Дмитрий Потапов

Герой дня!

Дети
#ДетиГордостьРоссии
Дмитрий Потапов
Возраст: 15
Красноярский край
02 ноября / 2020

Школьник из Красноярска ​Дмитрий Потапов придумал систему умного отопления для квартир и домов, отапливаемых городской теплосетью​

Система центрального отопления имеет два существенных недостатка: невозможность стабилизировать постоянную температуру и абсолютная беспомощность в ситуации, когда плохо топят и дома из-за этого холодно. Моя система умного отопления автоматически поддерживает выбранную пользователем температуру в помещении даже при резких изменениях погоды. А тем, у кого центральное отопление работает неэффективно, даёт возможность добывать из батареи гораздо больше тепла без дополнительных энергозатрат. Система управляется через интернет из любой точки мира.

О работе обычной батареи

Как работает обычный радиатор водяного отопления. В батарею поступает горячая вода, отдаёт часть тепла металлу радиатора и течёт дальше. Радиатор охлаждается, отдавая тепло воздуху, и снова нагревается от поступающей горячей воды. Горячий воздух поднимается вверх от батареи, на его место приходит холодный воздух и забирает очередную партию тепла. Это называется естественная конвекция, которая происходит по законам физики.


Об идее

В данном случае естественная конвекция происходит очень медленно и неравномерно. Воздух в отдалённых от батареи местах прогревается меньше. Если этот процесс ускорить, воздух будет перемешиваться быстрее, равномернее, батарея сможет отдавать больше тепла. Я увлекаюсь электроникой и компьютерами, мне проще всего сравнить это с охлаждением микропроцессора: без вентилятора микропроцессор не успевает отдавать тепло в атмосферу, оно накапливается внутри, и в результате перегрев, поломка. Что касается водяного отопления, то тепло, которое могло остаться в помещении, просто утекает дальше по трубам.


О технологии

Я попробовал реализовать принудительную конвекцию с помощью вентиляторов, предназначенных для компьютера. Разместил их позади радиатора водяного отопления. В результате горячий воздух быстрее выдувается от батареи, к ней поступает больше воздуха с более низкой температурой, соответственно, передача тепла от радиатора происходит эффективнее.

Вентиляторы в моей системе бесшумные и работают от элемента Пельтье – это устройство преобразует тепловую энергию в электрическую. Таким образом, для принудительной конвекции не нужна розетка или аккумулятор, вентиляторы посредством элемента Пельтье питаются от того же водяного отопления.

В будущем моя задумка предполагает изготовление как отдельных систем, которыми можно оснастить домашнюю батарею, так и отопительных комплексов в сборе: в этом случае устройство радиатора будет проектироваться специальным образом, с учётом принципа работы.


О необходимости

Лично у меня дома нет проблем с недостатком тепла в системе отопления. Теплоноситель поступает из городской сети, и при этом, как говорится, топят хорошо. Зимой я больше страдаю от жары. Единственное, что я мог сделать в такой ситуации, – это перекрыть подачу воды в батарею. Но в этом случае через какое-то время становится холодно, приходится снова открывать краны, и так по несколько раз в день. Так что моё инженерное решение задумывалось исключительно как средство стабилизации температуры.


О возможностях

Но мне известно, что многие люди испытывают другие проблемы с центральным отоплением. Причины могут быть разными: где-то плохо работает теплостанция, у кого-то угловые квартиры с неутеплённым фасадом, ещё может быть так, что при системе нижнего розлива первые этажи страдают от жары, а верхние – от холода. Моя система решает любую из этих проблем.

Если тепла достаточно или слишком много, вы можете использовать радиатор с меньшим количеством секций. Система умного отопления при необходимости будет раскачивать его и нагнетать тепло не меньше, чем от большого радиатора. А когда температуру нужно понизить, вентиляторы снижают скорость или полностью останавливаются. Процесс автоматически регулируется микроконтроллером, который получает информацию с термодатчиков. С помощью Wi-Fi-модуля система подключается к ближайшему роутеру и управляется через интернет: можно на смартфоне выставлять желаемую температуру.


О блоке управления

Для управления я использовал микроконтроллер LGT8F328P. Пришлось немного потрудиться и впаять его в плату от Arduino. По определённым причинам Arduino мне не подошёл. Программу управления я написал сам на языке С++. Для удалённого доступа использую стандартное приложение, но если удастся раскрутить проект и найти финансирование, буду писать собственное.


О макете

Чтобы найти заинтересованных лиц, нужно участвовать в различных конкурсах, везде ездить, презентовать свой проект. И вот тут есть небольшая проблема: для этих целей невозможно использовать реальный радиатор с водяным отоплением. Даже если придумать, как подавать в него горячую воду, должно быть ещё помещение, которое он будет отапливать.

Поэтому для демонстрации я собрал макет: вместо батареи использовал электрический нагреватель, а функцию помещения в миниатюре выполняет картонная коробка. Пока макет выглядит непрезентабельно, но я планирую его доработать, сделать приличный корпус с дисплеем, на котором будет отображаться температура воздуха внутри.


О наставнике

С реализацией проекта мне помогает мой научный руководитель из красноярского Центра профессионального самоопределения. Там я занимаюсь робототехникой. Преподавателя зовут Дубоделов Семён Русланович, он направляет меня, подсказывает, может что-то подкорректировать, учит, как правильно подавать материал на презентациях. Если мне в каких-то технических моментах не хватает знаний, он всё объясняет. Вместе мы добились неплохого результата: в случае резких погодных изменений при наличии системы умного отопления температура в помещении может колебаться в пределах двух градусов – это максимум.


О перспективах


Если удастся найти финансирование, например, выиграю грант, тогда я соберу несколько 3D-принтеров, на них буду печатать корпуса. В Китае есть завод, который по предоставленным схемам может изготовить платы. Я отправлю им свои схемы и закажу определённое количество плат, которые я сам спроектировал. Так будет проще и дешевле, чем паять самому. Далее соберу небольшую партию готовых отопительных установок, буду испытывать их в реальных условиях и искать инвесторов для серийного производства. Мама говорит, что главное при этом не забывать учиться. Сейчас я в десятом классе, уверен, что справлюсь.


О задатках

Не помню, когда именно началось моё увлечение научными разработками, помню только, что с маленького возраста меня тянуло к технике. В детстве я не играл с машинками, у меня их почти нет, мне нравилось возиться со всякими проводами, сетевыми фильтрами, с разными устройствами, где есть выключатели, где что-то крутится, моргает... Это было гораздо интереснее, чем просто машинку катать по полу.


О первой разработке

Моим первым значимым проектом была умная урна. Такая интересная идея: урна в торговых центрах при помощи камеры сканирует посетителей на наличие мусора в руках, при появлении такой вероятности урна приближается к человеку на какое-то не слишком навязчивое расстояние; если человек словом или явно выраженным жестом демонстрирует намерение выбросить мусор, она подъезжает ближе, когда дело сделано, урна говорит приятное слово, например, «спасибо».

По моей задумке такое решение будет мотивировать людей выбрасывать мусор именно в урну. Например, они не станут лепить жвачку под лавку, ведь гораздо приятнее повзаимодействовать с таким интересным устройством и услышать от него доброе слово. Коммерческая перспектива проекта в том, что такая умная урна в качестве достопримечательности будет привлекать посетителей в торговый центр или в определённую торговую зону, в районе которой будет курсировать.

В пятом классе я собрал из подручных средств рабочий прототип. Правда, работал он не идеально, потому что на тот момент у меня было мало опыта, да и технические возможности в то время были не такие, как сейчас. Я забросил проект, но до сих пор, когда рассказываю о нём, люди как-то живо реагируют. Эта идея вызывает у них приятные эмоции, и я подумываю вернуться к работе над умной урной с использованием уже современных технологий и более сложных алгоритмов.



О себе

Я увлекаюсь ремонтом электронной техники, ремонтирую всё подряд друзьям и родственникам: ноутбуки, телефоны, телевизоры... Мечтаю в будущем открыть свой бизнес по ремонту электроники, вижу это как большую сеть сервисных центров. Помимо прочего, это даст мне финансовую возможность заниматься собственными техническими разработками: создавать полезные устройства для людей. Понятно, что это будут коммерческие проекты, но изначально я ставлю перед собой цель помочь людям. Это значит, что я буду разрабатывать устройства по принципу сочетания пользы и финансовой доступности простым гражданам. Чтобы все могли это себе позволить, чтобы всем было хорошо.

#ДетиГордостьРоссии

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзене: https://zen.yandex.ru/id/5dbac8c735ca3100b13e4594.
Комментарии
Comments system Cackle
Узнавайте о новых героях, участвуйте в обсуждениях!
Похожие истории
Дети
Школьник Максим Решетнев из Красноярска спас на пожаре четверых детей и уберег от взрыва бытового газа три многоквартирных дома
Дети
Эдуард Казанцев, девятиклассник из села Кирилловка Омской области, на руках вынес из горящего дома 75-летнюю женщину после тяжелого инсульта
Дети
Владислав Гочечилов, восьмиклассник. Во время пожара в доме спас младших братьев и сестер
Дети
Юный слепой певец из Бурятии Лудуб Очиров выступит на церемонии открытия Параолимпиады