10228
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
М.М.Соколов
ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным и практическим и занятиям (включая рекомендации по организации
самостоятельной работы и выполнению курсового проекта) по дисциплине «Возобновляемые источники энергии и их использование» для обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, Энергосбережение и повышение энергетической эффективности зданий, очной формы обучения
Нижний Новгород
2023
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
М.М.Соколов
ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным и практическим и занятиям (включая рекомендации по организации
самостоятельной работы и выполнению курсового проекта) по дисциплине «Возобновляемые источники энергии и их использование» для обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, Энергосбережение и повышение энергетической эффективности зданий, очной формы обучения
Нижний Новгород ННГАСУ
2023
УДК 620.9
М.М. Соколов, Возобновляемые источники энергии и их использование. [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. / М.М. Соколов, Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2023. – 102 с; – Текст : электронный.
В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Возобновляемые источники энергии и их использование» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия — это помощь в подготовке к практическим занятиям.
Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лекционным и практическим и занятиям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Возобновляемые источники энергии и их использование» для обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, Энергосбережение и повышение энергетической эффективности зданий, очной формы обучения.
.
© М.М. Соколов, 2023 © ННГАСУ, 2023.
3
|
Оглавление |
|
1. Общие положения ..................................................................................................................... |
4 |
|
1.1 |
Цели изучения дисциплины и результаты обучения ....................................................... |
4 |
1.2 |
Содержание дисциплины .................................................................................................... |
9 |
1.3 |
Порядок освоения материала............................................................................................ |
10 |
2. Методические указания по подготовке к лекциям............................................................... |
11 |
|
2.1 |
Общие рекомендации по работе на лекциях ................................................................... |
11 |
2.2 |
Общие рекомендации при работе с конспектом лекций................................................ |
11 |
2.3 |
Общие рекомендации по изучению материала лекций и их теоретический базис ..... |
11 |
Предпосылки к использованию возобновляемых источников энергии................................. |
11 |
|
Вторичные энергетические ресурсы.......................................................................................... |
17 |
|
Солнечная энергетика ................................................................................................................. |
29 |
|
Преобразование энергии солнечного излучения в электрическую энергию......................... |
30 |
|
Преобразование энергии солнечного излучения в тепловую энергию .................................. |
34 |
|
Энергия ветра............................................................................................................................... |
42 |
|
Энергия океана............................................................................................................................. |
52 |
|
Энергия геотермальных вод ....................................................................................................... |
63 |
|
Управляемый термоядерный синтез.......................................................................................... |
67 |
|
Энергия биотоплива .................................................................................................................... |
69 |
|
Тепловые насосы ......................................................................................................................... |
79 |
|
Грозовая энергетика .................................................................................................................... |
89 |
|
3. Методические указания по подготовке к практическим занятиям..................................... |
93 |
|
3.1 |
Общие рекомендации по подготовке к практическим занятиям .................................. |
93 |
3.2 |
Работа на практических занятиях..................................................................................... |
93 |
Определение площади солнечных коллекторов ................................................................... |
93 |
|
Использование солнечной энергии для обогрева бассейнов............................................... |
94 |
|
Расчет солнечного коллектора для коттеджа........................................................................ |
95 |
|
Оценка капитальных затрат на установку и эксплуатацию солнечного коллектора........ |
96 |
|
4. Методические указания по организации самостоятельной работы ................................... |
97 |
|
4.1 |
Общие рекомендации для самостоятельной работы ...................................................... |
97 |
4.2 |
Темы для самостоятельного изучения ............................................................................. |
98 |
4.3 |
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы ...................................... |
98 |
Литература ................................................................................................................................... |
99 |
|
Интернет ссылки по разделам на наиболее значимые иллюстрации ................................... |
100 |
|
4
1. Общие положения
1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения
Целями освоения дисциплины Б.1.В.12. Возобновляемые источники энергии и их использование являются формирование у студентов знаний, умений и навыков по возобновляемым источникам энергоснабжения. Знания, умения и навыки необходимы при проектировании, монтаже и эксплуатации возобновляемых источников энергоснабжения, в основном использующих для получения теплоты и электрической энергии различными способами для нужд потребителей.
Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине, соотнесённых с планируемыми результатами освоения образовательной программы
Результаты освоения |
|
||
|
|
|
|
Код и |
Код и наименование |
Результаты обучения по дисциплине |
|
индикатора |
|||
наименование |
|
||
достижения |
|
||
компетенции |
|
||
компетенции |
|
||
|
|
||
ПК-1. Способность |
ПК-1.2. Оценка |
знает особенности проведения оценки |
|
организовывать и |
энергетических и |
энергетических и экономических |
|
проводить |
экономических |
показателей здания |
|
энергетическое |
показателей здания |
умеет проводить оценку энергетических и |
|
обследование |
|
экономических показателей здания |
|
зданий |
|
владеет методиками оценки |
|
ПК-2. Способность |
ПК-2.1. Выбор |
знает основную нормативно-техническую |
|
организовывать |
нормативно- |
литературу про проведению |
|
работы по |
технических |
энергосберегающих мероприятий |
|
разработке |
документов для |
умеет ориентироваться в современном |
|
энергосберегающи |
разработки проекта |
нормативно-техническом базисе |
|
х мероприятий |
энергосберегающих |
рассматриваемой области |
|
|
мероприятий |
|
|
|
ПК-2.2. Составление |
знает особенности составления |
|
|
технических заданий |
технических заданий на разработку |
|
|
на разработку проекта |
проекта энергосберегающих мероприятий |
|
|
энергосберегающих |
умеет составлять технические задания на |
|
|
мероприятий |
разработку проекта энергосберегающих |
|
|
|
мероприятий |
|
|
|
владеет навыками составления проекта |
|
|
ПК-2.4. Оценка |
знает критерии оценки соответствия |
|
|
соответствия проекта |
проекта энергосберегающих мероприятий |
|
|
энергосберегающих |
техническому заданию и нормативно- |
|
|
мероприятий |
техническим документам |
|
|
техническому заданию |
умеет проводить оценку соответствия |
|
|
и нормативно- |
проекта энергосберегающих мероприятий |
|
|
техническим |
техническому заданию и нормативно- |
|
|
документам |
техническим документам |
|
|
|
владеет навыками составления проекта |
|
|
|
энергосберегающих мероприятий |
|
|
ПК-2.5. Оценка затрат |
знает особенности оценки затрат на |
|
|
на внедрение проекта |
внедрение проекта энергосберегающих |
|
5
|
энергосберегающих |
мероприятий |
|
мероприятий |
умеет проводить оценку затрат на |
|
|
внедрение проекта энергосберегающих |
|
|
мероприятий |
|
|
владеет навыками оценки затрат на |
|
|
внедрение проекта энергосберегающих |
|
|
мероприятий |
|
ПК-2.6. Оценка |
знает особенности оценки потенциала |
|
потенциала |
энергосбережения и повышения |
|
энергосбережения и |
энергетической эффективности здания |
|
повышения |
умеет проводить оценку потенциала |
|
энергетической |
энергосбережения и повышения |
|
эффективности здания |
энергетической эффективности здания |
|
|
владеет навыками оценки потенциала |
|
|
энергосбережения здания |
|
ПК-2.7. Представление |
знает особенности представления и |
|
и защита проекта |
защиты проекта энергосберегающих |
|
энергосберегающих |
мероприятий |
|
мероприятий |
умеет расставлять основные акценты и |
|
|
делать соответствующие выводы и |
|
|
рекомендации при представлении проекта |
|
|
к защите |
|
|
владеет необходимой терминологией и |
|
|
соответствующими навыки по |
|
|
представлению проекта к защите |
ПК-3. Способность |
ПК-3.1. Выбор данных |
знает перечень необходимых данных для |
осуществлять |
для расчётного |
расчётного обоснования технических |
обоснование |
обоснования |
решений по обеспечению |
технических |
технических решений |
энергосбережения в здании |
решений по |
по обеспечению |
умеет собирать и анализировать данные |
обеспечению |
энергосбережения в |
для расчётного обоснования технических |
энергосбережения в |
здании |
решений по обеспечению |
здании |
|
энергосбережения в здании |
|
|
владеет методикой для расчётного |
|
|
обоснования технических решений по |
|
|
обеспечению энергосбережения в здании |
|
ПК-3.2. Выбор |
знает основные методики расчётного |
|
методики расчётного |
обоснования технических решений по |
|
обоснования |
обеспечению энергосбережения в зданиях |
|
технических решений |
умеет проводить анализ и выбирать |
|
по обеспечению |
оптимальную методику расчётного |
|
энергосбережения в |
обоснования технических решений по |
|
зданиях |
обеспечению энергосбережения в зданиях |
|
|
владеет соответствующими методиками |
|
ПК-3.3. Выполнение |
знает особенности выполнения |
|
теплотехнических |
теплотехнических расчетов и расчетов |
|
расчетов и расчетов |
энергопотребления здания |
|
энергопотребления |
владеет методикой выполнения |
|
здания |
теплотехнических расчетов и расчетов |
|
|
энергопотребления здания |
|
ПК-3.4. Выбор |
знает основные компании производителей |
|
оборудования и |
и поставщиков материалов и |
6
|
материалов для |
оборудования |
|
реализации |
умеет анализировать характеристики |
|
технических решений |
соответствующих материалов и |
|
по обеспечению |
оборудования |
|
энергосбережения в |
|
|
здании |
|
|
ПК-3.5. Оценка |
знает особенности оценки соответствия |
|
соответствия |
технических решений по обеспечению |
|
технических решений |
энергосбережения в здании требованиям |
|
по обеспечению |
нормативно-технических документов |
|
энергосбережения в |
умеет проводить оценку соответствия |
|
здании требованиям |
технических решений по обеспечению |
|
нормативно- |
энергосбережения в здании требованиям |
|
технических |
нормативно-технических документов |
|
документов |
владеет навыками оценки соответствия |
|
|
технических решений |
|
ПК-3.6. Оценка |
знает особенности оценки основных |
|
основных |
экономических показателей технических |
|
экономических |
решений по обеспечению |
|
показателей |
энергосбережения в здании |
|
технических решений |
умеет проводить оценку основных |
|
по обеспечению |
экономических показателей технических |
|
энергосбережения в |
решений по обеспечению |
|
здании |
энергосбережения в здании |
|
|
владеет соответствующими навыками |
ПК-4. Способность |
ПК-4.1. |
знает особенности формулирования целей |
выполнять и |
Формулирование |
и постановки задач исследования в сфере |
организовывать |
целей, постановка |
энергосбережения и энергоэффективности |
научные |
задач исследования в |
умеет формулировать цели и задачи |
исследования в |
сфере |
исследования в сфере энергосбережения и |
сфере |
энергосбережения и |
энергоэффективности |
энергосбережения |
энергоэффективности |
владеет навыками постановки задач в |
и |
|
сфере энергосбережения |
энергоэффективнос |
ПК-4.11. Контроль |
знает особенности соблюдения |
ти |
соблюдения |
требований охраны труда при |
|
требований охраны |
выполнении исследований |
|
труда при выполнении |
|
|
исследований |
|
|
ПК-4.2. Выбор метода |
знает особенности методов и методик |
|
и/или методики |
проведения исследований в сфере |
|
проведения |
энергосбережения и энергоэффективности |
|
исследований в сфере |
умеет производить выбор методов и |
|
энергосбережения и |
методик проведения исследований в |
|
энергоэффективности |
сфере энергосбережения и |
|
|
энергоэффективности |
|
|
владеет методами проведения |
|
|
исследований |
|
ПК-4.3. Составление |
знает особенности составления |
|
технического задания, |
технического задания, плана |
|
плана исследований в |
исследований в сфере энергосбережения и |
|
сфере |
энергоэффективности |
|
энергосбережения и |
умеет составлять техническое задание, |
7
|
энергоэффективности |
план исследования в сфере |
|
|
энергосбережения и энергоэффективности |
|
|
владеет навыками составления |
|
|
технического задания |
|
ПК-4.4. Определение |
знает перечень ресурсов, необходимых |
|
перечня ресурсов, |
для проведения исследований |
|
необходимых для |
умеет составлять перечень ресурсов, |
|
проведения |
необходимых для проведения |
|
исследования |
исследований |
|
ПК-4.6. Разработка |
знает особенности разработки физических |
|
физических и/или |
и математических моделей исследуемых |
|
математических |
объектов |
|
моделей исследуемых |
|
|
объектов |
|
|
ПК-4.7. Проведение |
знает особенности проведения |
|
математического |
математического моделирования в сфере |
|
моделирования в сфере |
энергосбережения и энергоэффективности |
|
энергосбережения и |
|
|
энергоэффективности |
|
|
ПК-4.9. Оформление |
знает особенности оформления |
|
аналитических научно- |
аналитических научно-технических |
|
технических отчетов |
отчетов по результатам исследования |
|
по результатам |
умеет оформлять аналитические научно- |
|
исследования |
технические отчеты по результатам |
|
|
исследования |
|
|
владеет навыками оформления научно- |
|
|
технических отчетов |
УК-1. Способен |
УК-1.1. Описание сути |
знает как проводить описание сути |
осуществлять |
проблемной ситуации |
проблемной ситуации |
критический анализ |
|
умеет сформулировать суть проблемной |
проблемных |
|
ситуации |
ситуаций на основе |
|
владеет навыками описания сути |
системного |
|
проблемной ситуации |
подхода, |
УК-1.2. Выявление |
знает особенности выявления |
вырабатывать |
составляющих |
составляющих проблемной ситуации и |
стратегию |
проблемной ситуации |
связей между ними |
действий |
и связей между ними |
умеет выявлять составляющие |
|
|
проблемной ситуации и связи между |
|
|
ними |
|
|
владеет навыками выявления |
|
|
составляющих проблемной ситуации |
|
УК-1.3. Сбор и |
знает основные способы сбор и |
|
систематизация |
систематизации информации по проблеме |
|
информации по |
умеет производить сбор и систематизации |
|
проблеме |
информации по проблеме |
|
|
владеет навыками систематизации |
|
|
информации по проблеме |
|
УК-1.4. Оценка |
знает основные способы оценки |
|
адекватности и |
адекватности и достоверности |
|
достоверности |
информации о проблемной ситуации |
|
информации о |
умеет производить оценку адекватности и |
|
|
8 |
|
|
|
|
проблемной ситуации |
достоверности информации о проблемной |
|
|
ситуации |
|
|
владеет навыками оценки достоверности |
|
|
информации |
|
УК-1.5. Выбор методов |
знает основные методы критического |
|
критического анализа, |
анализа, адекватных проблемной |
|
адекватных |
ситуации |
|
проблемной ситуации |
умеет производить выбор методов |
|
|
критического анализа, адекватных |
|
|
проблемной ситуации |
|
|
владеет навыками выбора методов |
|
|
критического анализа |
|
УК-1.6. Разработка и |
знает основные планы действий по |
|
обоснование плана |
решению проблемной ситуации |
|
действий по решению |
умеет проводить разработку и |
|
проблемной ситуации |
обоснование плана действий по решению |
|
|
проблемной ситуации |
|
|
владеет навыками обоснования плана |
|
|
действий по решению проблемной |
|
|
ситуации |
|
УК-1.7. Выбор способа |
знает основные способы обоснования |
|
обоснования решения |
решения проблемной ситуации |
|
(индукция, дедукция, |
умеет применить основные способы |
|
по аналогии) |
обоснования решения проблемной |
|
проблемной ситуации |
ситуации |
|
|
владеет навыками обоснования решения |
|
|
проблемной ситуации |
УК-4. Способен |
УК-4.1. Поиск |
знает основные источники для поиска |
применять |
источников |
информации по рассматриваемой |
современные |
информации на |
тематике на русском и иностранном |
коммуникативные |
русском и |
языках |
технологии, в том |
иностранном языках |
умеет использовать современные базы |
числе на |
|
научной и научно-технической |
иностранном(ых) |
|
информации |
языке(ах), для |
|
владеет навыками поиска информации |
академического и |
УК-4.2. Использование |
знает основные информационно- |
профессионального |
информационно- |
коммуникационные технологии для |
взаимодействи |
коммуникационных |
поиска, обработки и представления |
|
технологий для поиска, |
информации |
|
обработки и |
умеет использовать современные |
|
представления |
информационно-коммуникационные |
|
информации |
технологии для поиска, обработки и |
|
|
представления информации |
|
|
владеет навыками использования |
|
|
информационно-коммуникационных |
|
|
технологий |
|
УК-4.5. Представление |
знает основные площадки для |
|
результатов |
представления результатов |
|
академической и |
академической и профессиональной |
|
профессиональной |
деятельности |
|
деятельности на |
умеет подготовить презентацию и доклад |
|
публичных |
по рассматриваемой тематике |
9
|
мероприятиях |
владеет навыками представления |
|
|
академической и профессиональной |
|
|
деятельности |
1.2 Содержание дисциплины
|
Наименование раздела |
|
Содержание раздела |
|
|
||||
|
дисциплины |
|
дисциплины |
|
|
|
|||
№ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п/п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
СЕМЕСТР № 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Индивидуальные |
и |
Предпосылки |
к |
|
использованию |
|||
|
промышленные |
возобновляемые |
возобновляемых источников энергии. |
|
|
||||
|
источники энергии |
Общие принципы |
использования солнечной |
||||||
|
|
|
энергии. Схемы преобразования солнечной |
||||||
|
|
|
энергии |
в |
электрическую. |
Схемы |
|||
|
|
|
преобразования |
солнечной |
энергии |
в |
|||
|
|
|
тепловую. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Схема |
работы |
|
ветрогенератора |
с |
||
|
|
|
горизонтальной осью вращения. Схема работы |
||||||
|
|
|
ветрогенератора |
с |
вертикальной |
осью |
|||
|
|
|
вращения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тепловые насосы грунт-вода. Тепловые насосы |
||||||
|
|
|
вода-вода. Тепловые насосы воздух-вода. |
|
|||||
2 |
Промышленные |
возобновляемые |
Преобразователи энергии ветровых |
волн |
и |
||||
|
источники энергии |
зыби. Установки |
для |
получения энергии |
с |
||||
|
|
|
учетом температурного градиента и градиента |
||||||
|
|
|
солености океана. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Установки |
по |
использованию |
теплоты |
|||
|
|
|
геотермальных вод. |
|
|
|
|
||
|
|
|
Схемы получения энергии из изотопов |
||||||
|
|
|
водорода. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Установки |
работающие |
на |
твердом |
|||
|
|
|
биотопливе. Установки работающие на жидком |
||||||
|
|
|
биотопливе. Установки работающие на |
||||||
|
|
|
газообразном биотопливе. |
|
|
|
|||
|
|
|
Тепловые насосы грунт-вода. Тепловые насосы |
||||||
|
|
|
вода-вода. Тепловые насосы воздух-вода. |
|
|||||
|
|
|
Рекуператоры и регенераторы. Котлы- |
||||||
|
|
|
утилизаторы. Контактные и поверхностные |
||||||
|
|
|
теплообменники. |
|
|
|
|
|
|