CC BY
189
НАУЧНОЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ «CETERIS PARIBUS»
№2/2015
ISSN 2411-717Х
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Муколянц Арсен Артемович
канд. тех. наук, доцент ТГТУ г. Ташкент, Республика Узбекистан E-mail: [email protected] Музафаров Анвар Рустамович студент ТГГУ, г. Ташкент, Республика Узбекистан Е-mail: [email protected]
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УСТАНОВКИ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
НА ОСНОВЕ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА
Аннотация
Статья посвящена исследованию работы установки горячего водоснабжения на основе солнечного коллектора. Поэтапно описан алгоритм расчета эффективности установки. При расчете используются усредненные значения солнечной облученности, что приводит к упрощению расчетов.
Ключевые слова
солнечный коллектор, горячее водоснабжение, солнечная облученность, срок окупаемости
Целью настоящей статьи является проверка энергоэффективности системы горячего водоснабжения на основе солнечного коллектора для города Ташкент.
Солнечный коллектор — устройство для сбора тепловой энергии солнца переносимой видимым светом и ближним инфракрасным излучением.
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 бойлер. В бойлере нагретая вода перемещается в верхнюю точку, а более холодная вода размещается в нижнюю часть бойлера, т.е. наблюдается расслоение воды в зависимости от температуры. Более холодная вода из нижней части бака по трубопроводу поступает в нижнюю часть коллектора (рис.1).
Рисунок 1 - Схема двухконтурной солнечной установки
8
НАУЧНОЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ «CETERIS PARIBUS»
№2/2015
ISSN 2411-717Х
Для расчета системы горячего водоснабжения необходимо задать исходные данные, определяющие требования к системе горячего водоснабжения индивидуального жилого дома. Для дома расположенного в г. Ташкенте , в котором проживает семья из 4-х человек, можно принять следующие исходные данные:
Количество жильцов дома 4 чел
Среднее суточное потребление горячей воды, N/сут 50л/чел.
Коэффициент запаса, кз 1,5
Температура горячей воды, Кор 700С
Средняя температура холодной воды, tхол 150С
географическая широта (г. Ташкент) 41°15'52" с. ш.
географическая долгота (г. Ташкент) 69°12'58" в. д.
Сезонность работы установки круглогодично
Марка коллектора TZ58/1800-30R1
Количество вакуумных трубок 30шт
Коэффициент полезного действия п 0,9
Размеры 2x2,65x0,15
Вес 70 кг
Площадь апертуры (внутренняя площадь трубки)1 трубки 0,0846м2
Устойчивость к перегреву 2000С
Устойчивость к замерзанию 500С
Срок службы 25 лет
Цена солнечного коллектора 2523650 сум*
*.Примечание: на 30.06.2015 - 47,77 сум = 1 рубль. Объем бойлера определяется по формуле
V = kcbn (1)
и для 4-х человек составляет V= 1,5-4-50 = 300 л.
Температурный перепад, т. е. разность температур воды на входе и на выходе бойлера находится по формуле.
AT = кор - кол (2)
и составляет AT = 70° - 150 = 550С.
Для нагрева 1 литра воды на 1 градус необходимо затратить энергию, равную 1 Ккал, а для нагрева V литров на AT градусов нужно затратить
Q = VAT = 300•55 =16500 Ккал
Для перевода килокалорий в киловатт-часы воспользуемся соотношением 1кВт-ч = 859,8 Ккал, поэтому Q [кВт] = 16500 / 859,8 ~ 19,2 кВт-ч
Среднегодовое значение солнечной облученности горизонтальной площадки для города Ташкент составляет Еср=4,96 кВт/(м2 • сутки) [1]
Положение солнца относительно наклонной площадки, определяется следующими углами [2]: ф - географическая широта местности;
ё- склонение, т. е. угловое положение солнца в солнечный полдень относительно плоскости экватора;
9
НАУЧНОЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ «CETERIS PARIBUS»
№2/2015
ISSN 2411-717Х
5 - угол наклона приемной площадки; у - азимутный угол наклона приемной площадки;
ш - часовой угол, определяющий отклонение направления на солнце от этого направления в полдень;
9 - угол падения прямого солнечного излучения;
Для упрощения вычисления угла падения 0 приемная площадка всегда может быть условно перенесена в воображаемое место на земном шаре, в котором площадка имеет горизонтальную ориентацию (рис. 2).
Рисунок 2 - Перенос наклонной приемной площадки в воображаемое место
Солнечное склонение S в произвольный n-й день года может быть найдено по приближенной формуле Купера [2]
S= 23,45-sin[360-((284 + n) /365)] (3)
где n - порядковый номер дня года.
Соотношение между 9 и другими углами можно записать в следующем виде: casd = sin5 • sin^ • cos s — sin5 • cos^ • cos у + cos S • cos <p • cos s • cosw + cos S • sin^ • sins • cos у • cosw +
cos5 • sins • siny • sinw (4)
Среднемесячные дневные поступления солнечной радиации на наклонную поверхность отличаются от поступлений на горизонтальную поверхность на коэффициент р [3]:
Ен=рЕ (5)
где Е - среднемесячная величина дневного поступления радиации на горизонтальную поверхность, кВт/ (м2-сутки);
р - коэффициент облученности наклонной площадки.
Коэффициент облученности р определяется по следующей формуле [4]:
cos 0 sina
(6)
где a - угол высоты солнца над горизонтом, а значение cos9 находится по формуле (4).Учитывая то, что ориентация солнечного коллектора для круглогодичной работы традиционно выбирается в направлении на юг с наклоном к горизонту, равным широте местности (т. е. у=0 и 5=ф), значения среднемесячного коэффициента р для г. Ташкент определяется по таблице 1.
10
НАУЧНОЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ «CETERIS PARIBUS»
№2/2015
ISSN 2411-717Х
Таблица 1
Месяцы Широта местности 41 градус ср. месячное значение
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Угол наклона коллектора к горизонту 410 градус 0,904 0,934 0,976 1,122 1,386 2,364 2,622 2,118 1,774 1,676 1,0852 1,04
Солнечная инсоляция наклонной поверхности тг ОО 4,632 4,841 5,565 6,87 11,725 13,01 10,505 ОО ОО 8,313 5,383 5,158 7,441
На основании таблицы 1 и технических характеристик вакуумного солнечного коллектора можно найти среднее количество энергии, которое вырабатывает одна вакуумная трубка за день:
Qmp E,H'fmp'n (7)
где Ен - среднее значение солнечной радиации, которая падает на
наклонную площадку;
fmp - площадь апертуры (внутренняя площадь трубки) 1 вакуумной трубки;
П - оптический КПД солнечного коллектора.
Учитывая, что для солнечного вакуумного коллектора марки TZ58/1800-30R1 площадь апертуры составляет Утр=0,0846м2 , получаем следующие
значения Qтр: среднее за год Qтр=7,441•0,0846•0,9=0,567; среднее за июль Qтр=13,01•0,0846•0,9=0,991; среднее за январь Qip=4,484^0,0846^0,9=0,341.
Для наихудшего для города Ташкент месяца - января, находим количество трубок, необходимых для выработки нужной энергии:
т=
19,2
0,341
«56.
Учитывая, что коллектор TZ58/1800-30R1 состоит из 30 трубок, будем считать, что установка горячего водоснабжения должна содержать два таких коллектора.
Наименование Цена, сум. Количество, шт. Сумма, сум
Коллектор TZ58/1800-30R1 2523650 2 5047300
Бойлер SST-300 300L 2500000 1 2500000
Работы по монтажу и установке (25% от стоимости) 1886825
Всего 9434125
Согласно реестру № 19-03-22-05-РУз-30-2015 на территории Республики Узбекистан с 1мая 2015 года 1 квт* час электрической энергии стоит 150 сум [5] . Из чего следует что для обеспечения нагрева горячей воды бойлером SST-30 300L (мощность 3000 Вт, время нагрева воды 5,76 ч) ежедневное потребление электроэнергии составит:
3кВт-5,76 ч=17,28 кВт-ч.
Ежегодный расход электроэнергии составит 17,28-365=6307,2 кВт-ч.
Сумма оплаты за год составит 6307,2-155=977616 сум.
11
НАУЧНОЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ «CETERIS PARIBUS»
№2/2015
ISSN 2411-717Х
Для определения срока окупаемости солнечной установки по сравнению с установкой электрического нагрева следует из стоимости солнечной установки вычесть стоимость бойлера и полученную сумму
разделить на ежегодную сумму оплаты за электроэнергию:
(9434125-1886825) ,, ___
~ /«/^ лет.
977616 ’
Таким образом, срок окупаемости солнечной установки составит 7,72 лет при сроке службы вакуумного коллектора 25 лет. В случае изменения (повышения) тарифов на электроэнергию в течение срока службы коллектора срок окупаемости соответственно уменьшится.
Анализируя выше сделанные подсчеты можно сказать, что эффективность горячего водоснабжения на основе солнечного коллектора для города Ташкент было доказано ещё раз.
Список использованной литературы
1. Обзорные исследования по разработке национальной развитии возобновляемой энергетики в Узбекистане. ПРООН. Отчет по компоненту 1 проекта Ташкент, 2005
2. T.P. Salikhov, T.H. Nasyrov. The Conception of the Use of Renewable Energy Sources and Their Role in the Energy Balance of Uzbekistan. Renewable energy for Central Asia Countries. Netherlands, 2005, p. 103-121.
3. Рудак М.С. Ветро- и гелиоэнергетические ресурсы Узбекистана и возможности их использования. Бюллетень № 6, Узгидромет. Ташкент, 2001.
4. http://www.znaytovar.ru/gost/2/Posobie coefficient obluchennosti_Spr.html
5. http://www.uzbekenergo.uz/ru/news/tariffs-electric-power/
© Муколянц А.А., Музафаров А.Р., 2015
УДК: 004-993-13058
Тарасов В.В.
Др., профессор РХТУ им. Менделеева г. Москва, Российская Федерация Е-mail:[email protected]
УДИВИТЕЛЬНОЕ РЯДОМ Аннотация
Она взяла меня за руку, и моя больная парезом нога, как следствие геморрагического инсульта, легко сделала ножничные движения. Рассказывается о чудесных явлениях на примере больной ноги, которая приобрела способность делать многое количественное подобно точному прибору, что не может делать здоровая нога.
Ключевые слова
кластеры, отпечаток икон, тряска, радиус кривизны, Уе = 12, иконы и вода
©Введение
Первый раз меня и себя удивила жена, когда она взяла меня за руку, а моя правая нога легко сделала ножничные движения.
12
