Исследовательская работа виды отопления
Цели работы: Выявить преимущества и недостатки каждого из видов отопительной системы. Определить, чем выгоднее отапливать частный дом: газом или электричеством?
Задачи: Исследовать на примере одного из домов плюсы и минусы отопления газом и электричеством
Объект исследования: сравнение электрического и газового отопления частного дома
Предмет исследования: отопительные системы: газовая и электрическая
Методы исследования: теоретический−изучение различных видов отопительных систем. Практический−произведение расчетов тепловых потерь, затрат на газ и электроэнергию, сравнительный анализ двух видов отопления с элементами моделирования ситуации
Научная гипотеза: если выявить наиболее экономичный способ обогрева жилья, то можно значительно уменьшить затраты на потребляемое тепло, в этом заключается и актуальность нашей работы
Содержание
1.Тезисы: Сравнение видов отопления частного дома. Проблема выбора отопительной системы………………………………………………………2
3. 1.Теоретическая часть
1.1. Выбор отопительной системы……………………..5
1.3. Электрическое отопление………………………….6
4. 2.Практическая часть
2.1. Опрос респондентов………………………………..6
2.2. Сравнительный анализ двух видов отопления……6
2.3. Расчет тепловых потерь домом…………………….7
2.4.Определение основных потерь теплоты через
стены, потолок и пол……………………………………8
2.6. Расчет теплопотерь с помощью online-программ..9
2.7. Расчет расхода электроэнергии…………………..10
2.8. Расчет расхода газа при газовом отоплении…….10
2.9. Расчет капитальных затрат……………………….11
2.9.1. Расчет эксплуатационных затрат………………11
2.9.2. Расчет затрат на газ (электроэнергию)………. 11
2.9.3. Расчет реальных затрат отдельных семей на газ (электроэнергию)………………………………………12
6. Используемая литература………………………………………………….14
Уютнейшая вещь керосиновая лампа,
но я предпочитаю электричество.
Введение
Меж лесов и холмов в башкирской глубинке в далеком 18 веке возник наш поселок, поселок Нижнетроицкий, ныне переименованный в село. Суровые и продолжительные зимы с пушистыми сугробами, поздние весны, жаркие лета и дождливые осени, всё это свойственно для нашей местности. Зимой средняя температура воздуха составляет минус 20 градусов по Цельсию. В морозный день, после длительной прогулки приятно зайти в теплехонький дом, приложить замерзшие руки к батарее и наслаждаться ощущением тепла и спокойствия. Но вот проблема: подача тепла в дом осуществляется при помощи отопительной системы. Чем выгоднее и эффективнее всего осуществлять обогрев жилья, в этом стоит разобраться.
В селе Нижнетроицкий 1583 частных дома, из них -1578 отапливаются газом, 4 дома– дровами, и лишь в одном доме установлена электрическая отопительная система. Оказалось, что только семья Гумеровых использует электроэнергию в качестве основного источника тепла. Бурная дискуссия разыгралась на одном из уроков физики по поводу правильности их выбора, которая впоследствии и дала импульс для выполнения данной исследовательской работы.
Цели работы: Выявить преимущества и недостатки каждого из видов отопительной системы. Определить, чем выгоднее отапливать частный дом: газом или электричеством?
Задачи: Исследовать на примере одного из домов плюсы и минусы отопления газом и электричеством
Объект исследования: сравнение электрического и газового отопления частного дома
Предмет исследования: отопительные системы: газовая и электрическая
Методы исследования: теоретический−изучение различных видов отопительных систем. Практический−произведение расчетов тепловых потерь, затрат на газ и электроэнергию, сравнительный анализ двух видов отопления с элементами моделирования ситуации
Научная гипотеза: если выявить наиболее экономичный способ обогрева жилья, то можно значительно уменьшить затраты на потребляемое тепло, в этом заключается и актуальность нашей работы
1.Теоретическая часть
1.1. Выбор отопительной системы
Хозяин дома, несомненно, задумывается над тем, как обогреть свое жилище. Существует множество вариантов, но более приемлемыми из всех имеющихся являются электрическое и газовое отопления. Здесь-то и возникает ряд вопросов. Во-первых, отопление жилья является очень затратным делом, так как любой двор существует отдельно, не подключаясь к центральной отопительной системе. Во-вторых, выбирать вид отопительной системы необходимо еще в момент составления проекта дома, так как в некоторых случаях по требованиям безопасности следует определить заранее места расположения технических установок. Так, давайте же, разберемся подробнее, что представляет собой газовое и электрическое отопления.
1.2.Газовое отопление
Прежде чем устанавливать оборудование, работающее на природном газе, необходимо получить разрешение службы Газтехнадзора! Для получения разрешения нужно составлять проекты, договора и собирать много различных справок. Установить систему самостоятельно – категорически запрещено, потому что такие работы должны выполнять службы со специальным разрешением и сертификатом. Монтаж проходит в несколько этапов. Сначала нужно установить котельное оборудование. Затем идет монтаж магистрали, а также отопительных стояков. Важный этап — это установка регулирующей аппаратуры и контролирующей автоматики. В заключение проводится пусконаладочная работа и испытания системы в разных режимах.
1.3Электрическое отопление
В отличие от газового отопления электрическое не требует вмешательства специалиста, поэтому монтаж электрических систем может выполнить самостоятельно каждый, кто разбирается в электрике. Монтаж необходим для обеспечения работы нагревательных приборов−конвекторов. Принцип работы конвектора основан на естественной конвекции воздуха, который поступает из нижних и боковых отверстий, затем, после прохождения через нагревательный элемент, нагревается и выходит через отверстия, расположенные на лицевой панели конвектора. КПД обогревателя достигает 98% благодаря тому, что практически вся энергия идет на разогрев помещения.
2.Практическая часть
2.1. Опрос респондентов
Мы провели опрос населения в возрасте от 13 до 60 лет, проживающего в частных домах нашего села. Вот один из вопросов: «Чем, по Вашему мнению, выгоднее всего отапливать дом?» Результаты таковы, что независимо от возраста, население отдает предпочтение газовой системе отопления (см. приложение 1,2 «Результаты опроса населения»).
2.2. Сравнительный анализ двух видов отопления
Для сравнительного анализа двух видов отопления нам необходимо иметь два дома, построенных из схожего материала, равных по площади, с одинаковыми условиями проживания. Найти два абсолютно похожих дома оказалось невозможно, поэтому за образец мы взяли один жилой дом – дом Гумерова Равиля.
Из курса теплотехники известно, что для обеспечения нормальной работы отопительной системы необходимо, чтобы тепловая мощность отопления была равна мощности тепловых потерь, поэтому в нашей работе необходимо рассчитать тепловые потери домом (ссылка 1).
2.3.Расчет тепловых потерь домом.
Исходные данные для расчета: размеры дома13×10×2,5м, средняя температура воздуха снаружи за отопительный сезон -20ºС., температура внутри помещения +24ºС. Для расчета мощности тепловых потерь нам понадобилась помощь специалиста в этой области, выпускника Башкирского государственного аграрного университета Гумерова Рамиля Равиловича (папы Равиля). При расчете тепловых потерь ФОГР (Вт) помещением, учитываются основные тепловые потери Ф через строительные конструкции помещения и добавочные теплопотериФДОБ (ссылка 2)
Основные потери теплоты через отдельные ограждения
, где А – площадь ограждения, м 2 ; (2)
tВи tН – расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха, ºС;RО – общее сопротивление теплопередачи, (м 2 ºС)/Вт;n –поправочный коэффициент к расчетной разнице температур..Общее сопротивление теплопередачи наружных ограждений вычислим по формуле: ,(3) где RВ – термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения;− сумма термических сопротивлений теплопроводности отдельных слоев ограждения толщиной δ, теплопроводностью λ, Вт/(мºС).
RН – термическое сопротивление теплоотдачи наружной поверхности ограждения.
2.4.Определим основные потери теплоты через стены
1 — штукатурка δ1 = 0,03 м, λ1 = 0,076 Вт/(м 2 ºС).
2 — Пенопласт δ2 = 0,1 м, λ2 = 0,047 Вт/(м 2 ºС).
3 – керамзитные блоки δ3 = 0,2м,λ3=0,8Вт/(м 2 ºС).
4 — штукатурка δ4 = 0,03 м, λ4 = 0,076 Вт/(м 2 ºС).
Рисунок 1. Схема разбивки стены на слои
Основные потери теплоты через стены составят
Вт, где А = 115 м 2
Расчет теплопотерь через полы, расположенные на грунте или на лагах, определяются по зонам-полосам шириной 2 м, параллельным наружным стенам.
где R1 = 2,15 (м 2. К)/Вт; R2 = 4,3(м 2. К)/Вт; R3 = 8,6 (м 2. К)/Вт — термические сопротивления отдельных зон пола;A1, А2, А3 – площади соответственно 1, 2, 3 зон полос, м 2 ;
Рис. 2. Схема разбивки пола на зоны для дома
Теплопотери через пол составляютВт
Определим основные потери теплоты через потолок: 1 –минвата δ1 = 0,2 м, λ1 = 0,06Вт/(м 2 ºС);2 -доска , δ2 = 0,03 м, λ2 = 0,29 Вт/(м 2 ºС);
3 –фольгаизолон δ3 = 0,005 м, λ3 = 0,03 Вт/(м 2 ºС);.4 –гипсокартонδ4 = 0,01 м, λ4 = 0,23 Вт/(м 2 ºС).
Рис.3. Схема разбивки потолка на слои
Сопротивление теплопередачи потолка составляет
где RВ = 0,115 м 2 ºС/Вт;RН = 0,086 м 2 ºС/Вт.
Основные потери теплоты через потолок составят
Вт, гдеА = 130 м 2, n = 1 – для потолка, выходящего на чердак. Таким образом, основные теплопотери составляют Ф = ФСТ + ФПОЛ + ФПОТ = 1522 + 2384 + 1486 = 5392 Вт
2.5.Определение добавочных тепловых потерь
Добавочные теплопотери через наружные ограждения, двери и окна зависят от различных факторов и их значения исчисляют в долях от основных потерь. Добавочные теплопотери на нагревание наружного воздуха, проникающего через притворы окон, дверей и вентиляционных каналов (ФДОБ = ФИНФ), для зданий можно принимать в размере 30% от основных теплопотерь ссылка 2.)
ФИНФ = 0,3 · Ф = 0,3 · 5392 = 1618 Вт (5)
Таким образом, суммарные тепловые потери через ограждения составляют
ФОГР = 5392 + 1618 = 7010 Вт
Также необходимо учесть тепловыделения бытовых приборов, людей, которые по нормативам составляют 21 Вт на 1 м 2 площади пола.
Таким образом, тепловыделения в нашем жилом доме составляют
ФБЫТ = 21 · FП = 21 · 130 = 2730 Вт (6)
Таким образом, расчетная мощность отопления составляет
ФР = ФОГР – ФБЫТ = 7010 — 2730 = 4280 Вт (7)
2.6. Расчет теплопотерь с помощью online-программ
Если этот способ определения теплопотерь кажется вам сложным и недоступным, существует другой способ. Для самостоятельного расчёта можно воспользоваться оnline- программой для расчета теплопотерь. Мы воспользовались сайтомWWW.TEPLO-INFO.COM (ссылка 3). И вот наши результаты. Теплопотери через стены=1511Вт, потолок =1740Вт, через пол =2380Вт. Наши результаты оказались близки к тем, что были получены после ряда вычислений с помощью формул.
Мы убедились, что любой, кто планирует строительство дома,может без особых усилий рассчитать теплопотери при помощи online-программ.
2.7.Расчет расхода электроэнергии
К.п.д. электроконвекторов близко к 100%, так как происходит непосредственный нагрев воздуха нагревательным элементом. Небольшая часть мощности теряется в нагревательном элементе. Таким образом, к.п.д. конвектора составляет 98%.
Вт·ч = 4,36 кВт·ч (8)
2.8. Расчет расхода газа при газовом отоплении
Теперь представим, что в доме находится газовое отопление, и произведем расчеты. Современные газовые котлы имеют к.п.д. порядка 85-90%, а также к.п.д. системы отопления (трубы и радиаторы) составляет порядка 60%, таким образом, общий к.п.д. отопления составляет 65-70%.
Часовой расход газа для выбранного дома составит
= 35600 кДж/м 3 – низшая удельная теплота сгорания природного газа.
2.9.Расчет капитальных затрат
Капитальные затраты − это затраты на оборудование, монтаж и подключение. Это затраты, которые оплачиваются один раз и в полном объеме.
Исследовательская работа по физике
творческая работа учащихся по физике (9 класс) на тему
Исследовательская работа на тему «Виды отопления и их экономичность» была предствлена на районной научно-практической конференции школьников в 2015 году, заняла 2 место. В ней рассмотрены вопросы отопления жилых домов в нашем селе, их экономиччность.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
| Исследовательская работа учащегося | 1 МБ |
| Презентация к исследовательской работе | 2.38 МБ |
Предварительный просмотр:
Чтобы пользоваться предварительным просмотром создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Исследовательская работа по физике «Виды отопления и их экономичность» Выполнил учащийся 9 класса МБОУ « Шихобаловская основная общеобразовательная школа» Быковский Егор Руководитель :учитель физики Гофман Любовь Евгеньевна 2015 г.
Актуальность работы Тепловой комфорт в помещениях в холодное время года обеспечивается поддержанием определенной температуры воздуха в доме, температуры внутренней поверхности наружных ограждений и поверхности отопительных установок . Цель отопления — создание теплового комфорта в помещениях, т.е. тепловых условий, благоприятных для жизни и деятельности человека. В нашем селе на коммунальные услуги мы тратим большую сумму денег и не предполагаем, что это может обходиться гораздо дешевле.
Цель и задачи моей работы Как и чем отопить свой дом, чтобы он был максимально теплым, комфортным и экономичным? Цель работы: Выявить наиболее экономичный вид отопления дома. Задачи: 1) Рассчитать количество теплоты, которое необходимо для отопления: А. Двухкомнатной квартиры с центральным отоплением. Б. Дома с газовым отоплением. В. Дома с печным отоплением. 2) Выяснить оплату отопления за 6 месяцев. 3) Провести сравнительный анализ различных систем отопления. 4) Дать рекомендации по видам отопления.
Методы исследований 1. Изучение научной литературы. 2. Вывод формул. 3.Сравнительный анализ полученных результатов.
Системы отопления жилых помещений Тепловая сеть — это система соединенных между собой участников теплопроводов, по которым теплота с помощью теплоносителей (пара или горячей воды) транспортируется от источников к тепловым потребителям.
Виды отопления в селе В ходе выполнения работы я выяснил, что в нашем селе есть дома с индивидуальным отоплением(местные системы отопления)- 82 дома и централизованным отоплением- 16 многоквартирных домов и 9 общественных зданий.
Централизованное отопление села Шихобалова
Расчет количества теплоты для отопления жилых помещений 1.Рассчитаем объем и массу воздуха в 2-х комнатной квартире и доме: m = ρ V m =1,29кг/м 3 *54,2 м 2 *2,5 м=174,795 кг 2.Рассчитаем количество теплоты, которое необходимо для нагревания воздуха в помещении на 20°С: Q = cm Δt Q =1,01 кДж/кг*°С*174,795 кг*20°С= =3530859 Дж =84068,7 кал=0,00084 Гкал
Расчет количества теплоты для отопления жилых помещений 3.Рассчитаем количество топлива, необходимого для нагревания этой массы воздуха на 1 час: m = Q / q m (СН 4 )= 3530859 Дж/44 МДж/ кг= 0,08 кг m (дров)=3530859Дж/13 МДж/ кг= 0,27 кг 4.Рассчитаем количество необходимого топлива с учетом того, что отопительный сезон длится 6 месяцев: М(СН 4 )= 180 дней* 24 ч*0,08 кг=345,6 кг M (дров)= 180 дней*24 ч*0,27 кг=1166,4 кг
Расчет количества теплоты для отопления жилых помещений 5. Рассчитаем стоимость отопления за 6 месяцев: ц(СН 4 )= 4,24 руб/м 3 ; ц(дров)= 1500 руб/м 3 V (СН 4 )= 345,6 кг:0, 717кг/м 3 =482 м 3 V (дров)= 1166,4 кг: 650кг/м 3 =1,8 м 3 Цена (СН 4 ) = 2043,68 руб. Цена (дров) = 2700 руб.
Расчет количества теплоты для отопления жилых помещений 6. Оплата отопления за 6 месяцев отопительного периода: в двухкомнатной квартире панельного дома составляет 36546,24 руб в двухкомнатной квартире каменного дома составляет 36227,04 руб в деревянном доме с индивидуальным газовым отоплением- 3816 руб . в деревянном доме с печным отоплением-8000 руб.
За что же мы переплачиваем деньги? Куда же тратится тепловая энергия?
Теплопотери жилого помещения 1 . Зависимость энергосбережения от материала дома 2. Зависимость теплосохранения от оконных рам 3 . Зависимость энергосбережения от расположения дома от центральной котельной
Выводы из проделанной работы 1) при строительстве дома следует учитывать преимущества строительных материалов по теплосбережению , оконных рам по теплоизоляции; 2) проживающие в многоэтажных домах с центральным отоплением платят за отопление почти в 10 раз больше, чем в частных домах с газовым отоплением. Это можно объяснить, что они оплачивают все тепловые потери в теплосетях. Для снижения потерь тепла следует сокращать по возможности протяженность тепловых сетей, отдавая предпочтение подземным тепловым сетям, в идеале – индивидуальным(модульным) котельным, расположенным непосредственно в доме; 3) для снижения себестоимости и повышения энергосбережения ресурсов следует использовать экономически выгодное топливо – природный газ. Люди, живущие в частных домах с газовым отоплением платят за отопление меньше всего, из этого следует, что этот вид наиболее экономичен. А так же они в любой момент могут включить и отключить свою систему отопления в зависимости от погодных условий, идет экономия топлива . 4)данную исследовательскую работу можно использовать на уроках физики при изучении в 8 классе тем «Удельная теплоемкость», «Энергия топлива. Удельная теплота сгорания топлива», «Расчет количества теплоты в тепловых процессах», на факультативных занятиях по экологии при изучении темы «Энергосбережение».
Спасибо за внимание
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Данная работа является исследовательской. Цель данной работы: показать, что энергия является движущей силой жизнедеятельности человеческого организма. Задачи, решаемые в ходе исследовательской работы.
В статье описан опыт применения технологии учебных проектов в преподавании физики в сельской школе. Приведены аргументы в пользу данной педагогической технологии. Обоснован выбор тематики проект.
Одним из важных направлений в работе учителя физики является приобщение учащихся к исследовательской деятельности. Выполнение таких работ способствует более глубокому пониманию учебного материала, раз.
Представлены материалы иссследования по указанной теме. Прослеживается связь физики и музыки, а именно звуковые явления. Извлечение звуков музыкальных инструментов. Свойства звука, шкала громкости. .
ВведениеЯ выбрала именно эту тему для проекта, потому что физика и литература являются одними из моих любимых предметов, и потому что в различных литературных произведениях можно встретить описание фи.
С первого класса я посещаю танцевальный ансамбль «Калинка», в котором на протяжении нескольких лет познакомилась с танцами многих народов. Чтобы танец был красивым, необходимо затрачивать .
Исследовательская работа по физике на тему: «Приборы своими руками и простые опыты с ними» для 7 класса. Даннная исследовательская работа может быть использована как учителями, так и у.
