вища, ніж у звичних будівель. Це збалансовує денну та нічну температуру та створює приємний клімат у приміщенні навіть у спекотне літо, вдається уникнути витоку тепла з будівель. Будинки мають чудову вентиляцію, тому там ніколи не буває надто волого чи сухо.

Сьогодні будівництво набирає обертів, воно буде ефективне і в період відновлення України, яка посідає друге місце за обсягами споживання енергії. [1]

Сучасні енергозберігаючі будинки – це правильно спроєктовані будинки відносно сторін світу, які мають добре ізольовану конструкцію, енергозберігаючі склопакети, достатньо сонячного освітлення, рекупераційну систему на обмін повітря, що дозволяє зберігати тепло в будинку та прохолоду влітку та значно зменшують витрати на опалення та кондиціювання повітря, використання альтернативних джерел енергії, повноцінної системи "Розумний дім". [2]

Під час постійних блекаутів, підвищення цін за споживання електроенергії, газу, а також отримання постійного потоку інформації про альтернативні джерела енергії питання вирішення проблем енергонезалежності та енергоефективності стало дуже актуальним в Україні.

Що робить будинок енергоефективним? Існує кілька ключових характеристик, на які варто звернути увагу при виборі або проектуванні такого житла. [5]

2.1. Фундамент

Фундамент - це цільна основа утеплена пінополістиролом, без підвалу, оскільки він забирає на себе багато витрат на обігрів. Зовнішнє утеплення фасаду потрібно опускати нижче глибини промерзання ґрунту. [2]

2.2. Стіни - CLD панелі

Герметичні стіни - виконані з CLT панелей - інноваційна технологія з швидким монтажем та високою енергоефективністю та має відмінні теплоізоляційні властивості. Без використання утеплювача деревина має високу теплопровідність та забезпечує комфортну терморегуляцію. [7]

2.3. Енергозберігаючі вікна

Великі вікна з двокамерним енергозберігаючим дво- і трьокамерним склопакетом зі спеціальним напиленням на склі, з повною відсутністю мостиків холоду. Силіконові або гумові ущільнювачі - найкращий вибір для енергоефективного будинку. [2]

2.4. Покрівля та сендвіч панелі

Покрівля має гарну звукоізоляцію, гідроізоляцію, теплоізоляцію. Сендвіч панелі - сучасний будматеріал, який містить і вогнестійкий утеплювач (поліуретан або мінвату). Не потребують додаткового утеплення. Вхідні двері з терморозривом захищають від холоду, стійкі до промерзання та корозії. [8]

2.5. Система вентиляції з рекуперацією

Система вентиляції з рекуперацією кожної кімнати - тепло приміщення не втрачає, подається свіже повітря, а це здоров’я мешканців. Це досягається за допомогою теплообмінника, який витягує тепло з відпрацьованого повітря, нагріває свіже повітря, що надходить ззовні, а відпрацьований викидає назовні. [7]

Також, важливо для ефективного використання енергії встановлення енергозберігаючих ламп, розеток, встановлення побутової техніки з низьким рівнем енерговитрати.

Отже, фактори, які впливають на енергоефективність, енергозбереження будинку:

• вибір ділянки, дивимся на південь;
• вибір матеріалів для будівництва;
• герметичність, теплоізоляція, компактність будинку;
• правильні вікна;
• вентиляція;
• енергозберігаюче освітлення та прилади;
• опалення;
• використання альтернативних джерел енергії;
• розумні системи управління будинком.

Альтернативні джерела енергії, що використовуються при будівництві:

• Сонячна енергія для опалення, підігріву води, отримання електрики (сонячні колектори, панелі).
• Енергія вітру для перетворення в електричну (вітрогенератори).
• Використання тепла землі, води для обігріву (теплові насоси).

Хочу зазначити, що на даху мого будиночку встановлені сонячні панелі, сонячний колектор, вітрогенератор - альтернативні джерела енергії.

3.1. Сонячні панелі

Сонячні панелі ( у мене це монокристалічні) генерують потоки електронів, цим виробляючи електроенергію для постачання нею приміщень, здатні функціонувати за будь-якої пори року та можливість накопичувати енергію, використовуючи панелі з акумулятором. [5]

3.2. Сонячний колектор

Сонячний колектор (друга назва “геліосистема – це джерело безкоштовної і екологічно чистої енергії. В запропонованому проєкті, нагрів гарячої води відбувається через сонячний колектор, який розміщений на даху будинку, а саме вакуумний сонячний колектор, який нагрівається, використовуючи енергію Сонця, таким чином подаючи тепло до приміщення. В часи відключення електроенергії важливо мати надійну альтернативу. [6]

3.3. Тепловий насос

Опалення реалізоване за рахунок водяної теплої підлоги на першому поверсі та системи кондиціювання повітря всього будинку, а також відбору тепла з ґрунту. Енергію для нагріву або охолодження насос витягує з землі. Для роботи теплового насоса потрібна лише електрика.

Центральним джерелом опалення в будинку є бак-акумулятор (накопичувальний бак), який накопичує тепло від різних приладів, що теплогенерують (сонячні колектори, теплові насоси, рекуператори тепла систем вентиляції). У цій ємності акумулюється надмірне тепло і потім перерозподіляється залежно від пріоритетності завдання. Замість радіаторів у енергоефективному будинку використовуються тепла водяна підлога, стіни. [2]

3.4. Домашній вітрогенератор

Вітрогенератори – як і сонячні панелі – працюють у парі з портативною зарядною станцією або акумулятором та інвертором. Вітрогенератори можна одночасно підключати до акумулятора разом із сонячними панелями. Актуально у місцях з частим відключенням електрики. [3]

Використання інноваційних технологій - розумні системи управління, що дозволяє не лише зменшити споживання енергії, а й керувати різними параметрами житла через мобільний додаток або голосовий інтерфейс.

Впровадження таких технологій дозволяє значно знизити споживання енергії та заощадити кошти. Такі інновації здатні перетворити звичайний будинок на ефективний та екологічно чистий простір.[9]

Кожен крок до енергоефективності – це крок до кращого майбутнього!

Для створення макету використані підручні засоби:

• клейовий термопістолет;
• бамбукові палички;
• картон, клей;
• дошка для ліплення;
• утеплювачі, ножиці;
• олівець, лінійка;
• фрагмент кабелю.

Двоповерховий будинок, розташований на освітленій ділянці, з урахуванням географічних напрямків.

Таким чином, в рамках винахідницького проєкту "Енергоефективний будиночок моєї мрії" ми зрозуміли, що комбінування різних видів установок для отримання екологічної електрики – це шлях до підвищення енергонезалежності та економічної стабільності.

Комфортний будинок – це енергоефективний будинок, покликаний берегти всі споживані ресурси, в тому числі не порушувати баланс між людиною і природою. Завдяки використанню сучасних технологій та матеріалів, які перераховані в проєкті, такі будинки зберігають тепло взимку та прохолоду влітку, що дозволяє зменшити енергоспоживання.

Енергоефективне житло – це реальна необхідність для правильного сімейного бюджету. Це заощадження своїх грошей (коштів) на споживанні, раціональне використання природньої енергії, природніх ресурсів!

1. Енергоефективні будинки: інвестиція у майбутнє URL.: https://akvilonpro.ua/ua/energosberezhenie/analiz-proektov-i-raschety/kak-proektiruetsya-energosberegayushhij-dom.html
2. Енергозберігаючий будинок: сучасні технології в житловому будівництві URL.: https://www.house-group.com.ua/energozberigayuchyj-budynok-suchasni-tehnologiyi-v-zhytlovomu-budivnytstvi/
3. Чи можуть «домашні» вітрогенератори стати альтернативою сонячним панелям взимку URL.: https://mind.ua/publications/20278850-chi-mozhut-domashni-vitrogeneratori-stati-alternativoyu-sonyachnim-panelyam-vzimku-cini-asortiment-p
4. Альтернативні види енергії для вашого дому URL.: https://vencon.ua/ua/articles/alternativnye-istochniki-energii-dlya-dom
5. Сонячний колектор для будинку: як це працює URL.: https://opalennya.in.ua/soniachnyi-kolektor-dlia-opalennia-budynku-iak-tse-pratsiuie/
6. Вентиляція з рекуперацією в приватному будинку URL.: https://teplosoft.com.ua/blog/ventilyaciya-z-rekuperacieyu-v-privatnomu-budinku
7. Сендвіч панелі для даху URL.:https://www.rozan.com.ua/about/korysni-statti/sendvich-paneli-dlia-dakhu/
8. Дерев’яні каркаси із застосуванням СLT технології URL.: https://usdm.com.ua/usdm-masters-clt/
9. Розумні системи енергозбереження URL.:https://landlord.ua/agrolife-en/rozumni-sistemi-energozberezhennya-yak-pratsyuyut-ta-sho-obrati-dlya-ashogo-domu/