Особенности дизайн – проектирования модульной энергоэффективной теплицы с использованием адаптивных излучательных установок

Цыглова, Александра Викторовна Отделение автоматизации и робототехники (ОАР)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

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.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Оксана М. Восточноукраинский национальный университет, студент 4 - ...
    4.9 (37 отзывов)
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политоло... Читать все
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политологии.
    #Кандидатские #Магистерские
    68 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Дискурс желания в ранней советской культуре
    📅 2021 год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Корейская каллиграфия как текст культуры
    📅 2021 год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет