среда, 1 июля 2020 г.

Мода, экотренды и как заниматься сельским хозяйством за полярным кругом

Немного философии.
Поразмышляю о трендах, моде и экологических привычках и сельском хозяйстве за полярным кругом...
Тема сложная имеет много координат измерений и рассматривать ее нужно с разных сторон.
Я сейчас рассмотрю только некоторые грани этой проблемы.
Когда я задумал экостройку и конечно же изучал вопрос в интернете.
И там я обнаружил множество реализованных проектов, в которых соблюдены принципы экосистем.
И в этих проектах участвовали люди в качестве волонтеров. Также я нашел кучу интересных экологических решений.
Я понял что существует некий тренд, мода на создание экопривычек и экосистем.
И когда я искал место для стройки я учитывал сообщество в котором я буду строиться и жить.
Сразу скажу, что у меня ни когда не было трепета перед садоводством или огородничеством, наоборот в детстве мне отбили всю любовь работой на даче... остались только не выносимые впечатления.
До того как начать стройку я почти всегда участвовал в коллективных проектах, ходил в походы, участвовал в чистках пляжей и т.п.
И командная работа для меня всегда была самым радостным занятием.
Тусовка для меня всегда была важнее. И начало экостроительство это скорее было продолжением идей уоторые рождались в эко тусовках.
Но с началом стройки вся командная работа исчезла.
Тусовка и командная работа позволяет обмениваться опытом и позволяет быстро сделать то, что одному не под силу.
Мне этого не хватало теперь и я стал искать где еще есть экостроительство, чтобы поучаствовать в нем.
Поблизости небыло ничего такого, мне пришлось ездить или в другой регион или в другой район области.
Т.к. нужно было успевать еще в своей стройке за сезон что-то сделать, то долго поучаствовать в стройках других не получалось.
Но все-таки кое-какой опыт и информацию мне удалось получить из первых рук.
НО! к чему я это все?
К тому, что мода на экостроительство и вообще мода что-то делать самим на своей земле, а тем более совместно - очень слабая у нас в стране.
Я мониторил ситуацию по экопоселениям, но большинство из них были идеологически направленные и связанные с ритуалами (как утверждают их участники это древнерусские ритуалы). Но мне ближе научных подход и к тому же я не увидел особой разницы в успехах тех кто следует языческим ритуалам и тех кто не следует...
Я понял что сообщества существуют, но их мало и они все разрознены. На уровне государства и на уровне общественных организаций нет направлений популяризирующих моду и тренды обустройства окружающей среды.
Но в личных разговорах я очень часто встречал тему нехватки такого обустройства среды. Люди часто говорят об этом и даже некоторые сетовали что вот они лично начинали что-то обустраивать в деревне в поселке в городе около дома во дворе и т.п. , но не найдя поддержки в окружении бросал свои задумки.
После этого у всех них возникало устойчивое психическое состояние удрученности, оторванности, никому не нужности.
Основной вывод: "Никому ничего не нужно, люди боятся что-то самостоятельно сделать. Людям лень жопу от дивана оторвать."
Возникает ощущение что это везде так и вообще во всем мире людям насрать на то где и как они живут...
Но вот перед тем как поехать второй раз в Норвегию я (как обычно я делаю перед поездкой в другую страну) я решил посмотреть как живут люди на севере Норвегии.
Оказалось у них даже на севере, за полярным кругом люди занимаются сельским хозяйством. Конечно больше всего там рыбных хозяйств, но есть так же и животноводство.
Знаете что такое Норвегия с точки зрения почв? Это скалы, крутые склоны, куча фьордов , водопадов и речек.
Это все красиво, но для сельского хозяйства это все очень не удобно и сложно. Даже просто пасти коров, овец и коз не везде возможно.
Кроме того за полярным кругом пол года нет солнца и все завалено снегом...
Как же люди там занимаются животноводством? занимаются...да, конечно там многое автоматизировано, используется высокотехнологические интеллектуальные аппараты (позже расскажу)
Но работать руками тоже приходится вполне себе много ну и кроме того нужно уметь контролировать весь процесс и уметь управлять этим.
ПОчему же люди занимаются этим?
Пока я путешествовал по северу Норвегии, а ездил я там автостопом и это позволило получить информацию из первых рук.
Меня подвозили разные люди и фермеры и рыбаки и учителя и пенсионеры и предприниматели.
Так вот людям там не стремно работать на земле - мода такая, тренд.
Им нравится заниматься своими делами , многие гордятся своей работой и с радостью об этом рассказывают. Они увлечены своей профессией.
В прошлую мою поездку в Норвегию (когда я катался по центральной части) меня подвозил человек, который восстанавливает леса , он рассказал мне все тонкости и ньюансы и проблемы которые у него возникают, и он рассказывал как это сложно и трудно. Но он был очень доволен своим делом.
В этот раз меня подвозил рыбак, который рассказал мне как автоматизирована работа на судне и как работает система по восстановлению "поголовья" рыбы, как работают диспетчеры, которые следят за тем где и сколько выловлено рыбы во фьордах.
На севере я посетил ферму где разводят лам , которых привезли из южной америки. Мне не удалось посетить собачью ферму, где разводят ездовых собак. Но те кто меня подвозили рассказали мне что это весьма успешная ферма.
Я лично видел стада северных оленей, которых разводят на севере.
Я посмотрел очень интересный фильм про животноводство за полярным кругом:
https://www.youtube.com/watch?v=3R5ETr_xxGc
И наконец я лично посетил дом под куполом в котором выращиваются и овощи и фрукты за полярным кругом.
https://www.youtube.com/watch?v=KSxmVKTIjVk&list=PLVG-D-OKd1u21YW3lVTG8R35O4Xrl91f9
Я помогал им по хозяйству пока там обитал.
Прожил я там 4 дня, но мне вполне хватило понять что вкалывают они там очень не хило.
Мы возили песок с моря, чтоб обустроить пермакультурные гряды, возили навоз с соседней конюшни, стригли траву, копали землю. Я наблюдал как вся ребятня (а у них их четверо) помогали маме (Ингрид) сажать овощи на пермагрядке.
В подвале мы с Бенджамином (хозяин дома) возились с устройством лестницы и Бенджамин рассказывал мне про дом и показывал его устройство.
Вот здесь более подробно: рассказ
И все это делалось с радостью и весельем, все выглядело как игра. Ребятишки ниразу не переступали через "не хочу".
Их никто не заставлял.
Вечерами я беседовал с Бенджамином и он рассказывал про жизнь здесь в норвегии на этом острове.
Так вот оказывается они с Ингрид всю жизнь живут здесь на острове.
Они родились здесь, затем отучились каждый в своем учебном заведении и вернулись на остров, обустроили свой собственный дом и теперь продолжают жить и работать здесь и воспитывать своих детей.
Конечно они путешествуют иногда в другие регионы и страны, те так часто как другие но всеже.
Но они счастливы жить именно здесь и гордятся своим островом и страной.
И в целом в Норвегии нет проблемы утечки молодежи в районные центры и города, поэтому у них не большие города и много деревень и хуторов.
Практически вся земля под присмотром.
Как-то раз меня подвез старший школьник, который только только закончил школу. Он увидел меня с большим рюкзаком и решил пообщаться со мной в надежде услышать от меня что-нитьбудт интересное про разные страны. Но оказалось он мог мне рассказать больше и про свою страну и про природу и как ее сохранять.
Признаюсь, что именно посещение Норвегии еще сильнее подстегнуло меня обустраивать собственное место.
Меня поразило, что люди живут на земле, занимаются хозяйством и при этом когда они принимают гостей, то обеспечивают комфорт и удобство. И каждый стараяется рассказать про свои родные места и показать что-то интересное поблизости.
Я подумал, а чем мы хуже? Ведь во первых у нас и по климату лучше заниматься и огородничеством и садоводством.
И показать гостям почти всегда есть что и природных уникальных мест у нас полно.

Но вернувшись домой я горел идеями, предложил соседям обустроить  родничек и подходы к нему.
И это оказалось не просто... на словах люди высказывали желание, но в итоге на работы собирались только некоторые.
И оглядевшись через нектороне время я понял что нет ни идей, ни людей с которыми можно реализовывать какие-то хотябы элементарные экологические проекты которые бы улучшали нашу среду обитания.
Люди объясняли мне это тем что, некогда заниматься чем-то еще, все время уходит на собственное обустройство и "выживание".
Но я видел на практике, что время на устройство различных посиделок, шашлыков и разных других тусовок, все же находится.
Я понимаю что отдыхать тоже нужно. Но я делаю упор на то что не формируется та информационная среда в которой происходит обмен опытом и рождение новых идей.
Все таки тренд изолированных друг от друга ячеек существует у нас до сих пор. Общество атомизировано и мыслит только категориями "что я могу сделать один"
Теперь про поддержку со стороны государства:
В Норвегии практически все фермерские хозяйства , а особенно в северных районах получают дотации. И кроме того ввозными пошлинами и строгим санитиарным контролем обеспечивается полное обеспечение молочной продукцией всей страны. Есть конечно и завозные продукты, но их не большинство.
Множество экологических проектов поддерживается на уровне государства, например даже виадуки для животных, что те могли спокойно гулять по всецй территории и им не мешают дороги.
Конечно же и развитие инфраструктуры и образования в этой области формируют тренды, моду и запросы в обществе. Но и общество само запрашивает от государства те или иные нормы и решения.

Когда я путешествовал по югу России (ставрополь, Элиста, Астрахань, Волгоград) меня подвозил фермер и рассказывал как хищнечески уничтожаются земли предпринимателями, которым нужно бысто срубить прибыль. После двух трех лет высаживания монокультуры огромные площади не могу плодоносить и их приходиться восстанавливать несколько лет, вкладывая в земли удобрения, посути тратя деньги в никуда. К этому времени земли отиуются обратно гомударству или перепродаются, тем кто не курсе что тут происходило.
Точно также по хищному были отобраны земли у экопоселения окол Иститима, и теперь земли пустуют, т.к. они были перепроданы в третьи или четвертые руки  и новый хозяин не занет что с ней делать теперь.
Все заброшено и забыто...
Какие тренды и какую моду можно воспитать у детей, которые приехали с родителями строить свой дом в экопоселении, а их оттуда выгнали?

Когда я был на Камчатке, местные жители рассказывали мне как прекрасно росла здесь пшеница. Я сам проходил через заброшенные сады облепихи и ирги. В поселке Эссо куча заброшенных домов около которых стоят теплицы из которых прямо прет зелень, теплицы заросли сорняками изнутри. Это потому что весь поселок и все теплицы БЕСПЛАТНО снабжаются горячей водой, которая бьет из под земли. Там проведены трубы и отопление во всем поселке именно такое.
Дороги на камчатке оставляют желать лучшего.
Как мне рассказывали местные что если бы здесь развивать сельское хозяйство - здесь был бы золотой край, но сейчас и зерно и молоко привозят с континента и стоит это все огромных денег. Развивается только туризм и это далеко не эко-туризм...Тренды все теже - срубить побыстрее побольше денег. Инфраструктура на Камчатке просто убита...

Рассказ вот тут: Про Камчатку Но там просто про поездку, без анализа. Но по фотками все поймете.

Когда я катался по Бурятии - сами буряты с горестью сообщали мне что скоро весь свой лес они сами же и срубят и вывезут в Китай.

про Бурятию

Когда я искал ржаную солому по совхозам и фермерским хозяйствам вокруг Новосибирска, я так же столкнулся с отсутствуем и информационных каналом, центров чтобы найти нужное сырье с минимальными затратами.
Когда я поехал сам по хозяйствам, то увидел что многие находятся в ужасном состоянии и техника в хозяйствах тоже еле дышит.
И что уж говорить о каких-то экологических решениях.... работают по старинке - сеют монокультуры, уничтожают леса и т.п.

Когда мы в своем поселке начинаем обсуждать например тему отопления, то экологические аспекты уходят куда-то в сторону и на первый план всплывают вопросы экономии денег, причем экономии лично каждым хозяйством...А о том чтобы собраться и вместе заказать например более экологичные брикеты, что в итоге окажется дешевле дров, даже не возникает идеи и желания...Атомизированность общества, мы привыкли закуклиться в своем мирке и решать  свои проблемы сами своими средствами.

Из всех приведенных примеров получается что жить на земле и соблюдать экологические принципы дорого, тяжело и затратно по времени.
А работа, за которую платят достаточно денег не связана с работой на земле.

Какие институты нужно создавать и возраждать чтобы привить эту любовь к своему краю к земле?
И нужно ли это делать?
Или может предоставить это все технологиям? механизмам?
Подождать когда крупные компании создадут автоматизированные комплексы, которые соблюдая все экологические принципы будут выращивать для нас еду и обеспечивать нам чистную и устойчивую среду обитания? Механизмы будут следить за взаимосвязвми в экосистемах и регулировать численность того или иного вида?
Но даже для такого развития нужны тренды и мода понимания устойчивости систем, чтобы суметь заложить эти идеи и законы в программы механизмов.
Вот такая философия.

воскресенье, 10 мая 2020 г.

Тепловая модель дома

Для того чтобы оценить какие формы домов и в каком исполнении и с каким солнечными коллекторами более эффективны, нужно произвести тепловой расчет дома и определить как меняется температура в доме.

Одним из критиериев является  - на сколько сократится отопительный сезон.

В результате работы на программой по вычислению мощности получаемой гранями зданий от солнца столкнулся с проблемой вычисления температуры внутри помещения. Все из-за того что материалы стен и массивных объектов внутри дома накапливают тепло и одновременно передают его окружающему пространству. И в итоге энергия из дома утекает в окружающее пространство, на улицу. Не вся конечно, а та которая не смогла накопиться в массивных объектах.

Для того чтобы решить задачу расчета температур нужно в общем случае смоделировать всю обстановку и все процессы передачи и накопления тепла в доме.
В общем случае это описывается уравнением теплового баланса (вики):

Эта формула описывает вообще все особенности теплопроводности и теплоемкости всех частей дома.

В нестационарном режиме (когда идут тепловые переходные процессы) формула такая:


Описать в точности полную тепловую 3D модель дома сложно и практически не возможно. Формы домов будут загружаться в программу разные и внутренние перегородки, мебель, массивные объекты типа печей или каминов или емкостей с водой и прочими жидкостями везде все будет располагаться по разному.
Как это упростить?
А вообще-то вся сложность внутри дома не очень то и важна для определения средней температуры по всему пространству внутри дома.
Что является более важным?
Так как одной из основных целей этого проекта является уменьшение количество сжигаемого топлива для отопления, то рассмотрим модель дома именно для холодных районов земли. 
Думаю, важным в этом случае является то как хорошо утеплен дом со всех сторон (какова теплоудерживающая оболочка) и какова масса внутри дома которая накапливает тепло и тем самым сглаживает изменения температуры при колебании мощности источников тепла. Массивных объектов может быть много внутри дома.
Для упрощения расчетов примем пока, что массивный объект один и он располагается на полу дома (это некий тепло  аккумулятор, которым можно заменить все массивные объекты в доме).
Как еще упростить модель дома?

Мы можем представить модель дома как набор неких термоэлементов связанных между собой.

Все термоэлементы можно разделить на два типа:

1. термоточка
2. набор слоев

Например тот самый аккумулятор тепла (массивный объект) внутри дома, мы можем представить ввиде термоточки.
Это потому что температура распределяется равномерно по всему объему этого элемента. И при изменении температуры она очень быстро выравнивается по всему объему. И поэтому мы считаем, что во всех точках этого объекта в каждый момент времени температура одинакова.
Объем воздуха в доме, который находится над теплоаккумулятором можно тоже представить как термоточку.
Хотя, конечно, делая такое допущение для воздуха мы теряем в точности расчетов, т.к. теплый воздух устремляется вверх и верхняя часть (стены и потолки ) буду нагреваться сильнее чем нижние части. Но для общей примерной оценки эффективности дома мы можем принять что температура воздуха везде одинакова. Таким образом воздух в доме это тоже термоточка.

А вот стенки дома, термоизолирующую оболочку мы рассмотрим как набор параллельных слоев, а поток тепла направлен перпендикулярно всем этим слоям. И в каждый момент времени мы будем просчитывать как изменяется температура внутри каждого слоя.
К концу расчетного периода мы получим распределение температур по всем слоям этого термоэлемента.
Мы разбиваем термоэлемент на слои для того чтобы рассмотреть каждый из слоев тоже как термоточку, в которой температура по всему слою одинакова во всех точках.
По другому каждый слой можно назвать - изотермическая поверхность.

Теперь рассмотрим какие формулы мы применяем для терморасчета каждой термоточки:

1. Как изменяется температура термоточки взависимости от ee теплоемкости и входящей тепловой мощности можно вывести из этой формулы:

2. Насколько изменится температура следующей за текущей термоточкой можно вывести из этой формулы:

и зависит это от указанного ранее коэффициента температуропроводности - a, а также от площади - A, через которую поступает тепловая энергия.

Таким образом мы упростили расчет тепловой модели дома до простых формул.

Уравнение теплового баланса термоточки или одного слоя будет выглядеть так:

Q in = c*m*(t2 - t1) + a*A*(Ts - T)

То есть входной тепловой поток в точку равен сумме увеличения внутренней энергии точки и потери энергии в следующий элемент.
Тот тепловой поток который теряет текущая термоточка (слой) является входным потоком для следующей термоточки.

Если начальные условия таковы, что температуры всех элементов равны, то потеря энергии в первый момент времени будет нулевым, и вся входящая энергия уйдет на повышение температуры данной термоточки.

В следующие моменты времени в данной точке повятся потери и повышение температуры данной точки уменьшится. Как только появятся потери тепла данной точки, то эти потери буду являться входной тепловой энергией для следующей точки.
Ну а если в какой-то слой не приходит никакой энергии, а следующий слой холодней текущего, то у текущего слоя будет отрицательный тепловой поток и значит текущий слой будет остывать.


Теперь рассмотрим форму самого дома.
Мы видим в формуле выше участвует площадь слоя перпендикулярно, которой идет тепловой поток. То как будет изменяться площадь от слоя к слою зависит от формы дома.
В программе используется библитека PyMesh, которая разбивает заданный пользователем меш поверхности дома на треугольники.
Внутренняя поверхность дома определяется уменьшенной копией внешней поверхности, так чтобы между внешней и внутренней поверхностями получалась стенка указанной толщины.
В этом случае каждому треугольнику поверхности внутри будет соответствовать треугольник внешней поверхности.
Так как мы решили принять воздух в доме и аккумулятор тепла за термические точки, то в этом случае получается, что каждый треугольник поверхности будет с одной и той же температурой. Температура снаружи дома в течение расчетного периода тоже везде одинакова. Если бы все треугольники внутри были одинаковы и соответствующие им наружные тоже были  бы одинаковы то нам достаточно было бы рассмотреть любой треугольник. Но так как все треугольники разные и скорость нарастания площади от внутреннего до внешнего треугольника от слоя к слою меняется у разных треугольников по разному, не одинаково.
Единственно надежным способом понять как будет меняться площадь от слоя к слою -  это вычислять средствами PyMesh общую площадь каждого слоя по всему дому. Но это будет занимать довольно значительное время при вычислениях.

Поэтому рассмотрим еще одно упрощение - пусть площадь, через которое будет теряться тепло из дома наружу будет средней между внутренней площадью и внешней площадью поверхности дома. И для всех слоев данного термоэлемента она будет одинакова.

Такое допущение можно делать для случаев когда толщина стены намного (в десятки раз) меньше линейных размеров дома.

Итак, мы имеем очень простую тепловую модель дома:
1. Есть форма дома (стен, крыши и пола и потолка) она определяется мешем (сеткой из точек и линиями) которые пользователь загружает в программу.
2. Есть толщина стен (на первом этапе примем что и толщина потолка и пола равны толщине стен). Это и есть оболочка дома.
3. Внутренний объем воздуха в доме вычисляем путем создания уменьшеного меша формы дома на 2 толщины стены. Внутри дом пустой и не имеет никаких перегородок.
4. На полу дома находится массивный объект (накопитель тепла). площадь этого объекта равна площади дома.




Такую модель дома мы можем описать цепочками термоэлементов.
Какие термоэлементы мы имеем?

1. Тепловой аккумулятор. (точка)
2. Пол под аккумулятором
3. Стены вокруг теплового аккумулятора, с которыми он непосредственно соприкасается.
4. Воздух внутри дома. (точка)
5. Стены, которые соприкасаются с воздухом в доме.
6. Окна через, которые утекает тепло из воздуха внутри дома. (точка)
7. Температура снаружи дома. (точка)
8. Температура земли под полом дома. (точка)
9. Температура воздуха снаружи дома, но под стеклянным куполом. (точка)

Последний элемент будет применяться в модели, где весь дом находится под стеклянным куполом.

Термоэлементы помеченные меткой (точка) являются термоточкой, остальные представляют собой набор слоев, который ведут себя как термоточки и взаимодействуют как термоточки.

Нужно заметить, что такие упрощения и такая тепловая модель дома будет точнее выдавать результат, если форма дома будет приближаться к сферической. Во всяком случае это должна быть правильная выпуклая форма.
Если дом состоит из множества выступающих частей или дом в виде боба или имеются большие вогнутые поверхности, то такая модель будет выдавать очень не точные результаты распределения температуры элементов дома.

А теперь опишем цепочки соединения термоэлементов термической модели дома для разных вариантов солнечных коллекторов.


1. Используем водяные солнечные коллекторы и вся энергия, с учетом КПД коллекторов, поступает в аккумулятор тепла.



2. Используем воздушные солнечные коллекторы и вся собранная солнечная энергия поступает в воздух внутри дома.



3. Весь дом находится под стеклянным куполом. Солнечная энергия поступает непосредственно в стены дома.



Вот такие термические модели мы будем использовать для расчетов температуры и затем мы можем сравнить эти варианты между собой.

Расчет выполняется в цикле для коротких промежутков времени.
В каждый промежуток времени просчитывается вся схема (вся цепочка или дерево элементов). В каждой схеме указывается начальный элемент (тот куда поступает энергия), конечным элементом является "наружа" (то есть температура снаружи дома), таких "наруж" может быть несколько. Направление расчета принимается всегда от первого элемента к "наруже".

В итоге, когда весь указанный период, разбитый на мелкие промежутки врмение, будет просчитан, мы получаем таблицу ежечасных температур указанных элементов дома. На базе этой таблицы мы можем построить графики изменения температуры того или иного элемента.
По этому графику будет видно - когда температура в доме опускается ниже комфортной и отсюда будет понятно насколько сократится или увеличится отопительный сезон.

Вся эта теория заложена программном пакете написаном мной на языке Python.

Пакет называется Solarhouse. Код его можно посмотреть на Github:

https://github.com/yaricp/py-solarhouse

Документация к нему здесь:

https://solarhouse.readthedocs.io


Пишите мне если будут вопросы, замечания и предложения.

Кроме Вы можете поддержать меня финансово.

Ссылки и реквизиты указаны в правой части блога.


Вот так! всем удачи!


воскресенье, 26 апреля 2020 г.

Весна. Пожарная безопасность

И еще раз про пожарную безопасность.
Если вы на даче или еще где-то ну прям жуть как хотите что-то сжечь (ну например чтобы золу получить или просто порядок навести) сжиге подконтрольно в какой-нибудь бочке или печи.
Но если у вас нет бочки или печи , да еще и некогда стоять рядом и наблюдать, вот вам старый метод:
Дакотский очаг.
Про него вы много где можете почитать :
http://yaricblog.blogspot.com/search/label/%D0%B4%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D1%82%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9%20%D0%BE%D1%87%D0%B0%D0%B3
http://survivalbook.ru/dakotskij-ochag/
https://pikabu.ru/story/dakotskiy_ochag_6118206
Это просто яма в земле с расширением в самом низу и с подведенным воздуховодом-поддувалом.
В итоге:
1. Весь огонь внутри (кроме языков вырывающихся вверх), но учтите бочка или печка нагревается сама с боков - и она тоже опасна. Здесь же основной жар под землей.
2. Вы получаете хранилище золы. А можно и просто потом добавить навоза и перекопать это место и получите улучшеную питательную почву.
3. Вы прогреваете землю дополнительно - здесь быстрее взойдут ростки
4. Вы можете готовить еду и даже шашлыки когда останутся угли.

В качестве предохранителя сверху можно подвесить ведро с водой на палке.
Если огонь будет сильным  - палка перегорит и ведро упадет и зальет очаг.
Таких очагов можно сделать несколько , чтобы не таскать по участку ветки и траву.
ТРИЗ - наша сила!
ЗЫ: В любом случае рядом должен быть резервуар с водой, бочка или хотябы ведро. Такой очаг легче залить, чем костер.

Всем добра!