Особенности дизайн – проектирования модульной энергоэффективной теплицы с использованием адаптивных излучательных установок
Работа посвящена разработке системе дизайн-проектирования энергоэффективных объектов на примере тепличного комплекса для круглогодичного выращивания культур в экстремальных условиях.
Реферат…………………………………………………………………………………………………… 11
Определения, обозначения и сокращения………………………………………………… 15
Введение ………………………………………………………………………………………………… 16
1 Анализ теоретико-методологического материала …………………………………. 19
1 .1 Соответствие проекта современному направлению развития общества и
технологий ……………………………………………………………………………………………… 19
1.1.1 Анализ и исследование существующих методов дизайн-
проектирования ………………………………………………………………………………………. 20
1.2 Определение проблемы традиционных методов для проектирования
объектов серийного производства …………………………………………………………… 24
1.3 Патентно-литературный обзор …………………………………………………………… 25
1.4 Исходные данные проектирования …………………………………………………….. 31
1.5 Анализ рынка потребителя ………………………………………………………………… 33
1.6 Поиск и анализ существующих решений……………………………………………. 34
2 Научно-исследовательская часть ………………………………………………………….. 37
2.1 Формирование входных данных ………………………………………………………… 37
2.2 Методы формообразования ……………………………………………………………….. 39
2.3 Особенности дизайн-проектирования модульной энергоэффективной
теплицы ………………………………………………………………………………………………….. 40
3 Проектная часть …………………………………………………………………………………… 45
3.1 Сравнительная характеристика материалов ……………………………………….. 45
3.1.1 Алюминиевые трубы ………………………………………………………………………. 45
3.1.2 Нержавеющая сталь ………………………………………………………………………… 46
3.1.3 Сотовый поликарбонат …………………………………………………………………… 47
3.1.4 Сэндвич-панель ………………………………………………………………………………. 48
3.1.5 Оргстекло ……………………………………………………………………………………….. 49
3.1.6 ETFE-мембраны ……………………………………………………………………………… 50
3.1.7 Определение наилучших материалов и технологий изготовления
тепличного комплекса …………………………………………………………………………….. 51
3.2 Поиск форм, разработка концепций эскизных вариантов……………………. 53
3.2 Разработка конструкции модулей теплицы ………………………………………… 56
3.3 Внутренние составные части и комплектующие ………………………………… 61
3.4 Основные способы и технологии изготовления работающего прототипа64
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение . 66
4.1 Предпроектный анализ………………………………………………………………………. 66
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………………….. 66
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения ………………………………………….. 68
4.1.3 SWOT-анализ …………………………………………………………………………………. 70
4.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации ……………………………. 73
4.1.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования ………………………………………………………………………………………….. 75
4.2 Инициация проекта……………………………………………………………………………. 76
4.2.1 Цели и результат проекта………………………………………………………………… 76
4.2.2 Организационная структура проекта ……………………………………………….. 77
4.2.3 Ограничения и допущения проекта …………………………………………………. 78
4.3.1 Бюджет научного исследования………………………………………………………. 80
4.3.2 Реестр рисков проекта …………………………………………………………………….. 84
4.4 Оценка сравнительной эффективности исследования…………………………. 85
5 Социальная ответственность ………………………………………………………………… 89
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …….. 90
5.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства ……………. 90
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны ……….. 90
5.2 Производственная безопасность ………………………………………………………… 91
5.2.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть на
рабочем месте при проведении исследований………………………………………….. 91
5.2.2 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия
опасных и вредных факторов ………………………………………………………………….. 93
5.3 Экологическая безопасность ……………………………………………………………. 101
5.3.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду ………. 102
5.3.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду …….. 103
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………. 104
5.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований ………………………………………………………………………………………… 104
5.5 Выводы по разделу ………………………………………………………………………….. 106
Заключение …………………………………………………………………………………………… 108
Список литературы ……………………………………………………………………………….. 109
Приложение А Раздел ВКР на иностранном языке ………………………………… 120
Приложение Б Жизненный цикл проекта ………………………………………………. 138
Приложение В Сведение о патенте 111638…………………………………………….. 139
Приложение Г Сведение о патенте 109154 …………………………………………….. 140
Приложение Д Сведение о патенте 103652 ……………………………………………. 141
Приложение Е Сравнительная таблица тепличных конструкций ……………. 142
Приложение Ж Система дизайн-проектирования для энергоэффективных
объектов ……………………………………………………………………………………………….. 143
Приложение З Таблица теплопроводности материалов ………………………….. 144
Приложение И Группировка затрат по статьям ……………………………………… 145
Приложение К Планшет………………………………………………………………………… 146
Приложение Л Планшет………………………………………………………………………… 147
Определения, обозначения и сокращения
Метод – (от греч. Méthodos — путь исследования или познания)
совокупность приёмов или операций практического, или теоретического
освоения действительности, подчинённых решению конкретной задачи.
Жизненный цикл объекта – время с момента появления замысла
продукта (о продукте) до его полной утилизации, включая аспекты
разработки, запуска, появления на рынке, использования, переработки.
Дизайн-исследование – целостная система теоретических и
эмпирических процедур, способствующих получению нового знания об
исследуемом объекте для решения задач и проблем его использования,
создания (проектирования), производства (организации процессов запуска),
поддержания жизненного цикла, утилизации, позиционирования.
«Пятый вид топлива» – энергосбережение, энергоэффективность,
энергопродуктивность, энергоизобретательность, то есть более разумное
потребление энергии. Независимо от названия это качественный ресурс в
условиях роста доходов, большей мобильности и увеличения численности
населения.
Главной целью для дизайнера при разработке изделия является
реализация формы объекта и определение его геометрического свойства.
Поиск и анализ образа энергоэффективного объекта занимает большое
количество временного ресурса, но не гарантирует его успех на рынке.
Следовательно, необходимо оценить эффективность традиционных методов
дизайн-проектирования при поиске визуального образа объекта, а также
поиск и предложение нового подхода для решения аналогичных задач.
Определив особенности существующих систем дизайн-проектирования,
достоинства и недостатки, а также основные сложности проектирования,
необходимо будет создать модификацию подхода для проектирования объектов
в экстремальных условиях, предложить новые инструменты, которые решат
поставленную задачу, сводя к минимуму технологические, производственные
и маркетинговые риски при реализации продукта.
Актуальной задачей для производителей продуктов питания является
необходимость увеличения производства тепличных комплексов и развития
импортозамещения в условиях чрезвычайных температурных показателей.
Оценка и решение дизайнера определяет, как и какими методами
проектирования возможно получить оптимальное решение в зависимости от
назначения продукта и его характеристик.
Экономический эффект от реализации проекта для производителей
продуктов питания: повышение рентабельности выращивания
сельскохозяйственных культур за счет увеличения урожайности, уменьшения
энергопотребления на освещение и обогрев и комплексного использования
различных источников энергии.
Экологический эффект от реализации проекта: сохранность природной
среды обитания. Замена неэкологичных газоразрядных светильников, в
которых используется ртуть на экологичные светодиодные системы облучения.
Уменьшение «светового загрязнения» за счет эффективного распределения
освещения по поверхности растений и уменьшения эффекта отражения от
поверхности листьев. Использование современных методов выращивания на
гидропонике.
Социальный эффект от реализации проекта:
● обеспечение населения свежими экологически чистыми
продуктами растениеводства;
● создание условий для организации новых рабочих мест,
повышение благосостояния населения;
● создание условий для экономического и культурного развития
поселений.
Цель.
Целью работы является разработка системы дизайн-проектирования
энергоэффективной теплицы, определение особенностей ее проектирования,
влияющих на формирование визуального образа теплицы за счет используемых
материалов и технологий производства.
Объект исследования.
При помощи основных методов дизайнер на каждом этапе определяет
характеристики изделия, которые должны быть реализованы в
энергоэффективном продукте с учетом определенного климата, а также
оптимизирует временные затраты на поиски необходимого направления
концепции.
Научная новизна работы.
Разработка системы дизайн-проектирования энергоэффективных
объектов для расположения в условиях с определенным климатом.
Практическая значимость.
Экономия средств, времени, ресурсов на разработку, определение
материалов и изготовление энергоэффективных теплиц за счет системы дизайн-
проектирования.
Определение наилучших характеристик формы и конструкции
энергоэффективного модуля теплицы и системы расстановки модулей.
Задачи, решаемые в дизайн-проекте:
1) Анализ существующих методов проектирования;
3) Художественно-конструкторский анализ существующих решений
(конструкция, материал, форма);
4) Определение последовательности проектирования теплицы – разработка
системы дизайн-проектирования;
5) Постановка проблемы на основе анализа аналогов и патентно-
литературного обзора;
6) Разработка и анализ модулей конструкции теплицы;
7) Разработка и анализ формы модулей теплицы с учетом используемых
материалов;
8) Оценка энергоэффективности модуля теплицы;
9) Система расстановки и комплектации блочно-модульной реализации.
1 Анализ теоретико-методологического материала
1 .1 Соответствие проекта современному направлению развития
общества и технологий
В настоящее время теплицы являются продуктом современных
технологий, как альтернатива открытых грядок и полей, для получения
продуктов питания. Такой способ выращивания позволил людям увеличить
вегетационный период растений с помощью создания комфортных условий
для растений. Это позволило максимизировать получение продуктов на
квадратный метр. Трудозатраты на производство значительно увеличились из-
за строительства, обогрева и освещения теплицы, поэтому актуальным стало
проектирование теплиц со снижением затрат, путем использования новейших
технологий и создания устройств, способствующих сокращению
электроэнергии.
Расширение использования тепличных комплексов каждый раз растет,
охватывая новые территории. Данный проект разрабатывает
энергоэффективную теплицу с использованием адаптивных облучательных
установок для выращивания продуктов питания в экстремальных условиях.
Реализация проекта направлена на опережающее импортозамещение. В
тепличном комплексе предлагается использовать энергоэффективные
светодиодные адаптивные системы облучения на основе управления
фитопотоками и эффективным световым распределением, уменьшающим
потери светового потока. Также регуляция уровня облученности и
спектрального состава облучения на каждой стадии вегетационного периода
растения позволит существенно сократить энергозатраты, т.к. повысится
эффективность использования света для обеспечения основных
фотосинтетических реакций, проходящих в его клетках. На данный момент
такая адаптивная технология ещё не внедрена в производство.
Малообеспеченность населения России свежими экологически
чистыми продуктами питания – это основная проблема для такой огромной
территории. Решением данной проблемы является создание интеллектуальных
теплиц для различных, и в том числе экстремальных климатических условий.
В рамках диссертационной работы были исследованы методы
формообразования и создана система дизайн-проектирования
энергоэффективных объектов на примере модульной теплицы с
использованием адаптивных излучательных установок. При выполнении
выпускной квалификационной работы были выполнены этапы:
аналитическая часть, практическая часть, выполнена визуализация модели
тепличного комплекса и исследовательская часть, с которой появилась
возможность сокращения ресурсов на создание энергоэффективных
объектов.
Первоначально, был проведен аналитический обзор, в ходе которого
была выявлена проблема, связанная с этапом дизайн-проектирования.
Постановка проблемы позволила провести анализ и создать альтернативную
систему, которая способна решить эту проблему.
Предложенная система дизайн-проектирования основывается на
акцентировании внимания дизайнера к визуальному образу конечного
продукта, что позволит избежать правок формы объекта на последующих
этапах создания. Система дает возможность сэкономить средства, время,
ресурсы на разработку, определение материалов и изготовление
энергоэффективных теплиц за счет системы дизайн-проектирования, а также
определить наилучшие характеристики формы и конструкции
энергоэффективного модуля теплицы и системы расстановки модулей.
В результате создания модульного тепличного комплекса были
рассмотрены различные материалы изготовления, применены корректировки
по разработке модуля, а также в дальнейшем будет выявлена минимальная
ценовая характеристика стоимости проекта, составлена бизнес-модель и
инвест-план, что даст возможность выхода проекта на стартап площадку и
реализацию комплексных проектов по созданию высокотехнологичных
производств по постановлению Правительства РФ №218.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.6 (71 отзыв)
4.6 (92 отзыва)
5 (91 отзыв)
4.8 (373 отзыва)
5 (21 отзыв)
4.7 (96 отзывов)
4.2 (5 отзывов)
5 (9 отзывов)
5 (174 отзыва)
