История развития энергосбережения

Министерство Образование  Республики Беларусь

Белорусский Государственный  Университет

Факультет философии и  социальных наук

Кафедра социальной коммуникации

 

 

 

 

Реферат

История развития энергосбережения

 

 

Выполнила: студентка 1 курса, 2 группы

Ахрем Алёна

Научный руководитель: Мазаник  Александр Васильевич

 

 

 

 

 

 

 

 

Минск, 2013

Содержание

• Введение
• Зарождение энергосбережения
• Использование энергии ветра и воды вместо физического труда
• Получение воды и холода из вихревых потоков на Великом шёлковом пути
• Энергосбережение в эпоху средневековья и нового времени
• Развитие ветряных и водяных мельниц
• Немецкие энергосберегающие дома "фахверк"
• Современная история энергосбережения
• Первый этап или предпосылки для зарождения современной истории энергосбережения
• Второй этап современной истории энергосбережения
• Третий этап современной истории энергосбережения
• Четвёртый этап современной истории энергосбережения
• Пятый этап или энергосбережение в наши дни
• Список литературы

 

 

Введение

Энергосбережение – это реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на рациональное использование топливно-энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии. Энергосберегающие меры оказывают положительный эффект в экономических и экологических аспектах развития. Энергосбережение - важная задача по сохранению природных ресурсов. В настоящее время, понятие "энергосбережение" имеет научный статус, в этой области проводится множество исследований. В настоящей работе приведена история развития энергосбережения с её зарождения и до наших дней.

 

Зарождение энергосбережения

Использование энергии ветра  и воды вместо физического труда

Первобытная эпоха и Древний  мир характеризовались преобладанием  физического труда. Но уже в эпоху  Античности произведено крупное  открытие в области энергосбережения, которое можно отнести к использованию  альтернативных источников энергии - использование  энергии воды и ветра.

Предположительно древнейшие мельницы были распространены в Вавилоне, о чем свидетельствует кодекс царя Хаммурапи (около 1750 г. до н.э.). Описание органа, приводившегося в действие ветряной мельницей, - первое документальное свидетельство использования ветра  для приведения механизма в действие. Оно принадлежит греческому изобретателю Герону Александрийскому, I век н.э. Персидские мельницы описываются в сообщениях мусульманских географов в IX в., отличаются от западных конструкцией с вертикальной осью вращения и перпендикулярно расположенными крыльями, лопатками или парусами. Персидская мельница имеет лопасти на роторе, расположенные аналогично лопаткам гребного колеса на пароходе и должна быть заключена в оболочку, закрывающую часть лопаток, иначе давление ветра на лопасти будет одинаковым со всех сторон и, так как паруса жестко связан с осью, мельница не будет вращаться. Еще один вид мельниц с вертикальной осью вращения известен как китайский ветряк. Конструкция китайской мельницы значительно отличается от персидской использованием свободно поворачивающегося, независимого паруса.

Водяные мельницы известны в Римской империи со II века до н.э., описаны Витрувием, но широкое применение получат в Средневековье.

 

Получение воды и холода из вихревых потоков на Великом шёлковом пути

Впервые о вихревых потоках  упоминается в Коране [3: 113 (117)], в  переводе И.Ю. Крачковского (1963): "То, что они тратят… подобно вихрю, в котором холод: он поразил посев  людей…". Т.е. древний литературный памятник бесстрастно зафиксировал то, что за полторы тысячи лет  до открытия французского инженера Ж. Ранке люди знали, что в центре вихревого потока температура газа может упасть до степени замораживания.

Наглядным примером способности  инженеров древности использовать обнаруженные и наблюдаемые природные  эффекты является Великий шёлковый путь. Одним из его главных достоинств были колодцы. В целях увеличения, провозной способности караванов, инженеры сделали всё, чтобы вьючные  животные не тащили на себе огромные запасы питьевой воды необходимые каравану, кроме определённого потребного минимума на один переход. Вдоль пути на расстоянии в 12-15 км друг от друга  были созданы колодцы, в каждом из которых имелась вода, в достаточных  количествах, чтобы напоить караван  в 150-200 верблюдов.

В таком колодце чистая вода добывалась непосредственно из атмосферного воздуха. Разумеется, процентное содержание водяных паров в пустынном  воздухе крайне незначительно (меньше 0,01% удельного объёма). Но благодаря  конструкции колодца через его  объём "прокачивался" пустынный  воздух тысячами кубометров в сутки  и у каждого такого кубометра  отнималась практически вся масса  воды, содержащаяся в нём. Древние  инженеры использовали вихревой эффект. Сам колодец был наполовину своей высоты вкопан в грунт.

Путешественники спускались за водой по лестницам на отмостки, и черпали воду. В центре углубления для скопившейся воды возвышалась  аккуратно выложенная высоким конусом  груда камней, выполнявших функцию  конденсатора. Арабы свидетельствуют, что скопившаяся вода и воздух на уровне отмостков, были на удивление  холодными, хотя снаружи колодца  стояла убийственная жара. Нижняя тыльная  часть камней в груде была влажной, а на ощупь камни были холодными.

К сожалению, скупость в описании конусного и шатрового свода  колодца не дает чёткого представления  о конструктивных особенностях. Недостаточность  информации приходится возмещать умозрительными построениями. Стоит только обратить внимание на лёгкое удивление арабов: керамическая облицовка и в те времена была недешёвым материалом, но строители колодцев не считались  с затратами и каждый колодец  имел такое перекрытие. А ведь это  делалось не просто так, поскольку материалам из глины можно было придать любую  необходимую форму, затем отжечь и получить готовую деталь, способную  работать в самых тяжёлых климатических  условиях долгие годы.

В конусном или шатровом своде колодца были выполнены  радиальные каналы, прикрытые керамической облицовкой, или сама керамическая облицовка представляла собой набор  деталей с уже готовыми сечениями  радиальных каналов. Нагреваясь под  лучами солнца, облицовка передавала часть тепла воздуху в канале. Возникало конвективное течение  нагретого воздуха по каналу. В  центральную часть свода вбрасывались струи нагретого воздуха. Возникает  вопрос, каким образом появлялось вихревое движение внутри здания колодца. Самое первое предположение, что  ось каналов не совпадала с  радиальным направлением. Имелся небольшой  угол между осью канала и радиусом свода, то есть, струи были тангенциальными.

Строители использовали очень  малые углы тангенциальности - не более 5є. Угловая величина в 5є довольно незначительна, невооружённым глазом её порой и не разглядеть. Вероятно, поэтому технологический секрет инженеров древности остаётся неразгаданным  и по сей день.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Энергосбережение в эпоху  средневековья и нового времени

Развитие ветряных и водяных  мельниц

В эпоху Средневековья  и Нового времени наступил период коренного преобразования практически  во всех сферах, связанных с физическим трудом. Приобрели массовую популярность ветряные и водяные мельницы с  последующей их модернизацией.

Ветряные мельницы с горизонтальной ориентацией ротора известны с 1180 г. во Фландрии, Юго-Восточной Англии и  Нормандии.

В XIII веке в Священной Римской империи появились конструкции мельниц, в которых всё здание поворачивалось навстречу ветру.

Водяные мельницы были распространены в основном в горных районах с  быстрыми реками. Широкое распространение  получили в Средневековье, особенно при монастырях. Бенедикт Нурсийский предписывал каждому монастырю  обзавестись водяной мельницей. В начале XVIII в. подобные устройства приводили в движение ткацкие станки на текстильных фабриках.

Мельницы принадлежали феодалам, на чьей земле они располагались. Население было вынуждено искать так называемые принудительные мельницы для помола зерна, которое было выращено на этой земле. В совокупности с плохой дорожной сетью это вело к локальным  экономическим циклам, в которые  были вовлечены мельницы. С отменой  запрета, население стало в состоянии  выбирать мельницу по своему усмотрению, стимулируя технический прогресс и  конкуренцию. Такое положение дел  было в Европе вплоть до появления  двигателей внутреннего сгорания и  электродвигателей в XIX веке.

 

Немецкие энергосберегающие  дома "фахверк"

В Германии дома с деревянным прочным "скелетом" строили еще  с XII века, и немецкое название "фахверк" вместе с технологией распространилось по всей Европе. В Британии и Голландии фахверковые дома стали даже популярней, чем в Германии. Ограждающие конструкции домов "Фахверк" имели неоспоримое преимущество по теплоизоляции, по сравнению с избами, срубами, лачугами с соломенной крышей.

Современная история энергосбережения

Современную историю энергосбережения можно разбить на 5 этапов: 1965 г., 1973-1991 г. г., 1991-2003 г. г., 2003-2008 г. г. и 2009 г. - по настоящее  время. Рассмотрим подробнее каждый из них.

Первый этап или предпосылки  для зарождения современной истории  энергосбережения

Если не принимать в  расчет попыток ограничения потребления  энергии после Второй мировой  войны, то первый, хоть и несовершенный  закон закон Великобритании, регламентирующий теплотехнические характеристики ограждающих  конструкций зданий был принят в 1965 году. Примерно в это же время  в СССР на съездах КПСС обсуждалось  о необходимости снижения удельных энергозатрат на единицу продукции, однако дельных мер предпринято  не было ни у нас, ни в других странах.

Второй этап современной  истории энергосбережения

Старт второго этапа современной  истории энергосбережения (1973-1991) связан с арабо-израильским конфликтом, известным как "Война Судного  Дня", нефтяным эмбарго и резким ростом цен на нефть и газ. После  настоящей паники из-за роста цен  на бензин, многокилометровых очередей на бензоколонках в Европе и США, неконтролируемого роста стоимости  электрической и тепловой энергии, а в ряде случаев, с длительными  перебоями их подачи, в большинстве  развитых государств были приняты решения  о следующем:

1. разработке специальных  программ по экономии ресурсов  и энергии;

2. выделении громадных  бюджетных средств на проведение  научно-исследовательских и конструкторских  разработок в области использования  нетрадиционных источников энергии;

3. снижении энергопотребления  в различных отраслях промышленности;

4. разработке законодательных  инициатив, обеспечивающих снижение  потребления энергетических ресурсов, что стало самым главным (как  выяснилось позже) на этом этапе.  Новые законы были, конечно, несовершенны  и в дальнейшем не раз корректировались.

В то время ученые вели активные поиски альтернативных источников энергии, разрабатывали конструкции солнечных  батарей, ветряных, приливных и геотермальных электростанций, тепловых насосов для использования энергии земли, экспериментировали с биотопливом; активизировались работы по атомной энергетике, разрабатывались различные технологии энергосбережения. К сожалению, большинство работ, начатых в те годы, со временем показали недостаточную эффективность и сверхдолгую окупаемость из-за несовершенных материалов и технологий, имевшихся тогда в распоряжении. Со временем цены на нефть очень быстро стали снижаться и, в конце концов, крупные правительственные дотации на разработку альтернативных и нетрадиционных энергетических ресурсов к середине 80-х годов прошлого века стали сильно сокращаться.

Однако, нефтяной кризис 1973 г. заставил пересмотреть дальнейшие приоритеты развития энергетики и её несовершенства, связанные с использованием углеводородного  топлива, и определил наиболее перспективные  направления дальнейшей работы. Некоторые  исследования продолжились и после  прекращения государственной поддержки - частный бизнес понял дальнесрочную  перспективность некоторых обнаруженных в те годы подходов и продолжил  финансирование многих программ.

На основе всех исследований была разработана целостная идеология  экономии энергии. Практика показала со всей очевидностью, что для успешного  решения проблем энергосбережения необходим комплексный подход к  решению этой задачи; улучшение какого-то одного, отдельно взятого элемента не позволит кардинально снизить  энергопотребление, а порой даже может привести и к дискредитации  самой идеи энергосбережения. Через  десятилетия это подтвердилось  на примере массовой кампании по внедрению  в РФ энергосберегающих источников света. Да, они без сомнения лучше, эффективнее, чем обычные лампы  накаливания. Но они пока значительно  дороже, есть трудности с их утилизацией. Кроме того, никто пока не посчитал, какую долю вносили старые лампы  в энергобаланс зданий в зимний период.