технология

Подписаться на RSS

История изобретения геокупола (купольных конструкций)

Ричард Бакминстер Фуллер(англ. RichardBuckminsterFuller; 12 июля 1895 - 1 июля 1983) - американский архитектор, дизайнеринженер и изобретатель.

С 1947 года Фуллер разрабатывал пространственную конструкцию «геодезического купола» представляющего собой полусферу, собранную из тетраэдро. Геодезические купола принесли Фуллеру международное признание (в 1959 году для Американской национальной выставки в Москве был построен «золотой купол»,  в 1967 году - павильон США на Всемирной выставке в Монреале). 

Фуллер преподавал в Университете Южного Иллинойса с  1959 по 1970 в Школе искусства и дизайна.

В 1965 году Фуллер открыл Мировое десятилетие научного дизайна

(с 1965 по 1975) на встрече Международного союза архитекторов в Париже. Десятилетие было, по его собственным словам, посвящено применению принципов науки

к решению проблем человечества.

Источник: Википедия

Геодезический купол это

(Геокупол, геодом) сферическое архитектурное сооружение, собранное из стержней, образующих геодезическую структуру, благодаря которой сооружение в целом обладает хорошими несущими качествами. Геодезичес-кий купол является несущей сетчатой оболочкой. Форма купола образуется благодаря особому соединению балок в каждом узле сходятся ребра слегка различной длины, которые в целом образуют многогранник, близкий по форме к сегменту сферы.

Частота деления геокупола:

Количество деталей (детализация), формирующих поверхность купола, называется плотностью или частотой деления сферы геодезическими линиями (триангуляция). Обозначают данную константу конкретного геокупола латинской буквой «V»

Источник: Геосота

Преимущества технологии строительства геокупола

1.Эффективность:

Геодезический купол известен с давних времен как особо прочная конструкция на грамм используемого материала, которым можно накрывать большие площади с использованием наименьшего количества строительных материалов. При одинаковой площади основания -экономия на материалах стен и кровли полусферы до 30% 


2.Прочность:

Чем больше геокупол, тем, легче и прочнее его конструкция (пропорционально к изменению его размера), т.к. сеть геодезических линий предлагает геометрию самой прочной и экономичной структурной системы, а геодезическая решетка распространяет напряжение и натяжение в самой экономичной манере из всех возможных. Равномерность распределения нагрузки по оболочке купола позволяет изъять до 50% треугольников, а ненесущие проемы использовать для обрамления дверей, окон, веранд, балконов, зимних садов.


3.Геометрия:

Основной фактор, влияющий на рациональное использование материалов и энергоэффективность конструкции - это форма.Сфера имеет наименьшее отношение площади наружных стен к внутреннему объёму здания среди всех фигур одинаковой емкости. Чем меньше общая площадь стен и крыши, тем выше КПД энергозатрат на контроль климата в помещении. Купольные дома наиболее привлекательные и экономичные, в совокупности с современными материалами и при правильном проектировании расходы на отопление (и охлаждение) в них меньше на 70-90%.


4.Технологичность:

Поверхность шара примерно на четверть меньше, чем поверхность куба такого же объема, а значит и материалов для строительства купола потребуется на четверть меньше. Помимо этого, у купола, на 60-70% меньше деталей в самом каркасе конструкции, что позволяет сэкономить дополнительно 5-10% энергии на отсутствии «мостиков холода» из-за однородности материала защитных ограждений и еще сэкономить 40% времени на сборке. Это технологии на службе купола.


5.Физика:

Положительное соотношение площади к объему дает изумительную термальную характеристику куполам. Площадь поверхности подверженной влиянию окружающей среды имеет намного больше влияния на энергетическую эффективность дома, чем качество замазки в швах, и толщина его стен, а теплопотери фундамента зависят не от площади пола, а от длины периметра. Это законы физики на службе купола.


6. Аэро и термодинамика:

Теплопотери здания находятся в прямой пропорции к его аэродинамическому сопротивлению. Ветер плавно скользит поверх и вокруг купола, создавая недостаточные завихрения и воронки, чтобы нарушить пограничный слой воздуха, который крепится к поверхности любого объекта интермолекулярноймикрогравитацией. Благодаряаэродинамическому эффекту конструкции ветер огибает купол с меньшимсопротивлением.



Искривленная поверхность внутри купола способствует натуральной циркуляции воздуха и эффективному воздухообмену в помещениях.

Натуральные «кольцеобразные» течения воздуха, предотвращают расслоение, и температура воздуха остается одинаковой по всему объему купола, от пола до апекса. Аэродинамический эффект конструкции экономит немалые средства на отоплении и кондиционировании.


7. Скорость строиетльства и простота конструкции

Геокупол состоит из определённых строительных единиц «икосайдеров», или треугольников с определённой углом наклона для создания сферической формы. Элементы собираются в прочный и сбалансированный каркас, который является крепкой основой геокупола, после его возведения, идут следующие этапы строительных работ, в основном,

из которых отделка. В результате получаем

строительство готового к проживанию геокупола в течении 

1-4 месяцев (в зависимости от диаметра). Так же стоит

отметить, наличие универсальной единицей сборки

и использование как современных, так и давно

проворных экологических материалов (дерево)

облегчает строительные работы, которые не требуют

сложных подъёмных механизмов и большого числа рабочих!


8. Свободная планировка

Из выше перечисленных преимуществ следует, что внутренние пространство может быть сгенерировано почти любым способом, количество комнат, их размеры, ограничение только пространством самого купола. Важно отметить, что возможности остекления помещений так же велики, возможно, размещение в любой части купола «окна-треугольника».

Источник: "Геосота", "Домасфера"




Предназначение (купольных конструкций)

1. Спортивные сооружения 


           


2. Офисные центры


     


3. Банкетные залы (конференц залы)


       


4. Тур базы


5.  Гостиницы


6. Мини отели


   


7. Дома, дачи


    



8. Теплицы


   


9. Беседки


Устройство дома с полностью автономным энергоснабжением. Тема 3.

Солнечная энергетика — направление альтернативной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемые источники энергии и является «экологически чистой», то есть не производящей вредных отходов во время активной фазы использования. Производство энергии с помощью солнечных панелей. 




Достоинства:

  • Перспективность, доступность и неисчерпаемость источника энергии в условиях постоянного роста цен на традиционные виды энергоносителей.
  • Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедп (характеристику отражательной (рассеивающей) способности) земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).

Недостатки:

  • Зависимость от погоды и времени суток.
  • Сезонность в средних широтах и несовпадение периодов выработки энергии и потребности в энергии. Нерентабельность в высоких широтах.
  • Как следствие, необходимость акумуляции энергии.
  • При промышленном производстве — необходимость дублирования солнечных ЭС маневренными ЭС сопоставимой мощности.
  • Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур).
  • Необходимость периодической очистки отражающей/поглощающей поверхности от загрязнения.
  • Нагрев атмосферы над электростанцией.
  • Эффективность модулей от 9-24%

 


Wikipedia®


Солнечная энергетика для частных домохозяйств

Для нас потребителей нужен более приминимый и не дорогой подход, который может обеспечить наши потрености в электоро энергии. Далее расмотрим сестему для дома. 


Когда вы начнёте подбирать солнечную панель (СП), то заметите что они бывают с тремя разными цифрами по напряжению. На 12, 24 и 48 вольт. Не буду вдаваться в подробности почему так, скажу мои выводы после нескольких недель "жизни" на форумах. 12 вольт удобны потому что множество приборов можно подключить напрямую или через автомобильные штучки (в авто всё подключается к 12 вольтам). Так я ноутбук и телефоны подключаю через прикуриватель. Светодиодные ленты прямо напрямую к аккумулятору, там всё уже в комплекте с лентой (расскажу в следующих статьях). А для подключения чего–то более серьёзного, например холодильника, микроволновки или насоса необходимо использовать инвертор. Это такая штука, которая из 12 вольт делает 220. Они делятся на два типа. С модифицированным синусом и с чистым синусом. (Без углубления в физику). Модифицированные стоят не дорого, на том же аллиэкспресс можно заказать на 1.5 кВт за 1600 руб.
И, в принципе для базовых потребностей его вполне хватит. На форумах пишут что он нежелателен для сложной техники, двигателей и микроволновки. Но насосы, дрель, болгарка, ноутбук, телефоны от него работают нормально. Остальное пока не пробовал.
Инверторы с чистым синусом стоят, примерно в 4–10 раз дороже, но от них можно запускать любую технику.
Пока моё мнение таково, что для базовых потребностей и простых потребителях, можно сэкономить и использовать инвертор с модифицированным синусом. Но как только мне потребуется подключать стиральную машину, холодильник, погружной насос или плазму я перейду на инверторы с чистым синусом.
Другой момент что с ростом мощности солнечных панелей мне будет разумнее переходить на 24, а потом и на 48 вольт. Это обусловлено целым рядом причин, как например той, что панели мощностью более 160 ватт уже все идут 24 вольтовые. И в пересчёте цены за ватт они выходят дешевле чем 12 вольтовые. Форумчане пишут что можно сразу всё делать на 48 вольт, мол чтобы не переплачивать за инверторы, аккумы и батареи на каждом этапе. Потому что для каждого напряжения 12, 24 и 48 вольт свои аккумуляторы, батареи, инверторы и контроллеры.
Но я пока не готов оценить эти утверждения, решил что мне уместнее пройти все этапы от 12 до 48 вольт. Да и есть там разные хитрости. Например если два 12 вольтовых АКБ соединить последовательно, то их напряжение суммируется и вот это уже не два 12 В АКБ по 210 А/ч, а один 24 вольтовый ёмкостью 210 А/ч. Но обо всём по порядку. Так что я пойду от простого к лучшему. Заодно и вам расскажу о плюсах и минусах каждого этапа.
Резюме: если ваши потребности в эл–ве не превышают 3–5 кВт/неделю (400-700 ватт/сутки), а потребители электричества не подразумевают сложных, дорогих приборов, то можно создавать систему на 12 вольт и использовать инвертор с модифицированным синусом.
При потребностях выше 5 кВт/неделю или наличии сложной дорогой техники чувствительной к напряжению стоит сразу создавать систему на 24 вольта и использовать только инвертор с чистым синусом.




Устройство дома с полностью автономным энергоснабжением. Тема 2.

Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), парус (для использования в транспорте) и другими.

----------------------

Более подробно, конечно можно узнать в "Википедия" Главное, что в России суммарные установленная мощность ветроэнергетики составляет 15,4 МВт, передовые страны такие как Германия и США вырабатывают 34000 МВт
и 64000 МВт соответсвенно (Статистика на 2012). Технологии не стоят намести сегодня стали более доступны ветрогенераторы и КПД увеличалось до 80%. Даже в наших широтах можно поймать достаточный ветер для выроботки электроэнергии.  Мы считаем, что стотит изучить вариант не только использования ветряков, но солнечных батарей и конечно тепловых насосов.

----------------------

Главное то, что сама конструкция купольного дома уменьшает расходы на отопление, так как площадь соприкосновения с окружающий средой меньше на 30-35%.

----------------------

В сочитании всех перечисленных технологий можно создать полностью автономный дом и не зависить от традиционных источниках энергии. 

-----------------------


----------------------

1. Ветрогенераторы (класические)

----------------------

Ветрогенератор (ветроэлектрическая установка или сокращенно ВЭУ) — устройство для преобразования кинетической энергии ветрового потока в механическую энергию вращения ротора с последующим ее преобразованием в электрическую энергию.

------------------------

-----------------------

Сегодня большой выбор производителей ветрогенераторов разных мощностей. На рынке России самые популярные Немецкие и Китайские, тут нужно выбирать по сотношению цена качество. 

----------------------


2. Ветряная турбина Liam F1.

---------------------

Тихие ветряные турбины могут генерировать половину энергетических потребностей для дома.

---------------------


----------------
Голландский стартап по возобновляемым источникам энергии запустил проект под названием Архимед, который решает обе эти проблемы в новом классе вертикальных ветровых турбин — они работают почти бесшумно и намного эффективней преобразовывают ветер в энергию. Компания заявляет, что турбина Liam F1 может генерировать 1500 кВт энергии при скорости ветра 5 м / с, что достаточно для покрытия половины энергопотребления среднестатистического европейского домохозяйства.

--------------

----------------

Стоит отметить, что сушествуют аналоги таких конструкций и в странах СНГ. Примером являются ветрогенараторы компании Onipko Rotor 

-------------

---------------

3. Вертикально осевые ветрогенераторы АльтЭнергия

---------------

Ориганальная конструкция ветрогенератора!

-мощность P = 500 w

-высота h = 2 m

-диаметр d = 1 m

-вес = 40 кг.

---------------

Устройство дома с полностью автономным энергоснабжением. Тема 1.

1. Тепло насосы (земля-воздух).

-------------------------

а) Принцип работы теплового насоса
-------------------------
Чтобы объяснить, как работает тепловой насос, лучше всего начать с кухни – или если быть более точным, с холодильника. Холодильник отводит тепло от продуктов питания, которые хранятся внутри, и выводит его в комнату. Тепловые насосы, работают по той же схеме - только в обратном порядке.
Принципиальное различие только в способе доставки тепла.
Эта задача выполняется хладагентом - жидкостью с особо низкой температурой кипения. Хладагент поглощает тепло из земли, и нагреваясь, испаряется. Компрессор теплового насоса сжимает этот пар и повышает давление. Это повышает температуру далее до тех пор, пока она не достигнет желаемого уровня, таким образом, производится поток тепла. Передав тепло через теплообменник, хладагент затем снова переходит в жидкое состояние. Расширительный клапан снижает давление до первоначального уровня, жидкость остывает, и цикл начинается заново: тепло может быть снова собрано и передано в систему отопления. Вот так просто может быть организовано отопление. Кстати, тепловой насос не сжигает топливо и не производит вредных выбросов СО2 в атмосферу.

-----------------------

Тепловые насосы Buderus Logatherm WPS типа "рассол/вода" используют геотермальную энергию в качестве источника тепла. Используются скважинные коллекторы, которые устанавливаются вертикально в грунт на глубину до 100 м., или подземные горизонтальные коллекторы. Они заполнены рассолом, жидкостью с очень низкой температурой кипения. Рассол забирает тепло земли, и через тепловой насос передает его в отопительный контур. Системы тепловых насосов типа рассол/вода часто выбирают, потому что температура земли на глубине до 100 м всегда положительна (+5С) и остается относительно постоянной в независимости от времени года.
Об эффективности тепловых насосов как оборудовании, использующее альтернативные источники энергии, говорит тот факт, что тепловые насосы Buderus Logatherm WPS позволяют извлечь до 80% от требуемой тепловой энергии из окружающей среды, причем делают это практически бесплатно. Высокий коэффициент преобразования позволяет получить до 5 кВт тепловой энергии, затратив при этом всего 1 кВт электрической.

-----------------------

Использование тепловых насосов

-----------------------

------------------------
Использование тепловых насосов предопределяет несколько факторов, в числе которых можно назвать следующие:
1) постоянный рост стоимости тарифов на электроэнергию и ограничения по потребляемой мощности, в т.ч. вводимые в российских регионах;
2) стремление сообщества к режиму рационального использования невозобновляемых источников энергии;
3) отсутствие вредных выбросов и негативного воздействия на окружающую среду;
4)отличный энергетический эффект;
5) независимость от «газовой» трубы.



---------------------

б) Система отопления – тепловой насос и водяной теплый пол.
---------------------
Теплый пол и тепловой насос – это наиболее эффективное сочетание. Энергия не только «производится» экономно, но и экономно распределяется! Тепловой насос по сравнению с традиционной теплогенерирующей установкой позволяет сэкономить до 80% энергоресурсов, если же сравнивать систему отопления теплый пол с традиционной «радиаторной» системой отопления, то экономия энергии достигает 10-15 процентов. Более того, отношение затраченной электроэнергии к выработанной тепловой энергии тепловым насосом, «КПД» теплового насоса, во многом зависит от системы отопления, для которой поставляет тепло тепловой насос. Чем меньше расчетная температура теплоносителя, тем больше эффективность теплового насоса. В силу технических ограничений обычно температура, подаваемая в систему отопления из теплового насоса, не превышает 55С, причем температура обратной воды не должна превышать 50 градусов. При радиаторной системе отопления
необходимо специально рассчитывать отопительные приборы, чтобы использовать теплонасосную установку. При использовании системы отопления теплый пол никаких специальных расчетов не требуется, эти системы как будто созданы друг для друга! Даже при правильном расчете радиаторной системы отопления использование системы отопления «теплый пол» всегда будет давать более эффективное использование энергии, накопленной в окружающей среде, потому что температура теплоносителя 30-40 градусов И ОТ СЕБЯ ДОБАВЛЮ : УСТРОЙСТВО ТЕПЛОВОГО НАСОСА КАК НЕЛЬЗЯ ЛУЧШЕ СОЧЕТАЕТСЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕПЛОГО ПОЛА ИМЕННО В КУПОЛЬНОМ ДОМЕ!!! МЫ СТРОИМ ТЕРМОС (ПРАКТИЧЕСКИ БЕЗ ТЕПЛОПОТЕРЬ) И ЭФФЕКТ ОТ ЭТОГО СОЧЕТАНИЯ БУДЕТ МАКСИМАЛЬНЫМ!!!! А ЕСЛИ СЮДА ДОБАВИТЬ 2-3 ВЕТРЯКА И ПАРУ СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ ?.... ТОГДА ТАКИЕ КУПОЛА МОЖНО БУДЕТ СТРОИТЬ ВООБЩЕ ГДЕ УГОДНО...БЕЗ ПРИВЯЗКИ К ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ КАБЕЛЯМ...

---------------------

2. Воздух - воздух

---------------------
Тепловые насосы воздух-воздух получили наибольшее распространение ввиду минимальной стоимости ~ 250 €/кВт, простоты установки и высокому коэффициенту энергоэффективности СОР – более 2,5 при −25°C.
Позволяют сэкономить на стоимости необходимой подключаемой электрической мощности ровно в такой же степени, как и все прочие виды тепловых насосов.
Идеальны для коммерческого применения и во всех тех случаях, когда актуальна мгновенная реакция системы отопления.
В помещениях жилого назначения обычно используются совместно с тепловыми насосами воздух-вода.

----------------------

------------------

3. Наружный воздух - вода

-----------------
При −20°C наружный воздух содержит более 85% от того количества тепла, что имеется в нём при +20°C, что делает его вполне подходящим источником тепла для круглогодичного теплоснабжения.
Современные воздушные тепловые насосы работоспособны практически до любой минимальной температуры, когда-либо фиксировавшейся на европейской части территории России. Однако, из практических соображений, тепловые насосы наружный воздух-вода, как и тепловые насосы любого типа целесообразно использовать совместно с наиболее доступным резервным источником тепла.
Тепловые насосы наружный воздух-вода логично вписываются в практику жилищного строительства в системах отопления, устойчивого к кратковременным экстремальным похолоданиям. Оптимальны при использовании совместно с твёрдотопливными источниками тепла и в системах с возможностью двухтарифной оплаты электроэнергии.

----------------


--------------------

4.Вытяжной воздух — вода

-------------------
Тепловые насосы вытяжной воздух-вода идеально дополняют систему отопления тепловыми насосами воздух-воздух, поскольку в этом случае позволяют обеспечить владельцев горячей водой и напольным отоплением в санузле, в детской и прихожей. Являются отличным решением при наличии потребности в горячей воде в помещениях коммерческого назначения.
Часто не требуют вообще никакой специальной установки. Помимо тепла вытяжного воздуха или теплопотерь в нежилые помещения могут использовать, как тепло наружного воздуха, так и тепло резервного источника — в период минимальных наружных температур. При обычном дровяном отоплении – это автономный экономичный источник горячей воды.

------------------