Проекты

Сокращение тепловых потерь в системе ХВС и ГВС

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная физика» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Теплотехника
Авторы работы: ГБОУ Школа Марьина Роща имени В.Ф. Орлова
Предметы: Физика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 18−20 апреля 2019 года

Для уменьшения теплопотерь трубы облицовывают некими изоляторами тепла. С их помощью часть энергии не уходит в окружающую среду. Однако стоимость подобных материалов (например, пенополиуретана) очень высокая, а если учесть, что они должны быть по всей линии горячей трубы, то окажется, что стоимость стекловаты будет равна стоимости самой сети трубы. Поэтому гораздо целесообразнее использовать теплопотери в свою пользу.

Цель

Создать устройство для рационального расходования энергетических ресурсов и сокращения тепловых потерь в системе ХВС и ГВС.

Задачи

  1. Провести анализ актуальности прибора.
  2. Произвести расчёт тепловых потерь и выяснить, есть ли необходимость в дальнейшей разработке устройства.
  3. Для проведения расчёта провести необходимые измерения:
    • потока воды;
    • температуры воды.
  4. Произвести расчёт экономической выгоды.
  5. Создать 3D-модель и напечатать её. 

Описание

После изучения темы было предложено заменить две параллельно идущие независимо друг от друга трубы с холодной и горячей водой одной комбинированной. Суть состоит в том, что горячая труба будет находиться внутри холодной. За счёт этого основная часть теплопотерь будет идти на нагрев холодной воды.

Материалом для труб был выбран металлопластик. Основными его свойствами являются дешевизна и иммунитет к ржавчине. При высоких температурах пластиковые трубы начинают увеличиваться в длину, но в данной конструкции труба с холодной водой, омывающая трубу с горячей, компенсирует этот минус.

Из-за разных температурных сред следует выбрать разные материалы, но это проблематично, либо в принципе невозможно. Толщина стенки трубы с горячей водой должна быть в 1,5−2 раза больше, чем толщина стенки трубы с холодной водой, т. к. она испытывает большее давление.

Основным оппонентом металлопластику является полипропилен.

После создания идеи была сделана 3D-модель устройства. Трубы соединяются между собой пластиной, толщина которой равна толщине трубы с холодной водой.
Проводка под землёй ничем не отличается от обычной проводки, но происходит гораздо быстрее из-за уменьшения количества отдельных труб в 2 раза. Сборка осуществляется путём присоединения одного устройства к другому, после чего ставится накладка.

После была проведена оценка тепловых потерь трубы с горячей водой в окружающее воздушное пространство, а также выявлена экономическая выгода от использования устройства.

Результат

Результатом работы стал проект комбинированной трубы, который позволит рационального расходовать энергетические ресурсы, а также сократить тепловые потери в системе холодного и горячего водоснабжения.