CC BY
3
I
SCIENCE TIME
I
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В ПРОЕКТИРОВАНИИ И ДИЗАЙНЕ СОВРЕМЕННЫХ ДОМОВ
Атаев Ыхлас Аманмаммедович, Туркменский государственный архитектурно-строительный институт, г. Ашхабад, Туркменистан
Толеков Атагелди, Туркменский государственный архитектурно-строительный институт, г. Ашхабад, Туркменистан Гурбанов Ширмурат Йылгынмурадович, Туркменский государственный архитектурно-строительный институт, г. Ашхабад, Туркменистан Бекдурдыев Гурбанназар Нургелдиевич, Туркменский государственный архитектурно-строительный институт, г. Ашхабад, Туркменистан
E-mail: merdan.shamyradov. [email protected]
* Аннотация. В данной работе рассматривается использование
возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в проектировании и дизайне современных домов. Описаны преимущества и недостатки использования ВИЭ, а также их влияние на энергоэффективность и экологичность жилых зданий. Представлены различные типы ВИЭ, которые могут быть интегрированы в дизайн дома, такие как солнечные панели, ветряные турбины, геотермальные системы и системы сбора дождевой воды. Анализируются технические и экономические аспекты использования ВИЭ, а также даются рекомендации по выбору оптимальных решений для конкретных климатических условий и потребностей домохозяйства. В работе также приводятся примеры реализации ВИЭ в проектах современных домов, демонстрирующие возможности и преимущества использования этих технологий.
Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, солнечная энергия, ветровая энергия, геотермальная энергия, энергоэффективность, устойчивое развитие.
Введение. В современном мире все больше внимания уделяется вопросам энергоэффективности и устойчивого развития. Одним из важнейших способов решения этих проблем является использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в проектировании и дизайне современных домов. ВИЭ - это источники энергии, которые не исчерпываются и не загрязняют окружающую среду. К ним относятся солнечная энергия, ветровая энергия, геотермальная энергия, биомасса и др. Основными видами альтернативных источников энергии является солнечная, ветровая, геотермальная, гидроэнергия и энергия получаемые из биомасс [1].
Солнечная энергия - один из самых распространенных ВИЭ. Солнечные фотоэлектрические панели преобразуют солнечный свет в электричество,
1 SCIENCE TIME 1
которое может использоваться для питания электроприборов и освещения дома. Солнечные коллекторы нагревают воду, которая может использоваться для отопления, горячего водоснабжения и других целей.
Ветровая энергия - еще один распространенный ВИЭ. Ветряные турбины преобразуют кинетическую энергию ветра в электричество. Ветровая энергия может быть использована как для питания дома, так и для продажи в энергосистему.
Геотермальная энергия - это тепло, которое содержится в земной коре. Тепловые насосы используют геотермальную энергию для отопления и охлаждения дома. Геотермальная энергия является надежным и экологически чистым источником энергии.
Биомасса - это органический материал, который может быть использован для отопления и приготовления пищи. К биомассе относятся дрова, пеллеты, щепа и др. Биомасса является возобновляемым источником энергии, но при ее использовании необходимо соблюдать меры по защите окружающей среды.
Результаты и обсуждение
Использование ВИЭ может быть экономически выгодным в долгосрочной перспективе. Хотя начальная стоимость установки ВИЭ может быть высокой, она может окупиться за счет снижения расходов на энергоснабжение. Использование ВИЭ имеет ряд экологических преимуществ. ВИЭ не загрязняют окружающую среду и не способствуют изменению климата.
Основные преимущества использования ВИЭ
1. Снижение энергопотребления и расходов на оплату коммунальных услуг. ВИЭ могут генерировать электричество и тепло для отопления и горячего водоснабжения, это значительно снижает зависимость от ископаемого топлива и коммунальных платежей.
2. Снижение выбросов парниковых газов. ВИЭ не производят выбросов С02, тем самым внося свой вклад в борьбу с изменением климата и улучшая общие экологические показатели зданий.
3. Повышение энергонезависимости. ВИЭ позволяют домам стать более автономными и менее зависимыми от централизованных энергосистем, что особенно актуально в удаленных районах.
Эстетика. ВИЭ могут стать стильным и современным элементом дизайна дома, подчеркивая его экологичность и инновационность.
Основные недостатки использования ВИЭ
I. Высокая начальная стоимость. Стоимость установки систем ВИЭ может быть выше, чем традиционных систем отопления и электроснабжения.
II. Переменчивость. Некоторые ВИЭ, такие как солнечная и ветровая энергия, зависят от погодных условий, что может привести к колебаниям в энергоснабжении.
III. Необходимость в дополнительных устройствах. Для хранения энергии, полученной от ВИЭ, могут потребоваться дополнительные устройства, такие как аккумуляторы.
ВИЭ могут стать стильным и современным элементом дизайна дома. Современные солнечные панели и ветряные турбины имеют привлекательный внешний вид и могут гармонично вписаться в архитектуру любого дома [3].
»
16
1 SCIENCE TIME 1
Важными направлениями в энергоэффективности дома является система охлаждения и отопления. В этом плане центральное значение имеет так называемые активные и пассивные дома [4]. Снижение потребления энергии не только позволяет экономить средства, но и имеет огромное значение для защиты окружающей среды. Пассивные дома, как один из самых передовых подходов к энергосбережению в строительстве, становятся все более популярными.
Пассивный дом - это здание, спроектированное и построенное таким образом, чтобы максимально использовать возобновляемые источники энергии и минимизировать потребность в отоплении, охлаждении и искусственном освещении. Это достигается за счет применения комплекса мер, включая:
Теплоизоляция: стены, крыша и окна пассивного дома имеют очень высокое сопротивление теплопередаче, что позволяет сохранить тепло зимой и прохладу летом.
Ориентация: дом ориентирован таким образом, чтобы максимально использовать солнечное тепло и свет.
Окна: используются энергоэффективные окна с тройным остеклением.
Система вентиляции: рекуперация тепла из отработанного воздуха позволяет свести к минимуму потери энергии.
Пассивные дома строятся во многих странах мира. В Европе лидерами по их количеству являются Германия, Австрия и Швейцария. В России также есть примеры строительства пассивных домов, например, в Москве, Санкт-Петербурге и Казани.
В проектировании пассивного дома огромное значение имеет использования различных солнечных панелей. Не менее важную роль играет их установка и дизайн, так как оно играет центральную роль энергоэффективности солнечных панелей. Солнечные панели становятся все более популярным выбором для домовладельцев, которые хотят сократить расходы на электроэнергию и стать более экологичными. При проектировании системы солнечных панелей для дома необходимо учитывать несколько факторов, таких как количество потребляемой энергии, площадь крыши и бюджет.
Существует два основных типа солнечных панелей: монокристаллические и поликристаллические. Монокристаллические панели более эффективны, но и дороже. Поликристаллические панели менее эффективны, но более доступны [2]. Одним из наиболее перспективных направлений в этой области является использование фотогальванических (ФГ) солнечных панелей для преобразования энергии солнечного света в электричество. Энергоэффективность ФГ панелей определяется их коэффициентом полезного действия (КПД), который показывает, какой процент энергии солнечного света преобразуется в электричество. КПД современных ФГ панелей составляет от 15% до 22%.
Вторым видом является термальные солнечные батареи. Термальные солнечные панели, также известные как гелиоколлекторы, работают за счет поглощения солнечного излучения и преобразования его в тепловую энергию. Эта энергия может быть использована для различных целей, таких как:
Нагрев воды. Термальные панели могут использоваться для нагрева воды для бытовых нужд, отопления и даже для генерации пара.
1 SCIENCE TIME 1
Отопление и кондиционирование. Термальные панели могут использоваться для отопления помещений в холодное время года и для охлаждения - в летнее.
Промышленные процессы. Термальные панели могут использоваться для обеспечения тепловой энергией различных промышленных процессов.
Существует два основных типа термальных панелей: плоские и вакуумные.
Плоские панели. Плоские панели - это наиболее распространенный тип термальных панелей. Они состоят из абсорбера, покрытого селективным покрытием, которое поглощает солнечное излучение, но не отражает его. Абсорбер помещен в теплоизолированный корпус, который предотвращает потерю тепла.
Вакуумные панели. Вакуумные панели более эффективны, чем плоские, но и более дорогие. Они состоят из вакуумной трубки, в которой находится абсорбер. Вакуумная трубка предотвращает потерю тепла из абсорбера за счет теплопроводности и конвекции.
Размер системы солнечных панелей, необходимой для вашего дома, будет зависеть от количества потребляемой энергии. Солнечные панели должны быть установлены в месте, где они будут получать как можно больше прямого солнечного света. Это обычно означает установку их на крыше. Угол наклона солнечных панелей также важен для их эффективности. Идеальный угол наклона зависит от вашего географического положения.
Заключение. Использование ВИЭ в проектировании и дизайне современных домов является перспективным направлением развития. ВИЭ позволяют снизить расходы на энергоснабжение, сократить выбросы парниковых газов, повысить энергоэффективность дома и создать более комфортную и здоровую среду обитания.
Литература:
1. Маркова О. К. Архитектура малоэтажных жилых домов с использованием возобновляемых источников энергии. Учебное пособие. - М,: Полиграфия МАРХИ. - 2014.
2. Кауашев А.З., Исина А.З. Солнечная энергия как один из факторов проектирования энергоэффективных индивидуальных жилых домов // Актуальные научные исследования в современном мире. - 2020. - № 3-1. - С. 59.
3. Пивоварова А.С., Платонова С.В. Экологический дизайн в архитектурном проектировании // Наука и инновации в строительстве. - 2022. -С. 130-134.
4. Решетова М.В. Экологическая и техническая инженерия в современном дизайне // Проектная культура и качество жизни. - 2017. - № 7. - С. 65-77.
