Проект энергосберегающего дома: проекты, строительство энергоэффективных домов, пассивный дом, технология
что это, технологии, классы и строительство энергоэффективного дома
KNAUF Therm
07.07.2022
СОДЕРЖАНИЕ
1. Что такое энергосберегающий дом
2. Классы энергоэффективности
3. Преимущества энергосберегающих домов
4. Особенности строительства энергоэффективного дома
5. Энергосберегающие технологии
6. Как повысить энергоэффективность готового дома
7. Энергоэффективные дома в России
Этичное потребление — тренд, который не теряет своей актуальности в мире более 30 лет. В том числе он предполагает экономное использование ресурсов, например электроэнергии. Первые эксперименты со строительством зданий, расходующих меньше энергоресурсов, относятся еще к 1970-м. Сегодня такие дома повсеместно строят в Европе, США. Что такое энергосберегающий дом, можно ли сделать более энергоэффективным уже возведенную постройку — отвечаем на эти вопросы, а также рассказываем о зарубежном и российском опыте экостроительства.
Что такое энергоэффективный дом
Энергосберегающий, энергоэффективный, пассивный или «зеленый» дом — этими словами чаще всего обозначают постройки, спроектированные и возведенные так, что они надежно удерживают тепло внутри, при этом расходуют небольшое количество энергии. К энергосберегающим домам относят те, чьи теплопотери с одного квадратного метра ниже 50 кВт*ч/м2. У пассивного здания этот показатель не должен превышать 15 кВт*ч/м2. Такие результаты достигается за счет комплексной концепции строительства. Подробнее о технологиях расскажем ниже.
Первым энергоэффективным зданием принято считать дом, построенный в 1972 году в Манчестере. Кубическая форма здания обеспечивала минимальную поверхность внешних стен, при этом окна занимали всего 10% от общей площади. Таким образом теплопотери сильно сократились. При этом крыша дома была плоской и светлой, благодаря чему в жаркие дни строение не перегревалось, что снижало требования к вентиляции.
Концепции пассивного дома с конца 1980-х разрабатывали в Германии. В результате в 1996 году в Дармштадте был создан «Институт пассивного дома», занимающийся энергосберегающими технологиями.
Насколько эффективно постройка расходует ресурсы (электроэнергию и тепло), показывает коэффициент энергоэффективности. Класс энергоэффективности жилого дома принято обозначать латинскими буквами от A до E. При этом нормальными считаются дома класса C.
Здания класса A++ потребляют на 60% меньше энергии, чем дома C. Здания A+ экономят 50-60% ресурсов. Постройки А на 40-50% более энергоэффективны. Хозяева домов этих классов получают льготу по налогу на имущество на три года.
Строения B+ потребляют на 30-40% меньше энергии, здания B — на 15-30%.
C+ экономят 5-15%, а вот C- расходуют на 5-15% больше электричества и тепла.
Новые дома классов D (+15-50%) и E (+50% и более) не возводят. Их необходимо реконструировать или сносить.
Отметим, что официально класс энергоэффективности не присваивается садовым домикам, а также объектам индивидуального жилищного строительства.
Классы энергоэффективности
Строительство энергоэффективного здания предполагает большее расходование финансовых ресурсов. Траты могут увеличиться на 10-20%. Однако вложения окупятся уже к концу первого десятилетия жизни в таком доме.
Выбирая энергоэффективный дом, вы получаете:
- полную или частичную независимость от центральных сетей (газо-, электроснабжения, водопровода),
- экономию энергоресурсов,
- комфортный микроклимат в помещениях,
- безопасность для здоровья жильцов,
- минимальное загрязнение окружающей среды.
Владельцы активных домов — тех, что вырабатывают энергию сверх того количества, которое необходимо для собственного использования, — могут продавать энергоресурсы.
Преимущества энергосберегающих домов
Энергоэффективный дом начинается с выбора земельного участка. Желательно, чтобы он был плоским, без перепадов высот. Если местность все-таки холмистая, это можно будет использовать при проектировании и строительстве водопровода.
Не менее важный этап — выбор основного материала. Могут быть использованы природные материалы, например дерево. Также активно применяют продукты, изготовленные из переработанного мусора. Например, в Германии из неорганических отходов производят бетон, металл, стекло специально для строительства энергоэффективных домов.
Энергосберегающее здание должно быть компактным, его стены — плоскими, без дополнительных ниш, эркеров и т.д. — так удастся избежать лишних мостиков холода, значит, тепло не будет уходить наружу. Плоской и светлой должна быть и крыша, благодаря чему не понадобится усиленное кондиционирование в летнее время.
Особенности строительства
Большая часть остекления дома должна приходиться на южную сторону. Это поможет сэкономить ресурсы для освещения комнат. Спальни хорошо располагать в восточном крыле дома, чтобы солнечный свет заряжал жильцов энергией по утрам, но не мешал отдыхать вечером. Также можно использовать солнечные трубы с зеркальной внутренней поверхностью, они ведут дневной свет с крыши в комнаты, где с помощью диффузора лучи «распыляются» по всему помещению. В северной части здания окна должны быть небольшими или отсутствовать вовсе. Хозяйственные постройки, не нуждающиеся в интенсивном освещении и отапливании, лучше планировать на северной стороне.
Пассивный дом должен быть утеплен со всех сторон — от крыши до фундамента. В результате получается герметичная постройка, не выпускающая тепло наружу. За приток свежего воздуха, как правило, отвечают специальные системы.
А теперь расскажем подробнее о технологиях, применяемых в строительстве пассивных зданий.
Как было сказано выше, энергоэффективный дом не должен выпускать тепло наружу. Герметичность постройки обеспечивает в том числе всесторонняя теплоизоляция. Чаще всего в качестве утеплителя используют каменную вату или пенополистирол. Например, универсальные пенополистирольные плиты
подходят для теплоизоляции стен по каркасной технологии, полов, кровли. Для утепления фасада используйте высокоэффективный
KNAUF Therm® Фасад.
Собирать теплоизоляционный «пирог» на фасадах, фундаменте рекомендовано снаружи, так точка росы переместится из стен на их внешнюю поверхность. Благодаря наружному утеплению стены в комнатах не будут отсыревать, можно будет не бояться появления плесени, грибка, различных болезнетворных микробов.
Предотвращает отсыревание и многослойность «пирога», в нем обязательно должны присутствовать гидроизоляционные, пароизоляционные пленки/составы.
Важно правильно подобрать толщину утеплителя. Она будет зависеть от климатической зоны, в которой ведется строительство. Специалисты рекомендуют использовать для энергоэффективных домов толстые слои теплоизоляционных материалов — от 20 сантиметров.
Энергосберегающие технологии
До 40% теплопотерь приходится на окна. Чтобы предотвратить утечку, устанавливают специальные стеклопакеты, заполненные инертным газом — его теплопроводность ниже, чем у кислорода, потому он препятствует охлаждению помещений. Также используют специальные селективные стекла, которые пропускают коротковолновое излучение, но не выпускают тепловое.
Помимо этого, предотвратит потери тепла тщательное утепление откосов пенополистиролом или другими современными материалами. На этапе проектирования, а затем и строительства необходимо достичь одинаковых теплопотерь через окна, ограждающие конструкции (стены, фундамент, крыша), вентиляционные проемы.
Чтобы в летнее время избежать перегрева комнат, выходящих на юг, необходимо спланировать посадки деревьев напротив окон. Зелень будет создавать тень, обеспечивающую прохладу.
Современные окна
Повсеместное утепление
ТОВАРЫ KNAUF THERM® ДЛЯ УТЕПЛЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО ДОМА
KNAUF THERM® ФАСАД
KNAUF THERM® ДОМ
В энергосберегающих домах применяют систему приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором. Как она работает? Нагретый воздух изнутри помещения выходит наружу, при этом оставляет в рекуператоре свое тепло. Холодный воздух с улицы обогревается этим теплом. Таким образом в дом проникает свежесть, но не холод. С помощью рекуператора можно забирать тепло не только у воздуха, но и у сточных вод, при этом нагревать жидкость для систем водоснабжения, отопления.
На крыше энергоэффективных зданий устанавливают солнечные коллекторы. По коллектору проходит жидкость, нагреваясь за счет солнечного излучения, она через теплообменник передает тепло воде, находящейся в баке-бойлере. Из бойлера жидкость поступает в системы отопления, водоснабжения. Если коллектор не справляется с нагревом воды до нужной температуры, можно установить в бак дополнительный электронагревательный элемент.
Для обогрева могут применяться тепловые насосы, использующие тепло из почвы или воздуха. Также в пассивных домах устанавливают биореакторы. Они работают на газе, который образуется за счет переработки сельхозотходов. Применяют и системы теплого инфракрасного пола.
Вентиляция с рекуператором
Отопление за счет солнечной энергии
К ним относятся известные многим солнечные батареи, ветрогенераторы. Помогают экономить выработанное для дома электричество светодиодные лампы, а также система «Умный дом». Последняя, например, с помощью датчиков присутствия определяет, есть ли в комнате люди, и выключают свет, когда он не нужен.
Идеальный источник влаги для коттеджа — это скважина, которая располагается прямо под домом и поставляет в системы водоснабжения грунтовые воды.
Альтернативные источники энергии
Водоснабжение за счет скважины
Замена окон на более современные, описанные нами выше, а также использование приточной вентиляции помогут снизить расход энергии.
Вышеперечисленные работы можно провести как в частном доме, так и в квартире.
Как повысить энергоэффективность готового дома
Спроектировать и построить энергосберегающий дом проще, чем переделывать готовое здание, однако возможно повысить его эффективность.
Необходимо начать со всестороннего утепления постройки. Для этого сначала с помощью тепловизора находят мостики холода, то есть места, через которые теплый воздух покидает помещения. Мостиками холода могут быть дверные, оконные проемы, участки кровли, примыкающие к стенам, стыки фундамента и стены, т.д. Еще один маркер промерзания — плесень. Если она образовалась в углу комнаты, скорее всего, там тоже расположен мостик холода. После обследования дома «слабые места» очищают, утепляют с применением подходящих материалов.
На сегодняшний день в России работает Институт пассивного дома, который занимается развитием и распространением этой технологии. Тем не менее, массовое строительство энергосберегающих зданий в нашей стране пока не развито. Застройщиков смущает увеличение трат, долгая окупаемость. Появление домов такого типа — скорее, частная инициатива. Энергоэффективные коттеджи можно встретить чаще, чем многоэтажки, построенные по европейским экологическим стандартам.
Первый пассивный дом в России был возведен в 2011 году. Двухэтажное здание в Москве, в районе Бутово, сделано с применением несъемной опалубки из вспененного полистирола и дополнительного утепления из неопора. Вслед за ним появились несколько демонстрационных жилых домов в Подмосковье, еще один образец построила ГК «Эколдолье» в Екатеринбурге.
Наиболее известный российский проект — это возведение в Сколково жилых, коммерческих и социальных построек, соответствующих международным стандартам BREEAM, Well и Fitwel.
Энергоэффективные дома в России
Поделиться статьей:
Читайте по этой теме
Что такое пассивный дом
Читайте дальше
Утепление фасада многоквартирного дома
что это, технологии, классы и строительство энергоэффективного дома
KNAUF Therm
07. 07.2022
СОДЕРЖАНИЕ
1. Что такое энергосберегающий дом
2. Классы энергоэффективности
3. Преимущества энергосберегающих домов
4. Особенности строительства энергоэффективного дома
5. Энергосберегающие технологии
6. Как повысить энергоэффективность готового дома
7. Энергоэффективные дома в России
Этичное потребление — тренд, который не теряет своей актуальности в мире более 30 лет. В том числе он предполагает экономное использование ресурсов, например электроэнергии. Первые эксперименты со строительством зданий, расходующих меньше энергоресурсов, относятся еще к 1970-м. Сегодня такие дома повсеместно строят в Европе, США. Что такое энергосберегающий дом, можно ли сделать более энергоэффективным уже возведенную постройку — отвечаем на эти вопросы, а также рассказываем о зарубежном и российском опыте экостроительства.
Что такое энергоэффективный дом
Энергосберегающий, энергоэффективный, пассивный или «зеленый» дом — этими словами чаще всего обозначают постройки, спроектированные и возведенные так, что они надежно удерживают тепло внутри, при этом расходуют небольшое количество энергии. К энергосберегающим домам относят те, чьи теплопотери с одного квадратного метра ниже 50 кВт*ч/м2. У пассивного здания этот показатель не должен превышать 15 кВт*ч/м2. Такие результаты достигается за счет комплексной концепции строительства. Подробнее о технологиях расскажем ниже.
Первым энергоэффективным зданием принято считать дом, построенный в 1972 году в Манчестере. Кубическая форма здания обеспечивала минимальную поверхность внешних стен, при этом окна занимали всего 10% от общей площади. Таким образом теплопотери сильно сократились. При этом крыша дома была плоской и светлой, благодаря чему в жаркие дни строение не перегревалось, что снижало требования к вентиляции.
Концепции пассивного дома с конца 1980-х разрабатывали в Германии. В результате в 1996 году в Дармштадте был создан «Институт пассивного дома», занимающийся энергосберегающими технологиями.
Насколько эффективно постройка расходует ресурсы (электроэнергию и тепло), показывает коэффициент энергоэффективности. Класс энергоэффективности жилого дома принято обозначать латинскими буквами от A до E. При этом нормальными считаются дома класса C.
Здания класса A++ потребляют на 60% меньше энергии, чем дома C. Здания A+ экономят 50-60% ресурсов. Постройки А на 40-50% более энергоэффективны. Хозяева домов этих классов получают льготу по налогу на имущество на три года.
Строения B+ потребляют на 30-40% меньше энергии, здания B — на 15-30%.
C+ экономят 5-15%, а вот C- расходуют на 5-15% больше электричества и тепла.
Новые дома классов D (+15-50%) и E (+50% и более) не возводят. Их необходимо реконструировать или сносить.
Отметим, что официально класс энергоэффективности не присваивается садовым домикам, а также объектам индивидуального жилищного строительства.
Классы энергоэффективности
Строительство энергоэффективного здания предполагает большее расходование финансовых ресурсов. Траты могут увеличиться на 10-20%. Однако вложения окупятся уже к концу первого десятилетия жизни в таком доме.
Выбирая энергоэффективный дом, вы получаете:
- полную или частичную независимость от центральных сетей (газо-, электроснабжения, водопровода),
- экономию энергоресурсов,
- комфортный микроклимат в помещениях,
- безопасность для здоровья жильцов,
- минимальное загрязнение окружающей среды.
Владельцы активных домов — тех, что вырабатывают энергию сверх того количества, которое необходимо для собственного использования, — могут продавать энергоресурсы.
Преимущества энергосберегающих домов
Энергоэффективный дом начинается с выбора земельного участка. Желательно, чтобы он был плоским, без перепадов высот. Если местность все-таки холмистая, это можно будет использовать при проектировании и строительстве водопровода.
Не менее важный этап — выбор основного материала. Могут быть использованы природные материалы, например дерево. Также активно применяют продукты, изготовленные из переработанного мусора. Например, в Германии из неорганических отходов производят бетон, металл, стекло специально для строительства энергоэффективных домов.
Энергосберегающее здание должно быть компактным, его стены — плоскими, без дополнительных ниш, эркеров и т.д. — так удастся избежать лишних мостиков холода, значит, тепло не будет уходить наружу. Плоской и светлой должна быть и крыша, благодаря чему не понадобится усиленное кондиционирование в летнее время.
Особенности строительства
Большая часть остекления дома должна приходиться на южную сторону. Это поможет сэкономить ресурсы для освещения комнат. Спальни хорошо располагать в восточном крыле дома, чтобы солнечный свет заряжал жильцов энергией по утрам, но не мешал отдыхать вечером. Также можно использовать солнечные трубы с зеркальной внутренней поверхностью, они ведут дневной свет с крыши в комнаты, где с помощью диффузора лучи «распыляются» по всему помещению. В северной части здания окна должны быть небольшими или отсутствовать вовсе. Хозяйственные постройки, не нуждающиеся в интенсивном освещении и отапливании, лучше планировать на северной стороне.
Пассивный дом должен быть утеплен со всех сторон — от крыши до фундамента. В результате получается герметичная постройка, не выпускающая тепло наружу. За приток свежего воздуха, как правило, отвечают специальные системы.
А теперь расскажем подробнее о технологиях, применяемых в строительстве пассивных зданий.
Как было сказано выше, энергоэффективный дом не должен выпускать тепло наружу. Герметичность постройки обеспечивает в том числе всесторонняя теплоизоляция. Чаще всего в качестве утеплителя используют каменную вату или пенополистирол. Например, универсальные пенополистирольные плиты
подходят для теплоизоляции стен по каркасной технологии, полов, кровли. Для утепления фасада используйте высокоэффективный
KNAUF Therm® Фасад.
Собирать теплоизоляционный «пирог» на фасадах, фундаменте рекомендовано снаружи, так точка росы переместится из стен на их внешнюю поверхность. Благодаря наружному утеплению стены в комнатах не будут отсыревать, можно будет не бояться появления плесени, грибка, различных болезнетворных микробов.
Предотвращает отсыревание и многослойность «пирога», в нем обязательно должны присутствовать гидроизоляционные, пароизоляционные пленки/составы.
Важно правильно подобрать толщину утеплителя. Она будет зависеть от климатической зоны, в которой ведется строительство. Специалисты рекомендуют использовать для энергоэффективных домов толстые слои теплоизоляционных материалов — от 20 сантиметров.
Энергосберегающие технологии
До 40% теплопотерь приходится на окна. Чтобы предотвратить утечку, устанавливают специальные стеклопакеты, заполненные инертным газом — его теплопроводность ниже, чем у кислорода, потому он препятствует охлаждению помещений. Также используют специальные селективные стекла, которые пропускают коротковолновое излучение, но не выпускают тепловое.
Помимо этого, предотвратит потери тепла тщательное утепление откосов пенополистиролом или другими современными материалами. На этапе проектирования, а затем и строительства необходимо достичь одинаковых теплопотерь через окна, ограждающие конструкции (стены, фундамент, крыша), вентиляционные проемы.
Чтобы в летнее время избежать перегрева комнат, выходящих на юг, необходимо спланировать посадки деревьев напротив окон. Зелень будет создавать тень, обеспечивающую прохладу.
Современные окна
Повсеместное утепление
ТОВАРЫ KNAUF THERM® ДЛЯ УТЕПЛЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО ДОМА
KNAUF THERM® ФАСАД
KNAUF THERM® ДОМ
В энергосберегающих домах применяют систему приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором. Как она работает? Нагретый воздух изнутри помещения выходит наружу, при этом оставляет в рекуператоре свое тепло. Холодный воздух с улицы обогревается этим теплом. Таким образом в дом проникает свежесть, но не холод. С помощью рекуператора можно забирать тепло не только у воздуха, но и у сточных вод, при этом нагревать жидкость для систем водоснабжения, отопления.
На крыше энергоэффективных зданий устанавливают солнечные коллекторы. По коллектору проходит жидкость, нагреваясь за счет солнечного излучения, она через теплообменник передает тепло воде, находящейся в баке-бойлере. Из бойлера жидкость поступает в системы отопления, водоснабжения. Если коллектор не справляется с нагревом воды до нужной температуры, можно установить в бак дополнительный электронагревательный элемент.
Для обогрева могут применяться тепловые насосы, использующие тепло из почвы или воздуха. Также в пассивных домах устанавливают биореакторы. Они работают на газе, который образуется за счет переработки сельхозотходов. Применяют и системы теплого инфракрасного пола.
Вентиляция с рекуператором
Отопление за счет солнечной энергии
К ним относятся известные многим солнечные батареи, ветрогенераторы. Помогают экономить выработанное для дома электричество светодиодные лампы, а также система «Умный дом». Последняя, например, с помощью датчиков присутствия определяет, есть ли в комнате люди, и выключают свет, когда он не нужен.
Идеальный источник влаги для коттеджа — это скважина, которая располагается прямо под домом и поставляет в системы водоснабжения грунтовые воды.
Альтернативные источники энергии
Водоснабжение за счет скважины
Замена окон на более современные, описанные нами выше, а также использование приточной вентиляции помогут снизить расход энергии.
Вышеперечисленные работы можно провести как в частном доме, так и в квартире.
Как повысить энергоэффективность готового дома
Спроектировать и построить энергосберегающий дом проще, чем переделывать готовое здание, однако возможно повысить его эффективность.
Необходимо начать со всестороннего утепления постройки. Для этого сначала с помощью тепловизора находят мостики холода, то есть места, через которые теплый воздух покидает помещения. Мостиками холода могут быть дверные, оконные проемы, участки кровли, примыкающие к стенам, стыки фундамента и стены, т.д. Еще один маркер промерзания — плесень. Если она образовалась в углу комнаты, скорее всего, там тоже расположен мостик холода. После обследования дома «слабые места» очищают, утепляют с применением подходящих материалов.
На сегодняшний день в России работает Институт пассивного дома, который занимается развитием и распространением этой технологии. Тем не менее, массовое строительство энергосберегающих зданий в нашей стране пока не развито. Застройщиков смущает увеличение трат, долгая окупаемость. Появление домов такого типа — скорее, частная инициатива. Энергоэффективные коттеджи можно встретить чаще, чем многоэтажки, построенные по европейским экологическим стандартам.
Первый пассивный дом в России был возведен в 2011 году. Двухэтажное здание в Москве, в районе Бутово, сделано с применением несъемной опалубки из вспененного полистирола и дополнительного утепления из неопора. Вслед за ним появились несколько демонстрационных жилых домов в Подмосковье, еще один образец построила ГК «Эколдолье» в Екатеринбурге.
Наиболее известный российский проект — это возведение в Сколково жилых, коммерческих и социальных построек, соответствующих международным стандартам BREEAM, Well и Fitwel.
Энергоэффективные дома в России
Поделиться статьей:
Читайте по этой теме
Что такое пассивный дом
Читайте дальше
Утепление фасада многоквартирного дома
Проектирование энергоэффективного дома — научные проекты
(973) 777 — 3113
info@miniscience. com
1059 Main Avenue
Clifton, NJ 07011
07:30 — 19:00
С понедельника.
123 456 789
Голдсмит Холл
Нью -Йорк, Нью -Йорк
07:30 — 19:00
с понедельника по пятницу
Введение: (начальное наблюдение)
с ограничениями Фосля топлива, которое в настоящее время является нашим основным источником энергии, ученые выдвинули множество различных идей в отношении производства и сохранения энергии. Несмотря на то, что были предложены тысячи идей, и многие из них реализуются сегодня, исследования в области энергосбережения по-прежнему остаются актуальной и полезной темой.
Цель этого проекта — стимулировать ваше творчество в создании новых планов и идей, которые помогут нам экономить энергию или получать энергию от солнца.
Сбор информации:
Узнайте об энергосбережении и возобновляемых источниках энергии. Читайте книги, журналы или спрашивайте профессионалов, которые могут знать, чтобы узнать о теплоизоляционных материалах и методах, используемых для сохранения энергии. Следите за тем, откуда вы получили информацию.
Ниже приведены примеры информации, которую вы можете найти.
Основы проектирования энергосбережения основаны на следующих фактах.
1. Солнце является крупнейшим источником энергии в нашей Солнечной системе. Солнечный свет можно собирать и концентрировать с помощью отражателей.
2. Черный цвет поглощает свет, а белый цвет отражает свет.
3. Вода обладает наибольшей удельной теплоемкостью и является идеальной жидкостью для хранения и передачи тепловой энергии.
Здесь описаны некоторые идеи по энергосбережению. Надеюсь, вы сможете придумать другие идеи:
1. Автоматизация занавеса: Занавес, который автоматически открывается для проникновения солнечного света и внешнего тепла и закрывается, чтобы сохранить внутреннее тепло и свет, когда это необходимо.
2. Двухцветные шторы: Слой шторы, обращенный к окну, может быть черным, чтобы поглощать солнечный свет и преобразовывать его в тепло. Слой шторы, обращенный к комнате, может быть белым, чтобы отражать внутренний свет и тепло.
3. Теплоизоляция: Теплоизоляционный материал, такой как стекловолокно, может быть установлен внутри стен для предотвращения потери тепла изнутри.
4. Сохранение тепла водой: Вода может храниться внутри стен для сохранения тепла.
5. Теплопоглощающая цветовая схема: Сторона дома, обращенная к солнцу, может быть окрашена в темный цвет для поглощения тепла.
Для каждой идеи, которая у вас есть, сделайте модель из картона, пенопласта, пенопласта или фанеры.
Используйте термометр, чтобы проверить влияние вашей конструкции на поглощение и удержание тепла.
Запишите свои данные в таблицу, чтобы показать уровень энергосбережения вашей конструкции.
Вопрос/Цель:
Целью этого проекта является разработка и испытание (эксперимент) новой технологии энергосбережения. В частности, я пытаюсь понять, как цвет дома может повлиять на скорость поглощения тепла.
Другие примеры:
В частности, я пытаюсь понять, как хранение воды в доме может повлиять на удержание тепла в доме.
В частности, я пытаюсь понять, как цвет штор может повлиять на поглощение и удержание тепла в доме.
Как видите, второе предложение зависит от вашего дизайна. Вам просто нужно предложить и протестировать один конструктивный фактор.
Идентификация переменных:
Когда вы думаете, что знаете, какие переменные могут быть задействованы, подумайте о способах изменения одной за раз. Если вы измените более одного за раз, вы не будете знать, какая переменная вызывает ваше наблюдение. Иногда переменные связаны и работают вместе, чтобы вызвать что-то. Сначала попробуйте выбрать переменные, которые, по вашему мнению, действуют независимо друг от друга.
Независимая переменная — цвет дома. Зависимой переменной является температура воздуха в доме. Контролируемыми переменными являются солнечный свет, ветер и экспериментальные процедуры.
Гипотеза:
На основе собранной информации сделайте обоснованное предположение о том, какие факторы влияют на систему, с которой вы работаете. Идентификация переменных необходима, прежде чем вы сможете выдвинуть гипотезу.
Дом темного цвета поглощает больше солнечного света и преобразует его в тепло. Белый цвет внутри дома также может способствовать сохранению тепла.
Учтите, что вы можете выдвинуть другую гипотезу, основанную на первоначальном вопросе. Мой первоначальный вопрос был: «Как цвет дома влияет на скорость поглощения тепла?»
Схема эксперимента:
Спланируйте эксперимент для проверки каждой гипотезы. Составьте пошаговый список того, что вы будете делать, чтобы ответить на каждый вопрос. Этот список называется экспериментальной процедурой. Чтобы эксперимент дал ответы, которым можно доверять, он должен иметь «контроль». Контроль – это дополнительное экспериментальное испытание или прогон. Это отдельный эксперимент, проводимый точно так же, как и другие. Единственное отличие состоит в том, что никакие экспериментальные переменные не меняются. Элемент управления — это нейтральная «точка отсчета» для сравнения, которая позволяет вам увидеть, что делает изменение переменной, сравнивая ее с отсутствием изменения чего-либо. Надежные элементы управления иногда очень трудно разработать. Они могут быть самой сложной частью проекта. Без контроля вы не можете быть уверены, что изменение переменной вызывает ваши наблюдения. Серия экспериментов, включающая контроль, называется «контролируемым экспериментом».
Эксперимент 1:
Влияние цвета дома на поглощение тепла
Чтобы выяснить, как цвет дома влияет на скорость поглощения тепла, вы можете построить две модели домов двух разных цветов и проверить их внутреннюю температуру. в течение дня.
Процедура:
- Используйте простой пенопласт, фанеру или картон, чтобы построить две одинаковые модели домиков.
Только от вас зависит, как вы хотите делать свои модели домов.Вы можете просто использовать два одинаковых ящика и нарисовать на них двери и окна, чтобы он выглядел как дом. Вы также можете быть более изобретательными и вырезать окна и двери и закрыть окна целлофаном, чтобы имитировать очки. Пенопласт и пробковое дерево, доступные в магазинах для рукоделия, можно использовать для более профессионально выглядящих моделей.
- Установите комнатный термометр или пищевой термометр в каждом птичнике таким образом, чтобы колба или сенсорная часть термометра находилась внутри птичника, а его дисплейная часть оставалась снаружи. Убедитесь, что оба термометра показывают одинаковую температуру, когда они находятся рядом друг с другом при комнатной температуре.
- Покрасьте снаружи один дом черной или любой другой темной латексной краской. Латексная краска рекомендуется, потому что ее можно смыть водой до того, как она полностью высохнет. Например, вы используете воду, чтобы вымыть кисть, как только закончите рисовать.
- Покрасьте снаружи другой дом белой или латексной краской любого другого светлого цвета.
Подождите, пока все краски высохнут. - Солнечным утром поставьте оба дома снаружи на стол под солнцем и запишите начальную температуру в обоих домах.
- Повторяйте наблюдение и запись температуры каждые 30 минут в течение 2 часов после захода солнца.
- Используйте таблицу данных, чтобы нарисовать линейный график.
Ваша таблица данных может выглядеть так:
Время | Температура шланга светлого цвета | Температура темного цвета дома |
8:00 | ||
8:30 | ||
9:00 | ||
9:30 | ||
……. | ||
20:00 |
20:00 означает 20:00.
На рисунке показана очень простая модель дома до покраски дома снаружи.
Используйте модели домов, которые вы делаете, как часть вашей экспозиции.
Примечание:
Другие эксперименты Для других гипотез
Двухцветные занавески: Если вы считаете, что двухслойные занавески можно использовать для сохранения тепла, выполните следующие действия для вашего эксперимента:
Возьмите два куска хлопчатобумажной ткани, один белый, другой другие черные и сшейте их спиной к спине, чтобы получилась занавеска, одна сторона которой белая, а другая сторона черная. Размер шторы может быть около одного квадратного фута.
Постройте две модели домов объемом один кубический фут каждый или используйте две коробки примерно такого размера.
Вырежьте большое окно на одной из стен и закройте его листом прозрачного плексигласа.
Покрасьте обе коробки внутри и снаружи одной и той же светлой краской.
Повесьте занавеску на окно одного из двух домов черной стороной наружу.
Вставьте или закрепите термометр в каждом доме, чтобы вы могли считывать температуру внутри домов.
Поместите оба дома на улицу под солнце примерно на два часа так, чтобы окна были обращены к солнцу.
Записывайте температуру в обоих домах каждые 10 минут.
Удержание тепла водой: Если ваша гипотеза состоит в том, что вода может использоваться для сохранения тепла в течение дня и отдачи накопленного тепла ночью, вы можете использовать этот эксперимент:
Возьмите две одинаковые пластиковые бутылки и один пластиковый пакет, немного больше, чем одна из бутылок. Лучше всего для этого эксперимента использовать пластиковую бутылку черного или темного цвета. Вы также можете покрасить обе бутылки в черный цвет, если они уже не темного цвета.
Наполните пластиковый пакет водой, а затем поместите одну пустую пластиковую бутылку в пластиковый пакет, совместите края пакета с горлышком бутылки и оберните веревку вокруг пластика и горлышка бутылки, чтобы скрепить их. плотно. Таким образом, ваша пустая пластиковая бутылка окружена водой из пластикового пакета.
Вставьте по одному термометру в каждую пластиковую бутылку и закройте горлышко бутылки ватой.
Поместите обе пластиковые бутылки на улицу под солнце.
Проводите первоначальное наблюдение и дополнительные наблюдения каждые 30 минут в течение четырех часов и записывайте температуру.
Переместите обе бутылки в помещение, в холодное место и продолжайте наблюдение и запись каждые 30 минут в течение еще четырех часов.
Ожидается, что температура в бутылке с водой будет повышаться медленнее. Кроме того, температура будет падать медленнее, когда вы перемещаете бутылки в холодное место.
В реальном здании бассейн с водой может находиться в подвале. Окрашенные в черный цвет трубы или радиаторы на солнечной стороне здания могут поглощать тепло и нагревать содержащуюся в них воду. Нагретая вода легче, поэтому она будет двигаться вверх, вызывая постоянный поток воды. Нагретая вода будет стекать в бассейн, а холодная вода будет засасываться в трубы отопления.
Ночью вода в бассейне и трубы постепенно отдают накопленное тепло и согревают дом.
Не знаю, применялась ли когда-нибудь такая идея в реальном здании. Мне кажется, что это дорогая, но практичная идея.
Материалы и оборудование:
Подготовьте список материалов, которые вы фактически использовали для своего эксперимента, и запишите его в этом разделе вашего отчета.
Результаты эксперимента (наблюдение):
Эксперименты часто проводятся сериями. Можно провести серию экспериментов, каждый раз изменяя одну переменную на разную величину. Серия экспериментов состоит из отдельных экспериментальных «прогонов». Во время каждого прогона вы измеряете, насколько переменная повлияла на изучаемую систему. Для каждого прогона используется разная величина изменения переменной. Это приводит к разной реакции системы. Вы измеряете этот ответ или записываете данные в таблицу для этой цели. Это считается «необработанными данными», поскольку они еще не обработаны и не интерпретированы. Например, когда необработанные данные обрабатываются математически, они становятся результатами.
Расчеты:
Для этого проекта расчеты не требуются; однако, если вы делаете какие-либо расчеты, напишите свои расчеты с необходимыми комментариями в этом разделе вашего отчета.
Сводка результатов:
Подведите итог тому, что произошло. Это может быть в виде таблицы обработанных числовых данных или графиков. Это также может быть письменное изложение того, что произошло во время экспериментов.
На основе расчетов с использованием зарегистрированных данных составляются таблицы и графики. Изучая таблицы и графики, мы можем увидеть тенденции, которые говорят нам, как различные переменные влияют на наши наблюдения. На основании этих тенденций можно сделать выводы об изучаемой системе. Эти выводы помогают нам подтвердить или опровергнуть нашу первоначальную гипотезу. Часто математические уравнения можно составить из графиков. Эти уравнения позволяют нам предсказать, как изменение повлияет на систему, без необходимости проведения дополнительных экспериментов. Продвинутые уровни экспериментальной науки в значительной степени зависят от графического и математического анализа данных. На этом уровне наука становится еще более интересной и мощной.
Заключение:
Используя тенденции в ваших экспериментальных данных и ваших экспериментальных наблюдениях, попытайтесь ответить на ваши первоначальные вопросы. Верна ли ваша гипотеза? Настало время собрать воедино то, что произошло, и оценить проведенные вами эксперименты.
Связанные вопросы и ответы:
То, что вы узнали, может помочь вам ответить на другие вопросы. Многие вопросы связаны. Во время экспериментов у вас могло возникнуть несколько новых вопросов. Теперь вы можете понять или проверить то, что вы обнаружили при сборе информации для проекта. Вопросы ведут к большему количеству вопросов, которые приводят к дополнительным гипотезам, которые необходимо проверить.
Возможные ошибки:
Если вы не заметили ничего отличного от того, что произошло с вашим элементом управления, переменная, которую вы изменили, может не повлиять на исследуемую систему. Если вы не наблюдали последовательную, воспроизводимую тенденцию в вашей серии экспериментальных запусков, возможно, экспериментальные ошибки повлияли на ваши результаты. Первое, что нужно проверить, это то, как вы делаете свои измерения. Является ли метод измерения сомнительным или ненадежным? Возможно, вы неправильно читаете показания весов, или, возможно, измерительный прибор работает хаотично.
Если вы обнаружите, что ошибки эксперимента влияют на ваши результаты, тщательно переосмыслите план своих экспериментов. Просмотрите каждый шаг процедуры, чтобы найти источники потенциальных ошибок. Если возможно, попросите ученого просмотреть процедуру вместе с вами. Иногда автор эксперимента может упустить очевидное.
Ссылки:
Список ссылок
Министерство энергетики США
Энергосбережение дома: ENERGY STAR
!
!
Платформа My ENERGY STAR и онлайн-инструмент ENERGY STAR Home Advisor перестанут работать в апреле, и пользователи больше не смогут получить доступ к своим учетным записям с 1 мая 2023 года.
Для получения дополнительной информации см. раздел Home Advisor Details.
- Дом
- Энергосбережение дома
Критерий для измерения энергии в доме
Начать!
Используйте этот инструмент, чтобы увидеть, насколько энергопотребление вашего дома выше по сравнению с аналогичными домами
ENERGY STAR Домашний советник
Используйте этот инструмент для оценки вашего дома и получения индивидуальных рекомендаций по повышению энергоэффективности
Пообещайте сегодня принять меры по энергосбережению в вашем доме, которые сократят выбросы парниковых газов и помогут защитить нашу планету завтра и навсегда.
Присоединяйтесь к движению
Центр знаний по бытовой энергетике
Ремонт дома
Герметизация и изоляция
- Выберите свой проект: определите проблему исправить
- Для производителей и подрядчиков изоляции
- Часто задаваемые вопросы
Отопление и охлаждение
- Как обслуживать вашу систему
- Найти квалифицированного подрядчика
- Узнайте о качественной установке ОВКВ
- Часто задаваемые вопросы
Домашняя производительность с ENERGY STAR
- Найдите программу рядом с вами
- Ресурсы для подрядчиков
- Ресурсы для спонсоров
Товары
Бытовая техника
- Одежда Шайбы
- Осушители
- Посудомоечные машины
Электроника
- Аудио/видео
- Аккумуляторный Телефоны
- Телевизионные приставки и кабельные коробки
Освещение
- Декоративное освещение Струны
- Потолочные вентиляторы
- Лампочки
Посетите Центр знаний
Моя ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЗВЕЗДА
Наблюдайте, как ваши сбережения и результаты складываются.