Библиографическое описание:

Вардияшвили А. А., Файзиев Т. А., Муродов И., Вардияшвили А. А., Абдиназаров С. Б. Сельский дом с гелиотеплицами и водонагревательной установкой коммунально-бытового назначения // Молодой ученый. — 2015. — №7. — С. 97-100.

Научно-технический прогресс, характеризующийся резким ростом потребления энергии, привлек острое внимание к проблеме использования возобновляемых источников энергии, и в первую очередь солнечной. Важность этой проблемы неоднократно подчеркивалась на международных и всесоюзных конференциях совещаниях по использованию солнечной радиации. Это объясняется, с одной стороны, намечающимся практическим истощением мировых запасов ископаемого топлива и возникновением энергетического кризиса, с другой катастрофическим загрязнением окружающей среды вредными продуктами сгорания.

Растущие с каждым годом потребности мировой экономики в энергии. Кроме того, озабоченность международного сообщества вызывается, наряду с возрастающими трудностями в освоении новых источников традиционного углеводородного сырья-нефти и газа, также быстрым истощением их запасов.

Но самый важный фактор, с которым мы не имеем права не считаться, -достигшие колоссальных размеров использование и сжигание ископаемого топлива наносят ощутимый вред окружающей среде, отражаются на здоровье и качестве жизни населения и ставят под угрозу устойчивость будущего развития на глобальном уровне.

Выход из складывающейся ситуации, прежде всего, видится в дальнейшем обеспечении роста инвестиций в проекты по развитию солнечной энергетики как наиболее эффективного и перспективного источника возобновляемых видов энергии.

Таким образом, солнечная энергетика может и должна стать одним из локомотивов выхода из кризиса. (И. А. Каримов. 6-го заседание азиатского форума солнечной энергии. Ташкент. 2013год 22 ноября). [1].

Говоря о потенциале и перспективах развития солнечной энергетики в Узбекистане, хотел бы подчеркнуть следующее.

В первую очередь, по географическому положению и климатическим условиям Узбекистан располагает для этого исключительно благоприятными возможностями.

По количеству солнечных дней в году, а это более 320 дней, наша страна превосходит многие регионы мира

В связи с этим, за последние годы во многих странах мира, в том числе у нас в Узбекистане ведутся интенсивные исследовательские работы по практическому применению гелиотехнических установок. Одной из проблем использование солнечной энергии заключается в том, что наибольшее количество поступает летом, а наибольшее количество потребления энергии происходит зимой.

Плотность солнечного излучения на внешней границе атмосферы составляет 1,39 кВт/м2. На поверхность круга диаметром, равным диаметру земного шара, приходится мощностью 178 тыс. ТВт, что в 20 раз превышает суммарную мощность энергетических установок мира (8–9 ТВт). Однако до земной поверхности доходит только часть этой мощности вследствие поглощения и отражения ее атмосферой. В наиболее благоприятных районах пиковая удельная мощность солнечного излучения на поверхность Земли равна 1 кВт/м2, в то время как средняя удельная мощность составляет 0,25 кВт/м2.

Использование солнечной энергии для целей горячего водоснабжения является одной из технически осуществляемых и экономически рентабельных отраслей практической гелиотехники. На основе многолетних испытаний в натуральных условиях с целью определения технических и эксплуатационных характеристик установлены: годичное теплопроизводительность установки, зависимость теплопроизводительности и эффективности от времени года, надежность установки в зависимости от механических повреждений, и метеорологических факторов, а также установлен оптимальный объем теплового аккумулятора.

Обычно высота аккумулятора-резервуара изготавливают из расчета ; -диаметр, - высота. Толщина теплоизоляции аккумулятора  см.

Одним из основных, наиболее существенных элементов солнечной водонагревательной установки является поглотитель солнечного излучения- зачерненный тепло приемник-котел. В качестве материала котлов рассматривались: полиэтилен низкого давления, стальные профилированные листы, алюминиевые сплавы АД-1 (листовой прокат). Водонагреватель в летний период солнечной радиации 700–800 Вт/м2 и наружной температуры атмосферы 30–32°С, позволяет получить с каждого квадратного метра поверхности 1200–1400 кДж тепла с температурой горячей воды 50 -55ºС, в условия г. Карши.

Результаты испытания показывают, что с каждого квадратного метра можно получить горячей воды 90–95 л/м2 в день с температурой 50–60ºС. Непрерывные эксплуатационные испытания солнечной водонагревательной установки площадью 6 м2 показали, что производительность установки составляет 450–500 л горячей воды в день, при температуре 50–60ºС.

На основе результатов непрерывных круглогодичных испытаний в натуральных условиях была установлена зависимость производительности от времени года, а также определена надежность работы установки составляет 2260–2300 кДж/м2, в том числе 1720–1760 кДж/м2 в летние и переходные времена года и 500–508 кДж/м2 в зимние времена.

С учетом графика неравномерности выработки и потребления горячей воды в жилых домах установлен оптимальный объем теплового аккумулятора (летом 70 л/чел, зимой 100 л/чел); при этом удельная рабочая площадь солнечной водонагревательной установки для летнего периода — 2 м2/чел.

Результаты расчета показывают, что возможная экономия топлива составляет 0,17 -0,2 т.у.т.с. 1 м2 установки в год.

Тепловая мощность коллектора солнечной энергии (КСЭ) определяется по формуле:

Qk=F [Ik —  ()]=G Cp() (1)

Удельная теплопроизводительность КСЭ, вычисляем по соотношению:

  (2)

где   а=10,7 10; в=29,3 10

; G=кг/с;  

В условиях г.Карши интенсивность падающей солнечной радиации для летнего периода (май-август) составляет ; среднесуточная температура tср=24–30,5 оС. При нагреве воды на t=40 oC, часовая производительность G = 8–9 л/ м2 ч, гелиоводонагревателя определяем по формуле:

 (3)

эффективность гелиоколлектора в зависимости от метеорологических условий определяется соотношением:

где; S-площадь коллектора, м2; Qg- полезное использование тепла (энергии), кДж. Годовая теплопроизводительность КСЭ в условиях города Карши составляет:

;

т. е. экономия органического топлива с 1 кв.метра полезной площади гелионагревателя будет, соответственно 0,150,18 т.у.т./год. Средний расход топлива (Дж) на горячее водоснабжение здания за расчетный период (год) определяется по формуле:

 А Ср  (4)

где, А=G=норма расхода (60 л/ч день); n-число дней в расчетный период, m- число жителей. Определим тепловую производительность солнечной установки за январь месяц. Значение

Iг = 253,6 МДж/(м2 мес); В=1,7.

На основании расчетных формул в соответствии с площадью гелиоколлектора S1=2,7 м2, S2=4,5 м2 месячная теплопроизводительность солнечной установки на январь месяц Qг1=1676 МДж/мес; Qг2=2793 МДж/мес. Определяем степень замещения тепловой нагрузки горячего водоснабжения солнечной энергией. Используя вышеприведенный метод, определяем теплопроизводительность солнечной установки и степень замещения f для других месяцев. Для солнечно — коллекторной установки за июль месяц можно принять наиболее оптимальное значение степени замещения f=1.

При Gc1=60 л/(чел сут): площадь коллектора Fc1=5м2;

Годовая степень замещения fc1=75,7 %

При Gc2=!00 л/(чел сут): площадь коллектора Fc1= 9 м2;

Годовая степень замещения fс2=81,4 %

Объем аккумулятора горячей воды определяем по условию

Vа=Vа Fс=0,05 Fс;

При Gс1= 60 л/(чел сут), m=5: Vа=0,25 м3 = 250 л;

Gc2 = 100 л/(чел сут), m=5: Vа=0,45 м3 =450 л.      (5)

Годовая нагрузка на горячее водоснабжение:

Qг1=19,133 106 кДж/год; Qг2=31, 888 106 кДж/год.

Годовой расход природного газа

Qт1=898 м3/год

Qт1=1485 м3/год

условного топлива

Qу1=1185 кг у. т./год

Qу1=1185 кг у. т./год.

В большинстве существующих установок средний годовой эксплуатационный КПД коллектора оказывается на уровне 40–50 %. Это означает, что для широт около 35–400, с 1м2 коллектора можно получить в год 3–5 ГДж тепла с температурой 60–700С. Экономия органического топлива с 1 кв. метра полезней площади гелиоводонагревателя в условиях г.Карши, составляет соответственно 0,18–0,2 т.у.т/год; 0,16–0,18 т.у.т./год, 0,15–0,16 т.у.т/год [4].

В солнечных теплицах в режиме работы с использованием теплоты дымовых газов от котельной экономия энергия затрат составляет 45–55 %, т. е. 25–30 кг. у.т/м2 инвентарной площади теплицы.

При сушке сельхозпродуктов в солнечных сушильных установках с 1 кг. метра экономия топлива составляет 10–13 м3/день природного газа.

Приведенного достаточно, чтобы понять: резервы энергетики по части низкопотенциального солнечного тепла еще огромны. Как их назвать — первичными или вторичными — это неважно. Важно другое: на сегодняшний день это потерянные ресурсы для нашей экономики.

Таким образом, если мы хотим работать в режиме энергосбережения, экономии и улучшения структуры потребляемых топливно-энергетических ресурсов, переходить на более экологически чистые, нетрадиционные и возобновляемые источники энергии, то без систем аккумулирования теплоты и других прогрессивных способов складирования энергии эти задачи, очевидно, нерешаемы.

 

Литература:

 

1.         И. А. Каримов. «Тенденции и перспективы технологий солнечной энергетики». Материалы 6-го заседание азиатского форума солнечной энергии.г.Ташкент.2013год 20–23 ноября.

2.         Захидов Р. А. Энергетика стран мира и Узбекистана в ХХI -веке //Узбекский журнал «Проблемы информатики и энергетики» Ташкент. изд. «Фан» — 2002 у. стр. 27–42.

3.         Берковский Б. Солнечный путь к экономическому развитию и охране окружающей среды. //Теплоэнергетика. М., 1996 г. № 5.

4.         Жамалов Аж. Основы расчета и использования плоских солнечных коллекторов в АПК Республики Казахстан. Автореф. дисс. доктора техн. наук. г.Алматы — 1999 г. — 48 с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle