Расчет экономической эффективности системы горячего водоснабжения с использованием плоского солнечного коллектора | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Аллаёрова Г. Х., Тошмаматов Б. М., Узаков Г. Н. Расчет экономической эффективности системы горячего водоснабжения с использованием плоского солнечного коллектора // Молодой ученый. — 2019. — №2. — С. 15-16. — URL https://moluch.ru/archive/240/55286/ (дата обращения: 20.02.2019).



В статье показан расчет систем горячего водоснабжения с использованием солнечной энергии на основе теоретических исследований преимуществ систем горячего водоснабжения.

Ключевые слова: анализ, теплоснабжение, горячее водоснабжение, солнечная радиация, солнечная энергия, солнечный коллектор.

Во многих районах республики Узбекистан с большим числом солнечных дней и жарким климатом использование солнечной энергии для нагрева воды оправдано.

Общая продолжительность возможного солнечного сияния на равнинах Узбекистана составляет 4455–4475 часов в год. Фактически годовое число солнечного сияния здесь достигает 3000–3100 часов, что составляет 65–70% от возможного. Зимой над территорией Узбекистана формируются воздушные фронты умеренных широт, в результате чего умеренные воздушные массы сталкиваются с тропическими массами, образуются циклоны, а затем выпадают осадки. В связи с этим, представляет интерес реализация горячего водоснабжения потребителей на основе солнечных коллекторов.

В настоящее время несколько миллионов жилых домов и предприятий уже используют солнечные системы нагрева воды. Это достаточно экономичный и надежный вид горячего водоснабжения [1]. Горячее водоснабжение — наиболее распространенный вид прямого применения солнечной энергии. Типичная установка состоит из одного или более коллекторов, в которых жидкость нагревается на солнце, а также бака для хранения горячей воды, нагретой посредством жидкости-теплоносителя. КПД тепловых солнечных систем достигает в настоящее время 50–90%.

Коллекторы, бак-аккумулятор и соединительные трубопроводы системы заполнены холодной водой. Солнечное излучение, проходя через прозрачное покрытие (остекление) коллектора нагревает его поглощающую панель и воду в её каналах. При нагреве плотность воды уменьшается, и нагретая жидкость начинает перемещаться в верхнюю точку коллектора и далее по трубопроводу — в бак-аккумулятор. В баке нагретая вода перемещается в верхнюю точку, а более холодная вода размещается в нижней части бака, т. е. наблюдается расслоение воды в зависимости от температуры. Более холодная вода из нижней части бака по трубопроводу поступает в нижнюю часть коллектора.

Расчет экономической эффективности солнечной установки основан на оценке средних значений солнечной радиации в месте установки системы, а также на правильном определении требуемой производительности, схемно-структурного состава установки, и стоимости отдельных элементов [2]. В условиях Узбекистана в качестве индивидуальной установки плоского горячего водоснабжения чаще всего применяется несколько установок. На рис. 1. представлен плоский солнечный коллектор.

Рис. 1. Экспериментальная установка системы горячего водоснабжения с использованием плоского солнечного коллектора

Для расчета системы горячего водоснабжения необходимо задать исходные данные, определяющие требования к системе горячего водоснабжения индивидуального жилого дома [3]. Для дома, расположенного в г. Карши, в котором проживает семья из 6-х человек, можно принять следующие исходные данные:

Количество жильцов 1 дома, 6 чел; Среднее суточное потребление горячей воды, N/сут-50 л/чел; Коэффициент запаса kз-1,5; Температура горячей воды, tгор=60 0С; Средняя температура холодной воды в зимний период, tхол=10 0С; Географическое положение (г. Карши) – географическая широта – 39 0с.ш.; Сезонность работы установки — полдень:

Нахождение объема теплообменного бака и температурного перепада:

Объем бойлера определяется по формуле

V = kз · l · n (1)

и для 6-ти человек составляет V = 1,5 · 6 · 50= 300 л

Температурный перепад, т. е. разность температур воды на входе и на выходе теплообменного бака находится по формуле

Δt= tгор — tхол (2)

и составляет Δt = 60–10 = 50 0С

Определение количества энергии для нагрева воды: Для нагрева 1 литра воды на 1 градус необходимо затратить энергию, равную 1 Ккал, а для нагрева V литров на Δt градусов нужно затратить

Q = V · Δt = 300 · 50 = 15000 кВт

Для перевода килокалорий в киловатт-часы воспользуемся соотношением 1 кВт · ч = 859,8 Ккал, поэтому

Q= 15000/859,8=17,445 кВт/ч

Зная количество энергии, нужной для нагрева воды 17,445 кВт/ч в 0,5 суток, найдем годовое потребление 17,445 кВт/ч · 365 дней /0,5 = 12734,85 кВт/ч.

Исходя из этих данных определим, сколько мы экономим в год

1 кВт = 250 сум; 12734,85 кВт/ч за год · 250 сум = 3183712,5 сум в год.

Определим количество условного топлива, нужного для обогрева

12734,85 кВт/ч за год *0,3445 = 4387,1 тонн условного топлива.

Предложена упрощенная методика для оценочного расчета экономической эффективности установки горячего водоснабжения. После проведения оценочного расчета экономической эффективности и грубого определения параметров солнечной установки горячего водоснабжения следует провести теплотехнический расчет этой установки и уточнить ее технические параметры.

Литература:

  1. Бекман У., Клейн С., Даффи Дж. Расчет систем солнечного теплоснабжения. — М.: Энергоиздат, 1982. — 80 с.
  2. Баскаков А. П., Мунц В. А. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебник для вузов.— М.: Издательский Дом «БАС TET», 2013.— 368 с. (Высшее проф. образование: Бакалавриат).
  3. Роза А. Возобновляемые источники энергии. Физико-технические основы: учеб. пособие/пер. с англ. под ред. С. П. Малышенко, О. С. Попеля. — Долгопрудный: Интеллект; М.: Изд. дом МЭИ, 2010. — 704 с.
Основные термины (генерируются автоматически): горячее водоснабжение, солнечная энергия, холодная вода, горячая вода, нагрев воды, кВт, оценочный расчет, плоский солнечный коллектор, солнечная радиация, солнечная установка.


Похожие статьи

Солнечное горячее водоснабжение в условиях г. Карши

солнечный коллектор, солнечная энергия, теплоснабжение, горячее водоснабжение, солнечная радиация.

Между верхними теплыми слоями воды, поглощающими солнечное излучение, и более холодными придонными достигается разность температур до 20 °С...

Солнечная энергия и ее использование | Статья в журнале...

Введение. Солнце играет исключительную роль в жизни Земли. Весь органический мир нашей планеты обязан Солнцу своим существованием. Солнце — это не только источник света и тепла, но и первоначальный источник многих других видов энергии (энергии нефти, угля, воды, ветра).

коллектор, солнечная энергия, горячая вода, солнечная...

Солнечная энергия — кинетическая энергия излучения

Солнечная энергия может быть использована для теплоснабжения, в сельском хозяйстве

Если необходимо только горячее водоснабжение — можно выбрать как плоский, так и вакуумный солнечный коллектор.

коллектор, солнечная энергия, горячая вода, солнечная...

Наиболее доступной является солнечная энергия. Энергия солнечной радиации, падающая на Землю в 10 000 раз превышает количество вырабатываемой человечеством энергии. Проблемы возникают в технологии сбора энергии и в связи с неравномерностью поступления...

О возможности использования солнечных коллекторов для...

Солнечный коллектор — это конструкция или устройство для поглощения радиации от Солнца и преобразования ее в тепловую энергию, используемую далее для нагрева воды. Солнечные коллекторы бывают разных видов. Особенно популярными в настоящее время и наиболее...

Сравнение солнечных коллекторов, используемых в целях...

Ключевые слова: плоский солнечный коллектор, вакуумный солнечный коллектор, открытый солнечный коллектор, солнечное теплоснабжение, солнечное горячее водоснабжение. В настоящее время важным направлением развития энергетики является повышение...

Перспективы использования солнечной энергии в ГВС на...

Солнечный водонагревательный коллектор предназначен для нагрева воды с помощью солнечной энергии. В коллекторе происходит улавливание, поглощение и преобразование в низкопотенциальное тепло (до 100оС) энергии солнечного излучения, падающего на его...

Способы получения электрики и тепла из солнечного излучения

Поскольку энергия солнечного излучения распределяется на большую площадь (то есть, имеет низкую плотность), любая установка для прямого использования солнечной энергии должна иметь устройство для ее сбора — коллектор с достаточной поверхностью.

Использование низкопотенциальной солнечной энергии...

горячая вода, солнечная установка, температура воды, формула, рассеянная радиация, поверхность СК, солнечное горячее водоснабжение

солнечная энергия, отопление дома, коллектор, солнечная батарея, кВт, дом, Россия, Европа, солнечная радиация, горячая вода.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Солнечное горячее водоснабжение в условиях г. Карши

солнечный коллектор, солнечная энергия, теплоснабжение, горячее водоснабжение, солнечная радиация.

Между верхними теплыми слоями воды, поглощающими солнечное излучение, и более холодными придонными достигается разность температур до 20 °С...

Солнечная энергия и ее использование | Статья в журнале...

Введение. Солнце играет исключительную роль в жизни Земли. Весь органический мир нашей планеты обязан Солнцу своим существованием. Солнце — это не только источник света и тепла, но и первоначальный источник многих других видов энергии (энергии нефти, угля, воды, ветра).

коллектор, солнечная энергия, горячая вода, солнечная...

Солнечная энергия — кинетическая энергия излучения

Солнечная энергия может быть использована для теплоснабжения, в сельском хозяйстве

Если необходимо только горячее водоснабжение — можно выбрать как плоский, так и вакуумный солнечный коллектор.

коллектор, солнечная энергия, горячая вода, солнечная...

Наиболее доступной является солнечная энергия. Энергия солнечной радиации, падающая на Землю в 10 000 раз превышает количество вырабатываемой человечеством энергии. Проблемы возникают в технологии сбора энергии и в связи с неравномерностью поступления...

О возможности использования солнечных коллекторов для...

Солнечный коллектор — это конструкция или устройство для поглощения радиации от Солнца и преобразования ее в тепловую энергию, используемую далее для нагрева воды. Солнечные коллекторы бывают разных видов. Особенно популярными в настоящее время и наиболее...

Сравнение солнечных коллекторов, используемых в целях...

Ключевые слова: плоский солнечный коллектор, вакуумный солнечный коллектор, открытый солнечный коллектор, солнечное теплоснабжение, солнечное горячее водоснабжение. В настоящее время важным направлением развития энергетики является повышение...

Перспективы использования солнечной энергии в ГВС на...

Солнечный водонагревательный коллектор предназначен для нагрева воды с помощью солнечной энергии. В коллекторе происходит улавливание, поглощение и преобразование в низкопотенциальное тепло (до 100оС) энергии солнечного излучения, падающего на его...

Способы получения электрики и тепла из солнечного излучения

Поскольку энергия солнечного излучения распределяется на большую площадь (то есть, имеет низкую плотность), любая установка для прямого использования солнечной энергии должна иметь устройство для ее сбора — коллектор с достаточной поверхностью.

Использование низкопотенциальной солнечной энергии...

горячая вода, солнечная установка, температура воды, формула, рассеянная радиация, поверхность СК, солнечное горячее водоснабжение

солнечная энергия, отопление дома, коллектор, солнечная батарея, кВт, дом, Россия, Европа, солнечная радиация, горячая вода.

Задать вопрос