Енергоефективне теплопостачання житлового будинку із використанням геліосистем та малої гідроенергетики
| dc.contributor.advisor | Шелешей, Тетяна Вікторівна | |
| dc.contributor.author | Сапон, Владислав Олександрович | |
| dc.date.accessioned | 2026-06-25T09:37:58Z | |
| dc.date.available | 2026-06-25T09:37:58Z | |
| dc.date.issued | 2026 | |
| dc.description.abstract | Дипломний проєкт першого (бакалаврського) рівня вищої освіти на тему: «Енергоефективне теплопостачання житлового будинку із використанням геліосистем та малої гідроенергетики»: пояснювальна записка на 74 с., 13 бібліографічних найменувань; креслеників – 3 аркуші (ф. А2, А3). Метою проєкту є розробка комплексного енергоефективного рішення теплопостачання одноповерхового житлового будинку на основі комбінованого використання традиційних інженерних мереж та відновлюваних джерел енергії – геліосистем і малої гідроенергетики. Такий підхід забезпечує екологічно безпечне, економічне та автономне функціонування систем опалення і гарячого водопостачання об’єкта. У роботі виконано теплотехнічну оцінку огороджувальних конструкцій будівлі для суворих кліматичних умов м. Чернігів. Виявлено невідповідність зовнішніх стін, горищного перекриття та вікон нормативним вимогам теплового захисту. Для усунення цього до конструкцій стін і перекриття додано утеплювач із пінополістиролу (товщиною 81 мм та 100 мм відповідно), а також підібрано сучасні двокамерні склопакети з м’яким селективним покриттям, що дозволило досягти нормованих показників. Проведено розрахунки основних і додаткових тепловтрат (7636 Вт), витрат теплоти на нагрівання інфільтраційного повітря (2258 Вт) та побутових тепловиділень (1470 Вт). Сумарне розрахункове теплове навантаження на систему опалення з урахуванням коефіцієнта запасу становить 10109 Вт. Спроєктовано центральну водяну однотрубну систему опалення з верхнім розведенням (температурний графік 80/65 °С). Як нагрівальні прилади підібрано змійовики з гладких труб діаметром 32 мм, розташовані у два яруси. Розраховано їх фактичну теплопередачу з урахуванням корисної тепловіддачі трубопроводів (2234 Вт). Фактичне сумарне теплове навантаження системи після коригування витрати теплоносія (450 кг/год) становить 11850 Вт, що забезпечує необхідний баланс. Виконаний гідравлічний розрахунок основного циркуляційного кільця показав падіння тиску 3638 Па, що менше наявного розрахункового перепаду (6000 Па) і підтверджує працездатність системи. Визначено теплове навантаження гарячого водопостачання (680 Вт) та обґрунтовано достатність природної інфільтрації для забезпечення вентиляційних потреб (90 м3/год). У спеціальному розділі розроблено комбіновану схему теплопостачання на базі нетрадиційних джерел енергії. Розрахунки показали, що для повного покриття річного навантаження в умовах Чернігова необхідна площа сонячних колекторів становить 51 м2, що є економічно нераціональним для приватного будинку. Тому технологічну схему доповнено малою гідроенергетичною установкою як надійним резервним джерелом. Визначено її необхідну електричну потужність (17,3 кВт) для живлення електрокотла прямого нагріву та ємнісного бойлера в періоди дефіциту сонячної радіації, а також розраховано основні конструктивні параметри турбіни (радіус колеса 0,78 м, оптимальна кутова швидкість 9 рад/с). Розглянуто практичні аспекти експлуатації: випробування геліосистеми, усунення несправностей (повітряні пробки, корозія), а для гідрочастини – кавітацію, засмічення та обслуговування. Виконано порівняльний аналіз теплоносіїв з обґрунтуванням вибору для кожного контуру. Таким чином, результати проєкту демонструють технічну можливість та інженерну обґрунтованість впровадження комбінованої системи на базі відновлюваних джерел енергії для забезпечення комфортного мікроклімату та гарячого водопостачання. Правильна реалізація дозволяє зменшити річну потребу в органічному паливі на 20–30% для опалення та на 65–75% для гарячого водопостачання, мінімізуючи антропогенний вплив на довкілля. Проєкт може бути використаний як технічна та розрахункова основа при проєктуванні, будівництві або реконструкції приватних малоповерхових будинків з метою підвищення їх енергоефективності, автономності та впровадження сучасних «зелених» технологій. | |
| dc.description.abstractother | Bachelor’s thesis on the topic: “Energy-Efficient Heating of a Residential Building Using Solar Systems and Small-Scale Hydropower”: an explanatory note of 74 pages, 13 references; drawings – 3 sheets (A2, A3). The aim of the project is to develop a comprehensive energy-efficient solution for the heating of a single-story residential building based on the combined use of traditional utility networks and renewable energy sources—solar systems and small-scale hydropower. This approach ensures the environmentally safe, economical, and autonomous operation of the facility’s heating and hot water supply systems. The study includes a thermal assessment of the building’s envelope structures for the harsh climatic conditions of Chernihiv. Non-compliance of the exterior walls, attic floor, and windows with thermal insulation standards was identified. To address this, expanded polystyrene insulation (81 mm and 100 mm thick, respectively) was added to the wall and floor structures, and modern double-pane windows with a soft selective coating were selected, which allowed the building to meet regulatory standards. Calculations were performed for primary and secondary heat losses (7,636 W), heat consumption for heating infiltration air (2,258 W), and domestic heat generation (1,470 W). The total calculated heat load on the heating system, taking into account the safety factor, is 10,109 W. A central single-pipe water heating system with top distribution (temperature curve 80/65 °C) has been designed. Coils made of 32-mm-diameter smooth pipes, arranged in two tiers, have been selected as the heating elements. Their actual heat transfer was calculated taking into account the useful heat transfer of the piping (2234 W). The actual total thermal load of the system after adjusting for the coolant flow rate (450 kg/h) is 11,850 W, which ensures the necessary balance. A hydraulic calculation of the main circulation loop showed a pressure drop of 3,638 Pa, which is less than the existing design head (6,000 Pa) and confirms the system’s operational capability. The thermal load of the hot water supply (680 W) was determined, and the sufficiency of natural infiltration to meet ventilation needs (90 m3/h) was substantiated. A combined heat supply scheme based on non-traditional energy sources was developed in a special section. Calculations showed that to fully cover the annual load under Chernihiv conditions, the required area of solar collectors is 51 m2, which is economically unfeasible for a private home. Therefore, the technological scheme was supplemented with a small hydroelectric power plant as a reliable backup source. Its required electrical power (17.3 kW) was determined to supply a direct-heating electric boiler and a storage water heater during periods of low solar radiation, and the main design parameters of the turbine were calculated (wheel radius 0.78 m, optimal angular velocity 9 rad/s). The practical aspects of operation are discussed, including testing of the solar system, troubleshooting (air locks, corrosion), and—for the hydraulic system—cavitation, clogging, and maintenance. A comparative analysis of heat transfer fluids is presented, along with a justification for the choice of fluid for each circuit. Thus, the project results demonstrate the technical feasibility and engineering soundness of implementing a combined system based on renewable energy sources to ensure a comfortable indoor climate and hot water supply. Proper implementation allows for a 20–30% reduction in annual demand for fossil fuels for heating and a 65–75% reduction for hot water supply, minimizing human impact on the environment. The project can serve as a technical and design basis for the design, construction, or renovation of private low-rise buildings with the aim of improving their energy efficiency, self-sufficiency, and the implementation of modern “green” technologies. | |
| dc.format.extent | 79 с. | |
| dc.identifier.citation | Сапон, В. О. Енергоефективне теплопостачання житлового будинку із використанням геліосистем та малої гідроенергетики : дипломний проєкт ... бакалавра : 144 Теплоенергетика / Сапон Владислав Олександрович. – Київ, 2026. – 79 с. | |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/81936 | |
| dc.language.iso | uk | |
| dc.publisher | КПІ ім. Ігоря Сікорського | |
| dc.publisher.place | Київ | |
| dc.title | Енергоефективне теплопостачання житлового будинку із використанням геліосистем та малої гідроенергетики | |
| dc.type | Bachelor Thesis |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Вантажиться...
- Назва:
- Sapon_bakalavr.pdf
- Розмір:
- 1.26 MB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 8.98 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: