Энергосберегающие технологии в жилищно-коммунальном хозяйстве и строительстве
Автор: Андрюнькин Павел Сергеевич
Руководитель: Фадин Сергей Александрович
2016
Оглавление
Ведение
Основная часть
Выводы
Литература
Введение
Как известно, запасов пресной воды на Земле много, но они не безграничны. Особенно остро эта проблема стоит в Ставропольском и Краснодарском крае, Крыму и Средней Азии. В связи с этим учитель физики, после изучения темы «сообщающие сосуды», дал задачу, применить этот закон для экономии холодной воды в быту.
Актуальность этой проблемы состоит в том, что очень большое количество людей живет в этих краях и они испытывают дефицит в холодной воде.
Цель моей работы состоит в том, чтобы найти способ более экономного расходования холодной воды, что приведет к сбережению электроэнергии на добычу и транспортировку её к потребителю.
Основная часть
Я проанализировал, сколько холодной воды наша семья, состоящая из 4 человек, тратит воды на смывание унитаза в сутки. И получил следующее:
1.Количество посещений туалета в сутки - 20
2.Количество воды в сливном баке - 5л.
3.Всего необходимо воды в сутки - 100л.
4.Расход воды в туалете в месяц - 3000л.=3м3
5. Общий расход холодной воды в квартире в месяц по счетчику - 6м3
Вывод Половина объема холодной воды тратится на смывание унитаза.
Идея проекта состоит в том, что холодную воду, после использования в умывальнике, душе, ванне, вторично использовать для смывания унитаза, что приведет к экономии 50% холодной воды в нашей семье. Если рассмотреть этот вопрос в масштабах поселка, района, области, страны, то получится огромная цифра.
Расчеты показывают:
· Цена 1м3 холодной воды в нашей области 26рублей. Значит, наша семья может сэкономить 3м3*26руб.=78 руб.
· За водоотведение семья тратит 25рублей за 1м3 воды. Значит, на водоотведении можно сэкономить 75 рублей в месяц.
Итого: За месяц семья сэкономит примерно 150 рублей, а за год 150руб.*12 месяцев = 1800 рублей
Схема размещения сантехнических устройств: 1. Унитаз. 2. Бак-накопитель вторичной воды. 3. Канализация
Принцип работы:
Душевая кабина, ванна, раковины должны располагаться выше уровня унитаза на20 -30 см. Холодная вода после душа и т.д. попадает в бак-накопитель, расположенный под душем . По закону сообщающихся сосудов, холодная вода из бака накопителя, через клапан, самотеком попадает в унитаз, а затем в канализацию.
Вывод: Данная схема работает без затрат электроэнергии на перекачивание холодной воды и даёт экономию на одну семью 1800 рублей в год.
Пример второй
Как известно из курса физики в колебательном контуре существует:
1) Активное сопротивление
2) Индуктивное сопротивление
3) Ёмкостное сопротивление
Если взять контур, состоящий из конденсатора, катушки, резистора и подключить его к цепи переменного тока, то напряжение на резисторе совпадает по фазе с силой тока
,
,
Колебания напряжения на катушке индуктивности опережают по фазе колебания силы тока на ней на 90
,
,
Колебания напряжения на конденсаторе отстают по фазе от колебаний силы на ней на 90
),
,
Мгновенное напряжение на контуре равно сумме мгновенных напряжений на его элементах:
,
Амплитуду этого напряжения можно получить сложением на векторной диаграмме:
Сложение противоположных по направлению векторов и даёт вектор
Сложение этого вектора с вектором даёт вектор - амплитуду напряжения на контуре. Её можно найти из теоремы Пифагора:
,
Подставляя в это выражение значения амплитудыURmax; ULmax; UCmax, получаем:
,
Из этой формулы можно выразитьImax:
,
На основе этой формулы объясняется явление резонанса. Резонанс в колебательном контуре - это резкое возрастание амплитуды силы тока в нём. Это будет только в том случае, если значение знаменателя в последней формуле будет максимальным. При постоянстве активного сопротивления это случится только в том случае, когда , то есть при равенстве . Это равенство справедливо, если частота вынужденных колебаний совпадает с частотой собственных:
,
В таком случае возникает резонанс, и максимальный ток ограничивается только активным сопротивлением.
,
Анализируя закон Ома для цепи переменного тока, я прихожу к выводу, что максимальный ток будет при равенстве ёмкостного и индуктивного сопротивления. электроэнергия вода ток индуктивность
Для этого я взял катушку индуктивности (N=500 витков, d=0,5 мм) и присоединял конденсаторы к ней до тех пор, пока не наступил последовательный резонанс (С=60мкФ). Это контролировалось по максимальным показателям амперметра переменного тока.
В катушку я вставил сердечник, в виде железной трубки с прорезью (для уменьшения токов Фуко). Если включить схему в цепь переменного тока, то цепь будет находиться в состоянии резонанса, ток будет максимальным и магнитное поле также будет максимальным. Стержень втянется в катушку. При этом индуктивное сопротивление возрастет, резонанс нарушится, и стержень упадет вниз. В нижнем положении стержня резонанс восстановится, процесс повторится.
Можно вычислить КПД этого прибора:
,
,
Где mgh- это потенциальная энергия стержня, а IUt - это работа тока. m=0.88 кг, h=0.1м, g10м/c, I0.5А, U40B, t=0.01c. Подставим эти значения в формулу, получим:
,
Эту модель мы предлагаем применять в качестве швейной машинки, кузнечного молота, конвейера для отбивания мяса и в строительной индустрии для забивания свай при закладке дома.
Выводы
1. Вторичное использование холодной воды даёт большой экономический эффект ( до 50%).
2. Экономия получается и при водоотведении.
3. Ударный механизм значительно эффективнее, чем существующие тепловые, т.к. их кпд выше в двое и они не загрязняют атмосферу.
Литература
1. Вторичные энергоресурсы и энерготехнологическое комбинирование в промышленности. Учебник для ВУЗов./ Семененко А.А. Куперман Л.И. Романовский С.А. - Киев.: "Вища школа", 1979 г.
2. Клименко А.В. Гашо Е.Г. Проблемы повышения эффективности коммунальной энергетики на примере объектов ЖКХ ЦАО г.Москвы. // Теплоэнергетика. 2004. № 6. Самойлов М. В., Паневчик В. В., Ковалёв А. Н. Основы энергосбережения. Учебное пособие. Минск, БГЭУ, 2002 г.
3. Лисиенко В.Г. Щелоков Я.М. Хрестоматия по энергосбережению. Справочное издание. В 2-х книгах.- М.: «Теплоэнергетик», 2002. - 688 с.
4. Кузнецов Ю.Л. Справочник по экономии топливно-энергетических ресурсов.- К.: Техника, 1985 г.
5. Бушуев В.В. Троицкий А.А. Энергоэффективность и экономика России.// Энергия: техника, экономика, экология. 2004. № 5.
6. Башмаков И.А. Способность и готовность населения оплачивать жилищно-коммунальные услуги.// Вопросы экономики. 2004 г. № 4.
7. Аракелов В.Е. Кремер А.И. Методические вопросы экономии энергоресурсов. - М., Энергоатомиздат, 1990 г.
8. Тематический портал по энерго- и ресурсосбережению «Энергосовет», www.energosovet.ru