Потенциал нетрадиционных источников энергии в системах теплоснабжени

МИНИСТЕРСТВО ВЫШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗАВАНИЕ

РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ АРХИТЕКТУРНО - СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

НИШОНОВ ФАЙЗУЛЛО ХОЛМИРЗЕВИЧ

«Потенциал нетрадиционных источников энергии в системах теплоснабжения»

Д И С С Е Р Т А Ц И Я

На соискание степени магистра по специальности : 5А5340403 «Отопление,

вентиляция, кондиционирование воздуха и охрана воздушного бассейна»

Работа рассмотрена и Научный руководитель

допускается к защите. к.т.н, ст.н.с. Авезова Н.Р.

Зав. кафедрой «Проекти-

рование строительство и Научный консультант

эксплуатация инженерных т.ф.н., к.и.х. Насонов Е.А.

коммуникаций»

доц. Рашидов Ю.К.

« » 2012 г.

ТАШКЕНТ – 2012

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой ПСЭИК

к.т.н., доц. Рашидов Ю.К.

«___» 2012 г.

ЗАДАНИЕ ПО ПОДГОТОВКЕ И НАПИСАНИЮ

МАГИСТРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ

Магистрская диссертация по теме: «Потенциал нетрадиционных источников

энергии в системах теплоснабжения»

название (с указанием материалов конкретных организаций)

утвержднная приказом ректората института от « » 2012 г.

за номером по кафедре ПСЭИК

за слушателем НИШОНОВ ФАЙЗУЛЛО ХОЛМИРЗЕВИЧ

научный руководитель Авезова Нилуфар.Раббанакуловна.к.т.н., ст.н.с.

Ф.И.О., занимаемая должность, учная степень, учное звание

должна быть подготовлена и представлена к предварительной защите

на кафедру .

число, месяц, год

В работе будут использованы: Авторефераты, специальная литература,

КМК, статьи журналов, отчты о научно-исследовательской работе,

Практические, балансовые и др. материалы, стат. данные др. ведомств и т.п. за годы публикации,

материалы семинаров, обзорные проспекты, брошюры, каталоги

труды и т.д. законодательные и нормативные акты, инструкции и т.п.

современного отопительного оборудования, руководство по

проектированию, монтажу и эксплуатации систем отопления зданий

В работе предусматривается: аналитических расчет, теплотехнических

характеристик плоских солнечных коллекторов для нагрева воды в системах

горячего водоснабжения в теплый период года.

аналит. таблицы, группировочные таблицы, графики, схемы, диаграммы, математические модели и т.п.
В работе предусматривается изложение следующих групп вопросов:

1-я Ресурсы нетрадиционных источников энергии в Узбекистане

название

2-я группа . Солнечные водонагревательные коллекторы и систем горячего

водоснабжения на их основе

название

3-я группа Использование солнечной энергии для отопления помещений с

помощью пассивных систем

название

Задание выдано

число, месяц, год

Научный руководитель Авезова Нилуфар.Раббанакуловна.

подпись, Ф.И.О., дата

Задание принял слушатель Нишонов Файзулло Холмирзаевич

График завершения магистерской диссертации в первоначальном варианте

Глава I. Нетрадиционные источников энергии в Республике Узбекистана

название первой главы диссертации в первоначальном плане и сроки представления

1.1 Ресурсы солнечной энергии Республики Узбекистан

1.2. Гидро энергические ресурсы

1.3 Ветро энергетические ресурсы

1.4 Геотермальные биоэнергетические ресурсы

Глава II. Использование солнечной энергии в системах горячего

водоснабжения

название первой главы диссертации в первоначальном плане и сроки представления

2.1 Принципиальные схемы солнечного горячего водоснабжения

2.2. Солнечных водонагревательных коллекторов систем солнечного горячего

водоснабжения

2.3. Теплопроизводительность плоских солнечных водонагревательных

коллекторов в одно – и двухконтурной системах солнечного горячего

водоснабжения

Глава III. Использование солнечной энергии для отопления помещений

название первой главы диссертации в первоначальном плане и сроки представления

3.1. Классификация пассивных систем солнечного отопления

3.2.Методика расчета удельных тепловых потерь помещений с

инсоляционной пассивной системой солнечного отопления

3.3.Расчет прихода суммарного солнечного излучения на

лучевоспринимающую поверхность ориентированного на юг и

вертикально установленного светопрозрачного ограждения

инсоляционных пассивных систем солнечного отопления.

3.4. Тепловая эффективность инсоляционных пассивных систем солнечного

отопления

Предварительная защита диссертация на кафедре

срок, дата, год

Задание выдано к.т.н., ст.н.с

научный руководитель магистерской диссертации

Авезова Нилуфар.Раббанакуловна.

Ф.И.О.

подпись

дата

Задание принял Нишонов Файзулло .Холмирзаевич

Ф.И.О., слушателя, подпись

Дата

ОГЛАВЛЕНИЕ Cтр.

ЗАДАНИЕ----------------------------------------------------------------------

ВВЕДЕНИЕ---------------------------------------------------------------------

ГЛАВА 1. Нетрадиционные источников энергии в Республике

Узбекистана-

1.1. Ресурсы солнечной энергии Республики Узбекистан--------------

1.2. Гидро энергические ресурсы ----------------------------------------------

1.3. Ветро энергетические ресурсы --------------------------------------------

1.4 Геотермальные биоэнергетические ресурсы -----------------------

выводы по первой главе -----------------------------------------------------

ГЛАВА 2. Использование солнечной энергии в системах

горячего водоснабжения ------------------------------------------------

2.1. Принципиальных схемы систем солнечного горячего

водоснабжения ----------------------------------------------------------------

2.2. Солнечных водонагревательных коллекторов систем солнечного

горячего водоснабжения ---------------------------------------------------

2.3. Теплопроизводительность плоских солнечных

водонагревательных коллекторов в одно – и двухконтурной

системах солнечного горячего водоснабжения ------------------------

выводы по второй главе------------------------------------------------------

ГЛАВА 3. Использование солнечной энергии в системах

горячего водоснабжения ----------------------------------------------------

3.1.

Классификация пассивных систем солнечного отопления ---------

3.2. Методика расчета удельных тепловых потерь помещений с

инсоляционной пассивной системой солнечного отопления--------

3.3. Расчет прихода суммарного солнечного излучения на

лучевоспринимающую поверхность ориентированного на юг и

вертикально установленного светопрозрачного ограждения

инсоляционных пассивных систем солнечного отопления

3.4. Тепловая эффективность инсоляционных пассивных систем

солнечного отопления-------------------------------------------------------

выводы по третьей главе ----------------------------------------------------

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ---------------------------------------------------------------

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ -----------------

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Использование возобновляемых источников

энергии (ВИЭ) для Республики Узбекистан актуально как, с целого

обеспечения энергетической безопасности так и улучшения социально –

бытовых условий населения. Основными компонентами ВИЭ в республике

являются солнечная энергия (СЭ), гидравлическая ветровая и геотермальная

энергии , а также энергия биомассы. Суммарный технический потенциал DB”

в Республике табл.1 составляет 179.4 млн. тонн нефтяного эквивалента (т.н.э.),

что более чем в три раза превышает ее ежегодную потребность в

энергоресурсов. [1]

Территория Республике Узбекистан (447.4 тыс.кв.км., из которой 70 %

составляет территория пустынь), расположена в относительно благоприятных

климатических климатических условиях (между 37 45 северной широты и

между 56 и 73 восточной долготы для использования СЭ, энергетический

потенциал которой составляет 98.5 % ВИЭ в месте взятых [2], и поэтому она

считается основным определяющим при планировании доли использования

ВИЭ в общем энергобалансе Республике.

Одно из перспективных сфер практического применения солнечного

энергии, которое в настоящее время имеет наибольшую степень

технологической готовности в нашей Республике, как во всем мире, -

считается преобразование ее в низкопотенциальное тепло и использование

последнего в качестве источника в системах теплоснабжения жилых и

коммнальнобытовых сельскохозяйственных, промышленных и социальных

объектов, являющихся основными потребителями тепла такого же

температурного потенциала. Отметим, что покрытия тепловых нужд

населения и коммунально бытового сектора в республике ежегодно

расходуется 50 % ископаемого топлива.
Реальные масштабы использования солнечной энергии в системах

теплоснабжения зависят от технико экономических показателей солнечных

систем теплоснабжения. Последние, как правило, как правило, наряду, со

стоимостным показателя оборудования для них, главным образом зависят от

ресурсных показателей основного элемента системы-солнечных коллекторов,

улавливающих и преобразующих энергии солнечного излучения в

низкопотенциальное тепло, предаваемое затем теплоносителю (воде).

Как видно, определение ресурсных потенциальных показателей

солнечный низкопотенциальных установок в системах теплоснабжения явятся

одной из актуальных задач вовлечения солнечной энергии в серсту

коммунальной тепло энергетики.

В связи с этим, целыю диссертационной работы является определение

технического потенциал солнечных низкопотенциальных установок в

системах теплоснабжения жилых и общественных зданий и коммунально-

бытовых объектов.

Задача исследования:

1. Изучить состояние использования нетрадиционных источников энергии

в народом хозяйстве Республике.

2. Изучить технической потенциаль использования солнечной энергии в

системах теплоснабжения.

3. Определить дневной ход поверхностной плотности патока суммарного

излучения, падающего на фронтального лучевопринимающую поверхность

ориентированного на юг и установленного под углом 30 к горизонту

плоского солнечного водонагревательного коллектора.

4. Устоновить расчтны и путем дневеой, месячной и годовой

теплопроизводительности плоскых солнечных водонагревательных
коллекторов в системах горячего водоснабжения при температурах

полутаемой из ных горячей воды.87 С, 45 С и 55 С

5. Изучить пассивную технологио использования солнечной энергии для

зимнего отопления полощей.

6. Разработать лотдику расчта тепловых потерь помещений с

инсоляунонной пассивной системой солнечного отопления.

7. Изучить тепловую эффективность инсоляунонных пассивных систем

солнечного отопления.

Объектами исследований. являются нетрадационные энергия и ее

использование в системах горячего водоснабжения и отопления.

Апробация работы. 6-8 май 2012 г.

Основные положения диссертации опубликованы: “Нано техналогия ва

айта тикланувчи энергия манбалари” 27-28 май. 2012 й 169-171 бет.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения

и списка использованных источников (23 наименований) и изложена на 69

срт.машинописного текста, вымогая 6 рис. и 18 табл.

На защиту выносятся результаты исследований по оценке потенциала

нетрадиционных источников энергии Республике, расчтов по определению

теплопроизводительности и тепловой эффективности использования

солнечной энергии в системах теплоснабжения.

Научная новизна диссертации:

дневные и месячные ходы а также годовое теплопроизводетельность

плоских солнечных водонагревательных коллекторов в системах горячего

водоснабжения;
зависимость теплопроизводетельностплоских солнечных

водонагревательности коллекторов от температуры комкаемой из них горячей

воды;

методика расчта тепловых потерь помещений с инсоляционной пассивной

системой солнечного отопления;

тепловая эффективность инсоляционных пассивных систем солнечного

отопления.

Практическая значимость работы;

Полученные результаты позволяют оценить ресурсы нетрадиционных

источников энергии, особенно солнечного излучения, в системах

теплоснабжения и могут быть использованы при проектировании солнечных

систем горячего водоснабжения.

ГЛАВА 1.НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ В

РЕСПУБЛИКЕ УЗБЕКИСТАН

Одна из ожидаемых особенностей предстоящего столетия катастрофическая

последствия истощения природных ресурсов и потепление климата на земле,

энергетическая проблема уже приобрела глобальный характер и повсюду

стала актуальной необходимостью своевременной перестройки

энергетической базы и поиска путей освоения возобновляемых и экологически

более чистых источников энергии. Согласно прогноза Мирового

Энергетического Агентства, к середине нынешнего столетия доля

возобновляемых источников энергии в общем энергобалансе должна достичь.

40%. Только при таком соотношении традиционных и возобновляемых

источников энергии может произойти стабилизация концентрации CО2 в

атмосфере к 2050 г. с медленным снижением к 2100 г. В связи с этим, в

предстоящие 15 лет должны быть разработаны конкурентоспособные и

экологически чистые технологии, создан рынок энергетического

оборудования, использующего возобновляемые источники энергии, устранены

финансовые, информационные, законодательные барьеры на пути их

широкого использования.

Основными компонентами возобновляемых источников энергии в

Республике являются солнечная, ветровая, гидравлическая, геотермальная

энергии, а также энергия биомассы. Валовой и технический потенциалы

указанных видов энергии (в млн. тонн условного топлива в год), приведены

в таблице 1.1

Из данных таблицы 1,1 следует, что энергетический потенциал ежегодно

поступающих на территорию Республики возобновляемых источников

энергии в 4 раза превышает ежегодную потребность Республики в
энергоресурсах, которые к началу нынешнего столетия составляли 70 млн.

т.у.т.

Таблица 1.1

Потенциал возобновляемых источников энергии

Виды возобновляемых

источников энергии

Потенциал в млн т.у.т/год

В Узбекистане В мире

валовой технический валовой

Солнечная энергия 76459.5 265.1 131 106

Ветрования энергия 3.33 0.64 2 106

Гидравлическая энергия 3.43 0.39 7 106

Энергия биомассы 13.8 2.92 0.1 106

Всего : 76480.0 269.05 1401 106

.Ресурсы солнечной энергии Республики Узбекистан

Территория нашей Республики расположена в относительно

благоприятных климатических условиях для использования солнечной

энергии для частичного покрытия производственных и бытовых нужд

населения на тепловую и электрическую энергию. Так, число часов

солнечного сияния в течение года в Республике доходит до 2800-3100 , а

интенсивность энергии солнечного излечения на один квадратный метр

нормально расположенной прямым солнечным лучам поверхность – до 1 кВт

ч . Суммарное годовое значение прихода лучистой энергии Солнца на один

квадратный метр горизонтальной поверхности Земли составляет 1,6 1,7

Мвт. ч, что эквивалентно тепловой энергии , получаемой при сжигании
натурального газа в количестве 165 175 м3 или светлых нефтепродуктов в

количестве 165 175 л. Согласно результатам проведенных оценок

технический потенциал солнечной энергии Республики составляет 269

(млн.у.т) , что в 3,4 раза превышает ее потребность в энергоресурсах в 2010 г.и

в 2,9 раза в 2020 г.

В табл. 1.2 приведены результаты обработки многолетних

актинометрических данных по определению годовой суммы прихода прямого

солнечного излучения на нормальную к солнечным лучам поверхность - в

действительных погодных условиях (т.е. с учетом облачности ) и фактическое

годовое число часов солнечного сияния –n, которые являются основными

показателями ресурса солнечной энергии для характерных регионов

Республики [6.7] .

Таблица 1.2

Регионы ,кВт час/м2 n , часы

Север Республики (Республика Каракалпакстан, Хорезмский

вилоят и север Навоинского вилоята)

1900-2100 2900-3000

Юг Республики (Кашкадарынский и Сурхандарынский

вилояты )

1900-1960 2950-3050

Ферганкая долина (Ферганский ,Андижанский и

Наманганский вилояты)

1500-1550 2650-2700

Зеравшанская долина (Самаркандский ,Джизакский ,

Бухарский вилояты и Юг Навоий ского вилоята )

1910-1980 2930-3000

г.Ташкент 1943 2852
Суммарное солнечное излучение, падающее на лучевоспринимающую

поверхность плоских гелио установок , складывается из падающих на

эту поверхность прямого , диффузного и отраженного от

окружающих предметов солнечного излучения, т.е.

. (2.1)

В свою очередь

, (2.2)

, (2.3)

, (2.4)

где – площадь фронтальной лучевоспринимающей поверхности плоских

солнечных установок;

(2.5)

- поверхностная плотность прямого солнечного излучения, падающего

лучевоспринимающую поверхность рассматриваемой солнечной установки

(2.6)

- поверхностная плотность потока диффузного солнечного излучения,

падающего лучевоспринимающую поверхность данной солнечной установки;

(2.7)

- поверхностная плотность потока отраженного от окружающих предметов

(зданий, поверхности почвы и т.п.) и падающего лучевоспринимающую

поверхность солнечной установки солнечного излучения; - поверхностная

плотность прямого солнечного излучения, падающего на нормальную (т.е.

перпендикулярную) к прямым лучам солнца поверхность; -
поверхностная плотность потока диффузного солнечного излучения,

падающего на горизонтальную поверхность;

(2.8)

- поверхностная плотность потока суммарного солнечного излучения,

падающего на горизонтальную поверхность;

(2.9)

- поверхностная плотность прямого солнечного излучения, падающего на

горизонтальную поверхность;

– угол наклона плоской солнечной установки к горизонту

, (2.10)

косинус угла падения прямого солнечного излучения на

лучевоспринимающую поверхность плоской солнечной установки,

наклоненной к плоскости горизонта под углом и при любой ориентации по

сторонам света ( ).

В частности, когда рассматриваемая установка ориентирована строго на

юг с целью максимального улавливания прямого солнечного излучения

( ) и выражение (2.10) для этого случая может быть представлено в виде

, (2.11)

Для случая горизонтальной поверхность (т.е. ) выражение (2.11)

примет вид

. (2.12)

Когда плоская солнечная установка расположена вертикально (т.е. при

) и ориентирована на юг (т.е. ), выражения (2.10) и (2.11) примут

вид

. (2.13)

В выражениях (2.10) - (2.13) – географическая широта местности, где

расположена рассматриваемая солнечная установка (например, для г.

Ташкента ); угловая скорость вращения Земли вокруг
своей оси; – момент истинного полдня для рассматриваемого светового дня;

-текущий момент времени светового дня;

(2.14)

- годовое склонение Солнца; – порядковый номер дня года начиная с 1

января) [8].

Значения в зависимости от типа погоды (при ясной

погоде или с учетом средней облачности) для определения значений

и на их основе могут быть получены из усредненных

долгосрочных актинометрических данных [7,9].ь

В табл. 1.3 – 1.7 приведены результаты расчетов по определению

дневных ходов (по (2.12)), (по

(2.8))а также их месячная сумма для типичных дней (14 число февраля месяца

и 15 числа остальных месяцев) года для условия г. Ташкента при средних

погодных условиях (т.е. с учетом облачности), усредненных за 36 лет.

Дневной ход типичных дней месяцев, их порядковые номера в течение года (n), склонения Солнца () и для

условия г. Ташкента

Таблица 1.3

Дата

типч

ного

дня

Порядко

-вый

номер

типично

го

дня (n)

град

Временные интервалы светового дня

6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18

I 15 15 -21.27 0.0260 0.1828 0.3109 0.4014 0.4483 0.4483 0.4014 0.3109 0.1828 0.0260

II 14 45 -13.62 0.1214 0.2850 0.4185 0.5130 0.5619 0.5619 0.5130 0.4185 0.2850 0.1214

III 15 74 2.82 0.0646 0.2524 0.4202 0.5574 0.6515 0.7047 0.7047 0.6545 0.5574 0.4202 0.2521 0.0646

IV 15 105 9.41 0.1688 0.3839 0.5519 0.6907 0.7865 0.2362 0.8362 0.7865 0.6907 0.5549 0.3899 0.1688

V 15 135 18.79 0.3047 0.4824 0.6418 0.7719 0.8639 0.9115 0.9115 0.8639 0.7719 0.6418 0.4824 0.3047

VI 15 166 23.31. 0.3536 0.5230 0.6776 0.8038 0.8430 0.9392 0.9392 0.8430 0.8038 0.6776 0.5230 0.3506

VII 15 196 21.52 0.3316 0.5013 0.6591 0.7854 0.8748 0.9210 0.9210 0.8748 0.7854 0.6591 0.5043 0.3316

VIII 15 227 13.78 0.2517 0.4310 0.5975 0.7310 0.8253 0.7812 0.7842 0.8253 0.7310 0.5975 0.4340 0.2517

IX 15 258 2.22 0.1227 0.3103 0.4785 0.6158 0.7129 0.7650 0.7650 0.7129 0.6158 0.4785 0.3103 0.1227

X 15 288 -9.60 0.1708 0.3368 0.4723 0.5681 0.6177 0.6177 0.5681 0.4723 0.3368 0.1708

XI 15 318 -18.91 0.0555 0.2147 0.3448 0.4367 0.4843 0.4843 0.4367 0.3448 0.2147 0.0555

XII 15 349 -23.34 0.1545 0.2807 0.3699 0.4161 0.4161 0.3699 0.2807 0.1545

Дневной ход поверхностной плотности потока прямого солнечного излучения на нормальную к солнечным лучам

поверхность ( , Вт/м2) при средних условиях облачности для г. Ташкента (усредненные за 36 года )

Таблица 1.4

Ме

сяц

Дата

типич

ного

дня

Часовые интервалы светового дня

Сумма

за

световой

день,

МДж /м2

Суммаза

месяц

МДж /м2

6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18

I 15 50.00 202.78 283.33 330.56 355.56 355.56 330.56 283.33 188.89 41.67 8.72 270.00

II 14 2.78 130.56 250.00 330.56 366.67 391.67 377.78 355.56 308.33 236.11 130.56 8.33 10.40 291.00

III 15 72.22 245.00 319.44 366.67 402.78 413.89 402.78 377.78 330.56 283.33 202.78 72.22 12.49 387.00

IV 15 213.89 344.44 427.78 475.00 497.22 497.22 486.11 461.11 427.78 377.78 319.44 202.78 17.03 510.90

V 15 366.67 497.22 555.56 605.56 627.78 638.89 627.78 605.56 569.44 522.22 438.89 390.56 22.99 712.69

VI 15 497.22 616.67 675.00 711.11 733.33 747.22 747.22 733.33 700.00 638.89 569.44 461.11 28.19 845.70

VII 15 508.33 627.78 700.00 747.22 783.33 794.44 805.56 794.44 758.33 722.22 638.89 508.33 30.20 936.20

VIII 15 438.39 616.67 700.00 758.33 783.33 805.56 816.67 805.56 769.44 722.22 616.67 438.89 29.78 923.18

IX 15 261.11 508.33 627.78 700.00 733.33 747.22 758.33 747.22 711.11 638.89 508.33 250.00 25.89 776.70

X 15 33.33 283.33 438.89 522.22 569.44 580.56 580.56 555.56 508.33 427.78 272.22 41.67 17.33 537.00

XI 15 105.56 279.22 391.67 438.89 461.11 450.00 413.89 366.67 272.22 86.11 11.82 355.00

XII 15 25.00 166.67 261.11 308.33 319.44 319.44 308.33 250.00 166.67 22.22 7.73 240.00

Итого 6785.37

Дневной ход поверхностной плотности потока прямого солнечного излучения на горизонтальнуго поверхность

( ,Вт/м2) при средних условиях облачности для г. Ташкента (усредненные за 36 года )

Таблица 1.5

Ме

сяц

Дата

типичн

ого

дня

Часовые интервалы светового дня

Сумма

за

световой

день,

МДж /м2

Сумма

за месяц,

МДж /м2

81-71 71-61 61-51 51-4 1 41- 31 31 -21 2 1-11 11-01 01-9 9-8 8- 7 7 -6

I 15 2.78 38.89 94.44 144.44 169.44 177.78 150.00 91.67 36.11 2.78 3.27 101.00

II 14 16.67 75.00 141.67 124.44 222.22 216.67 183.33 130.56 72.22 19.44 4.58 128.00

III 15 8.33 52.48 133.33 205.56 263.89 286.11 280.56 241.67 180.56 116.67 47.22 2.78 6.55 203.00

IV 15 41.67 125.00 216.67 302.78 361.11 383.33 383.33 347.22 277.78 197.22 108.33 36.11 10.01 300.30

V 15 102.78 227.78 352.78 452.78 525.00 563.89 563.89 522.22 436.11 325.00 194.44 94.44 15.70 471.00

VI 15 161.11 305.56 444.44 561.11 650.00 700.00 705.56 663.89 558.33 436.11 297.22 155.56 20.30 609.00

VII 15 147.22 224.44 436.11 575.00 672.22 727.78 736.11 711.11 597.22 472.22 313.89 155.56 21.02 651.62

VIII 15 97.22 252.78 397.22 502.78 625.00 680.56 700.00 647.22 552.78 416.67 255.56 100.00 18.82 583.42

IX 15 27.78 144.44 280.56 402.78 500.00 552.78 563.89 516.67 416.67 291.67 147.22 25.00 13.93 418.00

X 15 47.22 144.44 238.89 311.11 350.00 352.78 305.55 230.56 133.33 44.44 7.77 241.00

XI 15 22.22 58.33 125.00 183.33 219.44 211.11 177.78 119.44 55.56 5.56 4.19 126.00

XII 15 22.22 66.67 108.33 133.33 130.56 108.33 66.67 19.44 2.36 73.00

Итого 3905.34

Дневной ход поверхностной плотности потока диффузного солнечного излучения на горизонтальнуго поверхность

( ,Вт/м2) при средних условиях облачиости для г. Ташкента (усредненные за 36 года )

Таблица 1.6

Ме

сяц

Дата

типич

ного

дня

Часовые интервалы светового дня

Сумма

за

световой

день,

МДж /м2

Сумма

за месяц,

МДж /м2

81-71 71-61 61-51 51-4 1 41- 31 31 -21 2 1-11 11-01 01-9 9-8 8- 7 7 -6

I 15 13.89 61.11 108.33 141.67 163.89 161.11 141.67 111.11 66.67 19.44 3.56 110.00

II 14 5.56 44.44 97.22 147.22 183.33 200.00 202.78 186.11 150.00 102.78 47.22 5.56 4.94 138.00

III 15 25.00 80.56 136.11 183.33 216.67 236.11 236.11 219.44 188.89 144.44 88.89 30.56 6.43 199.00

IV 15 66.67 116.67 175.00 216.67 244.44 266.67 272.22 258.33 230.56 188.89 138.89 72.22 8.09 242.70

V 15 94.44 136.11 172.22 208.33 283.33 241.67 247.22 238.89 222.22 191.66 150.00 102.78 8.06 249.86

VI 15 100.00 136.11 163.89 108.56 194.44 202.78 205.56 202.78 188.89 166.67 141.67 108.33 7.17 215.10

VII 15 91.67 125.00 152.78 166.67 177.78 183.33 180.56 175.00 163.89 150.00 130.56 100.00 6.47 200.57

VIII 15 77.78 113.89 138.89 161.11 175.00 175.00 172.22 166.67 152.78 136.11 116.67 80.56 6.00 186.00

IX 15 52.78 162.78 141.67 169.44 186.11 191.67 188.81 183.33 163.89 133.33 100.00 50.00 5.99 179.70

X 15 16.67 66.67 111.11 150.00 175.00 186.11 183.33 175.00 150.00 113.89 63.89 16.67 5.07 157.00

XI 15 25.00 75.00 113.89 136.11 152.78 152.78 136.11 108.33 66.67 25.00 3.57 107.00

XII 15 11.11 47.22 91.67 125.00 138.89 136.11 122.23 94.44 52.78 13.89 3.00 93.00

Итого 2077.93

Дневной ход поверхностиой плотирости потока суммарного (прямого и диффузного) солнечного излучения на

горизонтальнуго поверхность ( ,кВт/м2) при средних условиях облачиости для г. Ташкента (осредненные за 36

года)

Таблица 1.7

Ме

сяц

Дата

типич

ного

дна

Часовые интервалы светового дня

Сумма

за

световой

день

МДж /м2

Сумма

за месяц,

МДж /м2

81-71 71-61 61-51 51-4 1 41- 31 31 -21 2 1-11 11-01 01-9 9-8 8- 7 7 -6

I 15 16.67 100.00 202.78 286.11 333.33 338.89 291.67 202.78 102.79 22.22 6.83 212.00

II 14 5.56 61.11 172.22 288.89 377.78 422.22 419.44 369.44 280.56 175.00 66.67 5.56 9.52 267.00

III 15 33.33 133.33 269.44 388.89 480.56 522.22 516.67 461.11 369.44 261.11 136.11 33.33 12.98 402.00

IV 15 108.33 241.67 391.67 519.44 605.56 650.00 655.56 605.56 508.33 386.11 247.22 108.33 18.10 543.0

V 15 197.22 363.89 525.00 661.11 758.33 805.56 811.11 761.11 658.33 516.67 344.44 197.22 23.76 736.56

VI 15 261.11 441.67 608.33 741.67 844.44 902.78 911.11 866.67 747.22 602.78 438.89 263.89 27.47 824.10

VII 15 238.89 419.44 588.89 741.67 850.00 911.11 916.67 886.11 761.11 622.22 444.44 255.56 27.49 852.19

VIII 15 175.00 366.67 536.11 663.84 800.00 855.56 872.22 813.89 705.56 552.78 372.22 180.56 24.82 769.42

IX 15 80.56 247.22 422.22 572.22 686.11 744.44 752.78 700.0 580.56 425.00 247.22 75.00 19.92 597.60

X 15 16.67 113.89 255.56 388.89 486.11 536.11 536.11 480.56 380.56 247.22 108.33 16.67 12.84 398.00

XI 15 33.33 133.33 288.89 319.44 372.22 363.89 313.89 227.78 122.22 30.56 7.76 233.00

XII 15 11.11 69.44 158.33 233.33 272.22 266.67 230.56 161.11 72.22 13.89 5.36 166.00

Итого 6000.8
Как следует из анализа данных табл. 1.2 и 1.3, среднегодовое значение

определенное из отношения

, (2.15)

составляет 0,5776, достигая своего максимального значения 0,7201 в июне и

минимального значения 0,3053 в декабре месяцах.

Из данных табл. 1.3 также следует, что из годовой суммы прихода

прямого солнечного излучения на горизонтальную поверхность

6000,87 МДж/м2 4322,87 МДж/м2 (т.е. 72 %) приходится на долю теплого

периода года (апрель – октябрь месяцы). Этот фактор может в дальнейшим

являться основным определяющим при определении первоочередных

объектов внедрения солнечных систем теплоснабжения.

.Гидро энергические ресурсы

Наряду с энергией солнечного излучения ,наиболее изученными и

технологически подготовленными к освоению в Республике являются

гидроэнергетические ресурсы. В настоящее время мощности всех

действующих гидроэлектростанций. около 6 млрд кВт ч, что составляет 12 %

электроэнергии , вырабатываемой всеми электростанциями Республики.

Дальнейшее развитие гидроэнергетики в Республике будет

осуществляться за счет реализации потенциала малых рек , ирригационных

каналов ,водохранилищ и водотоков ,на которых можно построит около 150

малых и микрогодроэлектростанций на территории Республики. Тогда

общая годовая выработка электрической энергии всеми

гидроэлектростанциями может быть доведена до 14 15 млрд кВт.ч ,

Оценка технического потенциала малых ГЭС на искусственных водотоках

Узбекистана ,проведенная АО “Гидропроект” , приведена в табл.1.8

Гидро энергические ресурсы Республики на искусственных водотоках

Таблица 1.8

Вид искусственного водотока Количество

возможных

ГЭС ,шт.

Суммарная

установленная

мощность, МВт

Суммарная

среднемноголетняя

выработка

электроэнергии ,

кВт ч/год

Водохранилища 42 495.1 1331.0

Магистральные оросительные

каналы

67 486.5 1893.3

Магистральный коллектор

(проектируемый )

25 114.6 925.0

Магистральные канал

питьевого назначения

6 630.0 3063.2

Итого: 140 1726.2 7212.5

Этот вид гидроэнергоресурсов наиболее подготовлен к освоению , ввиду

зарегулированности водотоков , наличия водохранилищ ,перепадов на

магистральных оросительных коллекторах и каналах питьевого

водоснабжения.

Анализ технического потенциала естественных водотоков в Республике

показывает возможности создания значительного количества , (всего свыше

1100) технически реализуемых ГЭС с различной мощностью.

Энергетический потенциал естественных водотоков путем создания

энергокомплексов с электротеплогенерирующими источниками на базе

малых или микро ГРС могут быть использованы для совершенствования

тепло-и электроснабжения сельских населенных пунктов и различных

производств в труднодоступных и отдаленных местностях , ощущающих

дефицит в энергоснабжении или для обеспечения снижения

топливопотребления , в особенности природного газа, в системах горячего

водоснабжения , отопления и пищеприготовления.

Данные по техническому (энергетическому) потенциалу естественных

водотоков по областям Узбекистан приведены в табл. 1.9

Энергетический потенциал естественных водоток

Таблица 1.9

Области Количество

возможных

ГЭС ,шт.

Суммарная

мощность, МВт

Суммарная

среднемноголетняя

выработка

электроэнергии ,

кВт ч/год

Джизакская 324 4.637 28.733

Кашкадарынская 199 28.795 169.175

Навоийская 85 2.671 15.85

Наманганская 33 8.255 49.54

Самаркандская 161 12.575 75.715

Сурхандарынская 192 46.133 275.95

Ташкентская 186 115.11 691.2

Ферганская 19 48.56 225.94

Итого: 1100 206.736 1532.1

1.3. Ветро энергетические ресурсы

Наряду с солнечной и гидравлической энергией на части территории

Узбекистана площадью 100 тысяч кв.км.(территория в зонах Приараля ,

плато Устюрт , Навоийской , Бухарской и других областей ) существует

ветровые потоки , величины и структуры , которых обеспечивает

возможность ветроэнергетического использования их энергии с помощью

современных ветроагрегатов.

Перспективным для производства электрической энергии в

промышленных масштабах с помощью ветроэнергетических установок

считается регион между Бекабадом и Кокандом ,где преобладают ветра со
скоростью более 6 м/с с 42 % повторяемостью в году , где можно

разместить ветроэнергетические в количестве 400 шт. общей мощностью 240

МВт , с годовой выработкой более 800 млн.кВт.ч электроэнергии.

Проведенные исследования позволили установить валовой и технический

потенциал энергии ветровых потоков по Республике в целом , по отдельным

регионам и наиболее перспективные из них , как по величине потенциальной

выработки электроэнергии , так и по ее стоимости .В таблице 1.10 приведены

данные по величине технического потенциала энергии ветровых потоков по

областям нашей Республики .

Анализ данных табл. 1.10 показывает, что использование энергии ветра

может обеспечить улучшение' энергообеспечения в ряде зон Республики.

Наряду с этим, анализ режимов ветровых потоков позволил установить

изменчивость во временном интервале и целесообразность при их

использовании для энергетических целей, комбинированное использование

нескольких видов возобновляемых источников энергии для обеспечения

надежного энергоснабжения 'потребителей.

Возможность и целесообразность использования .энергии ветра и

энергии солнечного излучения доказана начавшейся с 2000 г. практической

эксплуатацией пилотной комбинированной- ветросолнечной системы

электроснабжения с ветроэлектроустановкой мощностью 3 кВт и солнечной

фотоэлектрической установкой мощностью 5 кВт, созданной для

совершенствования электроснабжения ретрансляционной станции в. районе

поселка Чарвак Ташкентской области в рамках проекта «Инко-Коперникус»

Европейского Союза с участием ИЭиА АН РУз и Центра научно-технических

маркетинговых исследований Агентства почты и телекоммуникаций

Узбекистан , специалистов Франции , Португалии и ЧП «Бахт-энер »

Дальнейшими этапами в освоении ветровой и солнечной энергии

является создание на их основе пилотных систем энергообеспечения в

различных регионах Республики с использованием ветроэлектростанций
примышленного уровня мощностей , в частности на плато Усть Юрт

Каракалпакстане и других перспективных регионах.

Технический потенциал ветро энергетических ресурсов Республики

вилоятам.

Таблица 1.10

Области Уточненная

площадь , кв.

км

Число

ветроэлектрических

установок , шт.

Выработка

электроэнергии ,

кВт ч/год

Республика Каракалпакстан 824.5 27482 2189.4

Андижанская 21.0 700 10.1

Бухарская 197.0 6595 494.5

Джизакская 102.5 3413 108.2

Кашкадарынская 0142. 4728 255.1

Навоийская 554.0 16555 1451.8

Наманганская 39.5 1316 32.5

Самаркандская 82.0 2732 138.1

Сурхандарынская 104.0 3463 92.8

Сырдарьинская 25.5 685 31.6

Ташкентская 78.0 2344 109.1

Ферганская 35.5 1182 23.0

Хорезмкая 31.5 1048 57.3

Итого: 2237.0 72213 4953.5

1.4. Геотермальные и биоэнергетические ресурсы

Геотермальные воды имеется во всех регионах Республики. Многолетние

изыскания позволили выявит на территории Узбекистана 8 крупных

бассейнов с гидротермальными ресурсами. Валовый потенциал

геотермальных вод оценивается 256 тыс.т.у.т. , однако технической

потенциал геотермальных источников пока не определен. Наибольшим

потенциалом геотермальных вод обладает Ферганская долина и Бухарская

область. Средняя температура геотермальных вод по Республике составляет

45,5 , наиболее теплые воды в Бухарской (56 ) Сырдарьинской (50 )
областях. Следует отметить , что практическая реализация энергии

геотермальных вод связана с разработкой соответствующих

природоохранных мероприятий , обусловленных их химическим составом.

В Республике также выявлены петротерьмальные энергоресурсы в

виде сухих горных пород с температурной от 45 до 300 . Реализация

потенциала петротермальной энергии (тепло сухих пород , кранитоидов )

может быт осуществлена с помощью электростанций на низкокипящих

рабочих телах с мощностью блока 40 МВт на базе Чустского-

Адрасмановской петротермальной аномалии в Ферганской долине.

Предпосылки для энергетического использования

сельскохозяйственных отходов в Узбекистане в качестве биомассы невелики.

Отходы растительного происхождения ( солома пшеницы и риса ,стебли и

ботва овощных культур (спиртовая барда) используется местным населением

для корма скота или топлива. Отходы животноводства и птицеводства идут

на удобрение, заготовку местных видов топлива. Один из возможных

вариантов получения биогаза – использование гузапаи. Технический

потенциал этого вида биомассы оценивает от 0.15 до 0.45 млн.у.т. Частными

предпринимателями разработана технология получения топливных брикетов

из гузапаи, не уступающих по теплотворной способности Ангренскому углю.

Потенциальными источниками для получения биогаза могут служит

твердые бытовые отходы и активный ил городских очистных станций

сточных вод. Проведенные оценки показывают, что в Республике

экономически выгодно использовать 2.2 млн. тонн бытовых отходов

(мусора),теплотворная способность которых составляет 6.3-10.5 МДж/кг.

Общее количество активного ила, образующеюся ежегодно в станциях

аэрации составляет более 1млн.тонн. Полученный биогаз может быт

использован для получения тепловой и электрической энергии на станциях

аэрации , а переработанный ил – как биологическое удобрение .
Выводы по первой главе

1. Рассмотрен потенциал нетрадиционных источников энергии в

Узбекистане Среди нетрадиционных источников в нашей Республике

энергия Солнечного излучения имеет наибольший потенциал , который

составляет 98.5 % потенциала всех нетрадиционных источников в

месте взятых.

2. Изучено распределение технического потенциала ветро - и

гидроэнергетических ресурсов Республики Каракалпакстан и вилоятов

Республики Показано, что Кашкадарьинский, Сурхандарьинский

вилоятов Республики имеет наибольший технический потенциал

гидроэнергетических ресурсов.

3. Определены девине приходы прямого, диффузного и суммарного

солнечного излучения на горизального поверхность Земли для

характерных дней месяцев, а также их дневная, месячная и годовая

суммы. Уставлено, что из годовой суммы прихода прямого солнечного

излучения 72 % проходят на долго теплого перехода года (апрель -

октябрь месяцы )

ГЛАВА 2.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В

СИСТЕМАХ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

В условиях нашей Республикеи, климат которой наиболее

благоприятен для использования солнечной энергии, для частичного

покрытия низкотемпературных тепловых нужд населения из общего
количества тепла ,расходуемого жилищно –коммунальным сектором,

более 50 % расходуется на горячего водоснабжения . Это обстоятельство,

а также то, что к горячему водоснабжению предъявляютя менее жесткие

требования по надежности , чем к отоплению , дает основание считать,

что первым этапам внедрения солнечных систем теплоснабжения

является горячее водоснабжение .

2.1.Принципиальных схемы систем солнечного горячего водоснабжения

Основными элементами систем горячего водоснабжения являются:

солнечный водонагревательный коллектор, преобразующий энергию

солнечного излучения в низкопотенциальное тепло , передаваемое затем

воде, циркулируемой по теплоотводящим каналов его лучепоглогующей

теплообменной панели теплоизолированный ;

бак аккумулятор , накапливающий горячую воды, нагретой в солнечном

коллекторе и сглаживающий графики суточного хода выработки и

потребления горячей воды.

теплообменники (в двухконтурных системах), для повышения

коррозионной устойчивости и работы с антифризом в качестве

теплоносителя в зимнее время;

циркуляционный насос и трубная обвязка соединяющая указанные

элементы системы горячего водоснабжения между собой.

Наиболее просты по устройству одноконтурные системы солнечного

горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя

(рис.2.1).

1 – солнечный водонагревательный коллектор; 2 –бак аккумулятор горячей

воды; 3 –расширительный сосуд; 4 – трубная обвязка.

Рис.2.1. Принципиальная схема одноконтурной системы солнечного горячего

водоснабжения с естественной циркуляцией воды.

Основными элементами таких систем, как видно из рис.2.1, являются

солнечный водонагревательный коллектор и бак – аккумулятор. Бак

аккумулятор расположен над солнечным коллектором вода циркулирует в

результате естественной конвекции, когда за счет энергии солнечного

излучения, поглощаемой в солнечном коллекторе, увеличивается

температура воды на выходе из коллектора, создавая таким образом градиент

плотности по высоте бака – аккумулятора горячей воды. Такие системы

могут быть слегка подсоединенными к традиционным (топливным) системам

горячего водоснабжения с местным приготовлением горячей воды. Главными

недостатками одноконтурных систем – подверженность к коррозии и

возможность замерзания воды в зимнее время, что сводят на нет все

преимущества.

Для повышения коррозионной устойчивости и обеспечения работы с

антифризом в качестве промежуточного теплоносителя в зимнее время
системы чаще всего выполняют двух контурной . Принципиальная схема

простейший двухконтурной системы солнечного горячего водоснабжения с

естественной циркуляцией теплоносителя (воды) [10] приведена на рис .2.2.

1-солнечный водонагреватель ; 2- теплообменник ; 3-бак-аккумулятор

горячей воды; 4-горячая вода к потребителю; 5- холодная вода.

Рис .2.2. Принципиальная схема простейшей двухконтурной системы

солнечного горячего водоснабжения с естественной циркуляцией

теплоносителя:

Недостаток двухконтурной термосифонных систем солнечного

горячего водоснабжения – низкая тепловая эффективность, вызванная

малыми скоростями движения теплоносителя. Для ее повышения в крупных

системах, как правило, используют принудительную циркуляцию

промежуточного теплоносителя (рис.2.3 ).

1-солнечный водонагреватель ; 2- теплообменник ; 3-бак-аккумулятор

горячей воды; 4-горячая вода к потребителю; 5- холодная вода. ; 6-

циркуляционный насос ; а -со скоростным водо водяным теплообменником.

- с баком аккумулятором горячей воды ,совмещенным с теплоприемников

.в- с промежуточным циркуляционным контуром. - с секционными баками

– аккумуляторами горячей воды , совмещенными с теплообменниками , - со

скоростным и секционным с емким водо –водяным теплообменником ,

совмещенным с секционным а баками – аккумуляторами горячей воды.

Рис .2.3 Принципиальная схема простейшей двухконтурный систем

солнечного горячего водоснабжения с принудительной циркуляцией

теплоносителя:
Для повышения эффективности работы двухконтурных систем

солнечного горячего водоснабжения необходимо максимально понизить

температуру теплоносителя, подаваемого в солнечный нагреватель. Эта

температура в значительной мере зависит от схемы присоединения бака –

аккумулятора. В практике нашли применение три основные схемы

присоединения (Рис .2.3 , в ) сравнительный анализ которых дан в [11]

Эффективность двухконтурный систем солнечного горячего

водоснабжения, в которых бак – аккумулятор горячей воды совмещен с

теплообменников (рис.2.3, ) , можно увеличить за счет использования

явления стратификация воды в аккумуляторе. Для усиления этого эффекта

емкость бака – аккумулятора разбивают на секции (рис.2.3, ).Скоростной

теплообменник, установленный перед входом исходной воды в бак –

аккумулятор (рис.2.3, ), позволяет обеспечить нормальную работу система

солнечного горячего водоснабжения в течение всего периода инсоляции.

2.2.Основное конструктивные решения

2.1. Солнечных водонагревательных коллекторов систем солнечного

горячего водоснабжения

Основным элементом плоских солнечных водонагревательных

коллекторов, предназначенных для использования в системах горячего

водоснабжения, является лучепоглощающая теплообменная панель, в

которой происходит поглощение и преобразование солнечного излучения, в

тепло, передаваемое затем в воде. В отличие от обычных водо-водяных и

водо-воздушных теплообменников, в которых происходит интенсивная

передача тепла из одной среды в другую в основном конвекцией , а

излучение – несущественно, в лучепоглощающых теплообменных панелях

солнечных коллекторов перенос энергии к теплоносителю осуществляется от

удаленного источника лучистой энергии – Солнца.
Для получения горячей воды температурой 40 60 обычно

используют плоские солнечные коллекторы с одним слоем светопрозрачного

покрытия корпуса из оконного стекла толщиной 4 мм. Солнечные

водонагревательные коллектора систем горячего водоснабжения

устанавливаются неподвижно , с оптимальной ориентацией и углом наклона

к горизонту для конкретной местности в времени года , в течение которого

должна работать система горячего водоснабжения.

В результате поиска технически и экономически удовлетворительных

решений в области создания плоских солнечных солнечный

водонагревательных коллекторов в мировой практике в течение последних

50 лет разработаны и предложены многочисленные конструкции.

Как показывают опыт, ввиду многообразия технических решений ,

принятых при создании плоских солнечных водонагревательных

коллекторов и разнообразных условий эксплуатации технико –

экономические показатели установок значительно отличаются друг от друга,

что осложняет выбор наиболее рациональной и технологичной конструкции

нагревателя.

На основе обобщения мирового опыта в области разработки и создания

плоских водонагревательных коллекторов горячего водоснабжения проф.

Р.Р. Авезовым выполнена систематизация их по основным признакам. Как

показывают исследования, все существующие плоские солнечные

водонагревательные коллекторы в основном отличаются, конструкцией ,

технологией и материалом изготовления лучепоглощающей теплообменной

панели .

1– лучепоглощающая пластина ; 2-теплоотводящие каналы.

Рис .2.4. Основные конструктивные решения лучепоглощающих

теплообменных панелей солнечных водонагревательных коллекторов :
Основные конструктивные решения (типы ) лучепоглощающих

теплообменных панелей плоских солнечных водонагревательных

коллекторов предназначенных для систем горячего водоснабжения

,существующие в настоящее время в мировой практике , а также их краткая

характеристика приведены на рис .2.4 и табл.2.1 [11]

Таблица 2.1

№ Обозначения солнечных

водонагревательных

коллекторов по рис 2.1

Тип и краткая характеристика

лучепоглощающей теплообменной панели

плоских солнечных коллекторов для нагрева

жидкого теплоносителя

1 1.2 “Лист-труба”: теплоотводящие каналы

припаяны к верхней или нижней плоской

поверхности лучепоглощающей платины

2 3 “Лист-труба”: теплоотводящие каналы

припаяны к торцам лучепоглощающей

платины

3 4 “Лист-труба”: теплоотводящие каналы

уложены в плавниках, вы штампованных в

лучепоглощающей платине

4 5.6 “Лист-лист ”: два профилированных листа

(нижний может быть плоским) ,соединенные

между собой контактной сваркой , а по

периферии – с сплошным швом

5 7 “Лист-лист ”: два плоских листа приварены

диффузионной сваркой с образованием

теплоотводящего канале (прокатно-сварные

панели)

Продолжение таблицы 2.1

6 8 “Труба ”: параллельные трубы, уложенные

плотно друг к другу

7 9 “Подушка”: два плоских листа приварены по

периметру шовной сваркой с зазором между

собой

8 10 “Лоток ”: бетонный или металлический

(открытый сверху ) с вставными полосками

на дне ,между которыми протекает жидкость

9 11 “Лист-лист ”: два гнутых (штампованных)

листа приварены по перименту шовной ,а в

местах соприкосновения точечной сваркой

(конструкция коллектора впервые была

освоена в серийном производстве в

Бухароском заводе гелио аппаратуры в 1980-

1985 г)

10 12 “Лист-труба ”: теплоотводящие каналы

припаяны к дну волнообразной профильной

лучепоглощающей платины

11 13 “Лист-лист ”: образован из двух

волнообразных профилированных листов с

вставкой между ними гофр для течения

теплоносителя

11 14 “Труба ”: стеклянный цилиндр под

вакуумом с теплоотражающими

внутренними поверхностями проложенными

внутри теплоотводящими каналами

Продолжение таблицы 2.1

12 15 “Труба ”: стеклянный цилиндр под

вакуумом с теплоотражающими

внутренними поверхностями и овальной

конструкцией теплоприемника с

селективной поверхностью

лучепоглощающения

13 16 “Труба ”: две концентрические стеклянные

трубки с зазором между ними ,внутренняя

труба имеет селективное покрытие

лучепоглощающения , зазор между

трубками под вакуумом

14 17 “Лист-труба”: разборные лучепоглощающие

пластины с элементами фиксации

размещены между двумя смежными

теплоотводящими каналами (конструкция

предложена проф. Авезовым и ее серийное

производство осуществлена в 1985-1990 г в

Бухарском заводе гемюаппаратуры )

2.3. Теплопроизводительность плоских солнечных водонагревательных

коллекторов в одно – и двухконтурной системах солнечного горячего

водоснабжения

Методика расчета теплопроизводительности и тепловой

эффективности плоских солнечных коллекторов в системах горячего

водоснабжения подробно изложена в [12].

В соответствии с [12] выражение для определения потока полуной

энергии, получаемой из солнечного водонагревательного коллектора (т.е.
теплопроизводительность рассматриваемого коллектора) в одноконтурных

системах горячего водоснабжения имеет вид

, (2.1)

где – коэффициент тепловой эффективности лучепоглощающей

теплообменной панели коллектора характеризующий степень ее

теплотехнического совершенства;

(2.2)

-поверхностная плотность потока поглощенного поверхностью

теплообменной панели коллектора суммарного (прямого, диффузного и

отраженного из окружающих предметов) солнечного излучения;

(2.3)

-приведенный к единице площади фронтальной лучевоспринимающей

поверхности плоского коллектора и разности темперпатур поверхности

лучевоспринимающей теплообменной панели ( ) и окружающей среды ( ),

т.е.( ), коэффициент суммарных (через светопрозрачное покрытие, дно

и боковые стенки корпуса) тепловых потерь рассматриваемого коллектора

(2.4)

-среднемассовая температура воды, в теплоотводящих каналах

лучевоспринимающей теплообменной панели коллектора, равная средней

температуре воды в одноконтурных системах горячего водоснабжения;

и – соответственно, температуры холодной (т.е. исходной) воды на

входе в коллектор и горячей воды на выходы из него; – интегральный

коэффициент поглощения суммарного солнечного излучения поверхности

теплообменной панели;

(2.5)
Эффективный коэффициент пропускания суммарного солнечного излучения

светопрозрачного покрытия корпуса коллектора;

– соответственно, коэффициенты тепловых потерь поверхности

лучепоглощающую теплообменной панели в окружающую среду через

светопрозрачного покрытия (стекло), дно и боковые стенки корпуса

коллектора;

; ; (2.6)

( соответственно, площади поверностей ) светопрозрачного

покрытия, дна и боковых стенок корпуса).

При отсутствии светопрозрачного покрытия в корпусе коллектора, т.е.

для солнечных абсорбционных коллекторов. и

, (2.7)

выражение (2.1)может быть представлено в виде

, (2.8)

В выражениях (2.7) и (2.8)

, (2.9)

где – коэффициент суммарного (конвективного и лучистого)

теплообмена поверхности лучепоглощающей теплообменной панели (или

нижней поверхности донной стенки корпуса) коллектора с окружающей

средой; и – соответственно, толщина слоя и коэффициент

теплопроводности материала теплоизоляции донной стенки корпуса

коллектора.

Для определения теплопроизводительности плоских солнечных

водонагревательных коллекторов в двухконтурных системах горячего

водоснабжения в работе [12] предложено выражение

, (2.10)
где

(2.11)

коэффициент тепловой эффективности двухконтурных систем горячего

водоснабжения, характеризующий их степень теплотехнического

совершенства; – соответственно, коэффициент теплопередачи и

площадь поверхности нагрева промежуточного теплообменника

(2.12)

-среднемассовая температуры воды во втором контуре; –

соответственно, температуры нагреваемой воды на входе в промежуточный

теплообменник и выходе из него.

Согласно существующим правилам по разработке и проектирования

систем горячего водоснабжения [13], значения принимается равными +5

0С в холодный и +15 0С в теплые периоды года. Значения , как правило,

определяется спросом абонентов систем горячего водоснабжения.

В качестве контрольных значений в расчетах могут быть приняты

37 0С, 45 0С и 55 0С, имеющие потребительскую значимость и

присутствующие в нормативных документах по горячему водоснабжению

[13].

Значение коэффициента тепловой эффективности двухконтурных

систем горячего водоснабжения в (2.10) при значениях (для

лучепоглощающих теплообменник панели изготовленных из

высокотеплопроводных материалов (например, медь) с оптимальными

значениями теплотехнических параметров), (для

солнечных коллекторов среднего и хорошего качества),

[14] и при значении отношения [12]

составляет 0,90.
Указанное значение нами приняты за основу при выполнении

дальнейших расчетов по определению дневного хода средне – часовых

значений по характерным дням месяцев года.

Дневной ход среднечасовых значений в (2.1) на основе обработки

долгосрочных данных по измерению температуры [15] приведены в табл. 2.2.

Результаты расчетов по определению среднечасовых значений

для значений , и 55 приведены в табл.2.4, 2.5 и 2.6

соответственно.

Дневной ход cсреднечасовой температуры окружающей среды ( ) по месяцам года г. Ташкента

Таблица 2.3

Ме

сяц

Дата

типич

ного

дня

Временные интервалы светового дня

4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19

I 15 -2.80 -2.15 -0.85 0.50 1.50 2.15 2.45 2.45 2.10 1.2

II 14 -0.65 -0.35 0.75 2.25 3.60 4.65 5.40 5.75 5.80 5.55 5.35 3.75

III 15 4.40 5.30 6.75 8.20 9.40 10.30 11.05 11.50 11.65 11.55 10.65 10.30

IV 15 10.10 11.00 12.80 14.55 15.90 17.00 17.85 18.50 18.45 19.15 19.10 18.70 17.80 16.35

V 15 14.35 14.90 16.80 19.15 20.95 22.35 23.50 24.35 24.95 25.35 25.60 25.55 25.15 24.35 22.00

VI 15 18.15 19.00 21.40 24.00 25.95 27.40 28.50 29.40 30.40 30.75 31.00 31.00 30.65 29.85 28.10

VII 15 20.00 21.00 22.65 25.45 27.65 29.35 30.70 31.80 32.75 33.45 33.90 34.05 33.70 32.70 30.55

VIII 15 18.10 19.80 22.85 25.50 27.45 28.95 30.10 31.05 31.80 32.35 32.60 32.30 30.90 28.05

IX 15 12.80 13.75 16.70 20.05 22.45 24.05 25.20 26.35 26.80 27.10 27.25 26.85 24.65 21.50

X 15 7.80 7.95 9.55 12.40 14.90 16.65 17.85 18.65 19.10 19.25 19.05 17.85

XI 15 3.60 5.30 7.40 9.00 10.15 11.00 11.45 11.40 10.85 9.55

XII 15 -.35 0.50 1.95 3.30 3.80 4.90 5.15 5.05 4.50 3.50

Дневной ход полезной теплопросуводительности коллектора ( ,Вт/м2) при температуре получаемой горячей воды

= 37 ( в XI ) 0.90 при средних условиях облачиости для г. Ташкента

Таблица 2.4

Ме

сяц

Дата

типич

ного

дня

Временные интервалы светового дня

Сумма

за

световой

день

МДж /м2

Сумма

за

месяц.

МДж /м2

6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18

I 15 64.56 117.92 126.89 91.19 22.44 0.01 1.5350 47.5850

II 14 50.86 146.06 197.28 193.61 156.83 81.94 40.44 3.1211 87.3908

III 15 55.63 165.22 244.64 268.19 265.72 241.06 166.42 79.97 18.79 5.4750 169.725

IV 15 8.83 150.00 260.92 350.58 389.83 387.89 342.25 265.19 161.36 53.36 16.92 8.6209 258.627

V 15 0.58 113.14 263.44 402.89 496.31 547.94 551.33 508.94 405.22 281.42 139.72 37.86 13.4957 418.366

VI 15 15.81 183.08 353.53 499.56 600.69 659.78 666.53 620.58 519.33 373.42 218.36 92.86 17.2927 518.781

VII 15 16.94 192.81 371.58 521.17 648.97 711.03 725.86 679.61 572.28 428.25 252.75 72.11 18.8370 583.977

VIII 15 163.97 347.64 516.94 636.19 707.47 723.81 670.94 562.08 406.44 222.25 52.92 18.1169 561.623

IX 15 66.00 255.36 429.39 546.94 623.11 638.78 576.03 467.58 308.03 134.42 8.31 14.5942 437.826

X 15 72.78 229.50 342.97 394.47 399.72 350.75 251.22 133.42 35.90 8.0634 249.965

XI 15 99.53 200.72 251.03 249.19 203.67 124.72 28.97 4.53 4.1845 125.535

XII 15 40.08 105.47 108.53 78.83 15.00 1.50 1.2579 38.994

Зачод 3498.36

Дневной ход полезной теплопросуводительности коллектора ( ,Вт/м2) при температуре получаемой горячей воды

= 45 ( в XI ) 0.9 при средних условиях облачиости для г. Ташкента

Таблица 2.5

Ме

сяц

Дата

типич

ного

дня

Временные интервалы светового дня Сумма

за

световой

день

МДж /м2

Сумма

за

месяц.

МДж /м2

6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18

I 15 25.94 90.92 99.89 64.64 27.94 1.1136 34.5216

II 14 41.72 119.00 170.28 166.33 129.83 54.94 18.19 2.5221 70.6188

III 15 26.11 138.22 217.67 241.19 238.72 214.06 139.42 52.97 14.97 4.6200 143.220

IV 15 12.58 128.81 242.22 323.56 362.83 360.89 315.00 238.19 134.36 17.31 7.6886 230.658

V 15 68.06 236.44 375.89 469.28 520.94 524.33 481.94 378.19 254.40 112.72 10.86 12.3592 383.135

VI 15 1.36 156.06 326.53 472.26 573.69 632.78 639.53 593.58 492.33 364.42 191.39 65.86 16.1733 485.199

VII 15 1.83 165.81 344.58 494.17 621.97 684.03 698.86 652.61 545.28 401.28 225.75 84.25 17.7099 549.006

VIII 15 136.97 320.64 489.94 609.56 680.47 696.78 643.97 535.06 379.44 186.25 47.72 17.0245 527.759

IX 15 24.17 228.33 402.83 519.94 596.11 611.78 549.03 440.58 281.03 107.42 15.75 13.7051 411.153

X 15 37.11 202.50 315.97 367.47 372.72 323.75 224.22 106.42 41.33 7.1695 222.254

XI 15 46.67 173.72 224.03 222.19 176.70 97.72 1.97 3.3948 101.844

XII 15 7.22 78.47 81.53 51.83 9.69 0.8235 25.5285

Зачод 3082.46

Дневной ход полезной теплопросуводительности коллектора ( ,Вт/м2) при температуре получаемой горячей воды

=55 ( в XI ) 0.9 при средних условиях облачиости для г. Ташкента

Таблица 2.6

Ме

сяц

Дата

типич

ного

дня

Часовые интервалы светового дня

Сумма

за

световой

день

МДж /м2

Сумма

за

месяц.

МДж /м2

6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18

I 15 2.00 57.17 66.14 30.89 0.89 0.5655 17.5305

II 14 0.64 85.03 136.78 132.86 96.08 21.19 2.69 1.7110 47.908

III 15 0.25 104.47 183.92 207.44 204.97 180.31 105.67 19.22 1.97 3.62.96 112.517

IV 15 95.06 208.47 289.81 329.94 327.11 281.25 204.33 100.61 43.72 6.9491 208.473

V 15 52.39 202.69 342.14 435.53 487.19 490.58 448.19 344.44 220.69 78.61 10.45 11.3881 353.031

VI 15 122.31 292.33 438.81 539.94 599.03 605.78 559.83 458.58 312.67 157.64 32.11 14.8285 444.855

VII 15 0.28 132.06 310.83 460.42 588.22 650.28 665.11 618.86 511.61 367.53 192.00 50.50 16.3717 507.522

VIII 15 98.06 286.89 456.94 575.81 646.72 663.03 610.06 501.31 345.69 165.50 30.97 15.1959 486.572

IX 15 2.00 194.58 368.64 486.19 562.36 578.03 55.28 406.83 242.28 73.67 8.50 12.4429 373.287

X 15 9.33 168.75 282.22 333.72 338.97 290.00 190.47 72.67 19.28 6.1395 190.324

XI 15 10.22 139.97 190.28 188.44 142.94 63.97 21.39 2.7260 81.780

XII 15 34.44 47.78 18.08 1.17 0.3653 11.324

Зачод 2734.28

Как следует из сопоставления результатов расчетных исследований,

приведенных в табл. 2.4 -2.6, рост значения , как и ожидалось, приводит к

снижению и соответственно ее дневных, месячных и годовых сумм.

Так, например, в интервале времени 12 – 13 ч в июне месяце при прочих

равных условиях рост значения от до и 55 приводит к

снижению среднечасовой теплопроизводительности коллектора от

до 639,53 и , т.е. на 13,5 % и 19,8 %,

соответственно. Снижение дневных и месячным сумм при этом

составляет 6,9 %.

Из данных табл. 2,4 – 2,6 видно, что годовая теплопроизводительность

плоского солнечного коллектора в двухконтурных системах горячего

водоснабжения составляет при температуре горячей воды у

абонентов 3082,5 и 2734,3 при и

55 , соответственно.

Из данных табл. 2.4 – 2.6 также следует. Что более 80 % годовой

теплопроизводительности плоских солнечных коллекторов в системах

горячего водоснабжения приходится на теплый период года. Так, при

нагрева воды в коллекторе до из суммарной годовой

теплопроизводительности 85,8 % (т.е. 3002,2 )

приходится на ноябрь – март месяцы года.

При нагреве воды в коллекторах систем горячего водоснабжения до

и 55 этот показатель составляет 87,8 % и 90,1 % соответственно.

Выводы по второй главе

1. Рассмотрены принципиальные схемы одно-и двухконтурных систем

горячего водоснабжения с плоскими солнечными

водонагревательными коллекторами.

2. Сопоставлены основное конструктивные решения лучепоглощающих

теплообменных водонагревательных коллекторов.

3. Определены дневные и месячине ходы а также годовая тепло

производительность плоских солнечных водонагревательных

коллекторов среднего качества при нагреве % в двухконтурных

системах до 37 % , 45 и 55 .

4. На основе анализа результатов расчтов по определению меяхкых

ходов тепловроизводительности солнечного коллектора установлено,

что более 80 % из суммарной теплопроизводительности коллектора

приходится на теплый период года (апрель-октябрь месяцы )

ГЛАВА 3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ

ОТОПЛЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ

Следующим этапом внедрения солнечных систем теплоснабжения (после

горячего водоснабжения) является отопление помещений.При удельной

норме общей жилох площади на одного человека 15 м2 и средней удельной

тепловой характеристике отопливаемого помещения ( ) 0.8 Вт /м3 для

нужд зимнего отопления жилья по Республике ежегодно требуется около 10

млн.т.у.т.

В связи с тем, что в системах отопления максимальная отопительная

нагрузка приходится на период года с минимальным поступлением

солнечной радиации, на солнечные установки, работающие в режиме

отопления, предъявляются более жесткие требование, чем для горячего

водоснабжения. Для покрытия хотя бы 35-40 % отопительной нагрузки за

счет использования солнечной энергии требуется в 4-5 раза больше

площади солнечных коллекторов, чем на горячее водоснабжения. Кроме

того, из-за сравнительно низкого температурного потенциала

теплоносителя, получаемого из солнечных установок, для в подачи

отапливаемое помещение требуемого количества тепла необходимо в 2-2.5

раза увеличить поверхность нагрева отопительных радиаторов. Все это

обуславливает нецелесообразность простого подключения

низкопотенциальных солнечных нагревателей в традиционные системы

отопления зданий. Такие системы, получившие названия “Активные

системы солнечного отопления”, состаящие из солнечных коллекторов,

изолированных,от отапливаемого здания, теплоисточников (топливных или

электрических котлов) и циркуляционных насосов, из-за низкой

эффективности и сложности в эксплуатации начиная с 80-х годов прошлого

столетия, становятся все менее популярными. Поэтому, в мировой практике

научно –исследовательские и опытно–конструкторские работы в области

солнечного отопления ведутся преимущественно в направлении разработки
и создания пассивных систем солнечного отопления, отличающихся от

активных прежде всего простотой по реализации и дешевизной [16].

3.1 Классификация пассивных систем солнечного отопления

При конструировании зданий, которые могли бы максимально

воспринимать тепло солнечной радиации, можно в ряде случаев отказаться

от традиционной системы отопления.

На схеме (рис 3.1), показаны основные направления повышения

тепловой эффективности зданий. При этом вклад в тепловой баланс зданий

солнечной энергии может быть существенным (до 60%)

Рис 3.1. Пути повышения тепловой эффективность здания.

Практическое строительство зданий с “пассивным” отоплением за

счет солнечной радиации ведется уже более тридцати лет.Однако общее

количество объектов незначительно, хотя каждое новое здание представляет

Тепловые помери

зданий 100 %

Использование вспомогательной системы

отопления 38-17 %

Увеличение компактности планировки 2-3

Повышение тепловой защиты наружных

ограждений

Регулирование, автоматизация и

диспетчеризация систем 4-7 %

Утилизация внутренних тепловыделений и

использование вторичных энергоресурсов

6-8 %

Применение систем солнечного отопления

50-60 5
собой шаг впериод в этой области .Пока зданий с “пассивным” отоплением

больше во Франции и США [1].Интересные и технически перспективные

системы разработаны и внедряются в практику строительства в нашей

стране. [11.12.17-19].

На основе анализа результатов исследований по использованию солнечной

энергии для отопления помещений с помощь о пассивных систем можно

сделать вывод о том, что одном из наиболее распространенных способов

использования солнечной энергии является восприятия ее через повертеть

ограждающих здание конструкций. Поступление солнечной радиации через

оконные проемы, обычные и модифицированные стены, остекленные

крыши, фонари и конструкции кровли дает возможность сократить

Потребности зданий в дополнительном тепло. При правильном

проектировании это обстоятельство позволяет за счет поступления потока

радиации во внутренний объем здания уменьшить мощность традиционных

систем обогрева.

По признакам выбранной схемы подвода тепла в отапливаемые помещения

пассивные системы солнечного отопления условию могут быть

классифицированы на следующие подсистемы (рис.3.2)

Рис.3.2. Классификация пассивных систем солнечного отопления

Пассивные системы солнечного

отопления

Инсоляционные системы Косвенные системы Изолированные системы
Принцип действия инсоляционных пассивных систем солнечного

отопления основан на прямое, т.е. непосредственное поступление потока

солнечного излучения в отапливаемые помещения через из оконные проемы

(обычно увеличенных размеров) и нагрева их внутренних элементов (пол,

потолок, стены), которые являются естественными приемниками излучения

и аккумуляторами тепла [18,19]

Принцип действа я косвенных пассивных систем солнечного

отопления основан на нагрев наружных ограждающих конструкций зданий

(южный стен ), зачернены (для максимального поглощения падающего

солнечного излучения) и защищены одном или двумя слоями

светопрозрачного покрытия (стекла), которые являются аккумуляторами

тепла [11.12.17].Тепло в отапливаемое помещение передается через

теплопроводность стены-аккумулятора [20]

Изолированные пассивные системы характеризуются тем, что тепло

необходимое для поддержания в помещениях заданной температуры,

производится солнечными тепловыми коллекторами, размещенными за

пределами здания и накапливается в аккумяторах, потиры находятся вне

отапливаемых помощней. Тепло из коллектора в аккумулятор (или в

помещена) и из аккумулятора в помещение передастся потоком воздуха,

циркулируемого под действием гравитационного давления.[12]. Наряду с

указанными выше тремя видами систем солнечного отопления существуют

пассивные системы принцип действия которых основаны на принципах как

почвенных, так и изолированных систем .Солнечные тепловой коллектор

при этом размещен на южной вертикальной стене, а тепловой аккумулятор

совмещен с перекрытием потолка и одно временно выполнятся функцию

радиатора панельно-лучистых систем отопления.[12].

Основными преимуществами инсоляционных пассивных систем солнечного

являются их простота, отсутствие в них специального гелиотехнического

оборудования (коллектора, аккумулятор тепла, дешевизна и практически

полное отсутствие эксплуатационных расходов, и салое главное–высокая.
Основными недостатками этих систем являются возможный световой

и тепловой дне комфорт, сложность регулирования температурного режима

отапливаемого помещения.

Основными недостатками косвенных и изолированных пассивных

систем солнечного отопления являются относительно низкая тепловая

эффективность, обусловленная ограниченной щетенсивностыо передачи

тепла от аккумлятора тепла в отопливаемо помещение потока воздуха,

циркулируемого под действием естесвенного термосифона (т.е.грвацинного

давления) а также сложиось в эксплуатации, связанная с необходимость

размещения аккулуятора тепла ниже уровия помешения, а коллектора –еще

ниже уровия аккумлятора тепла.

На основе Анализа различных видов пассииных систем солнечного

отопления в работе [12] сделаны следующие выводи.

Системы с прямым поступлением солнечной радиации для районов со

сравнительно низками температурными наружного воздуха

малоэффективны.

На территории нашей страны, где в зимний период преобладают

отрицательные температуры наружного воздуха, наиболее целесообразно

использовать системы с косвенным “пассивным” отоплением или

изолированные;

В большинстве случаев в “пассивных” системах используются

аккуммулятори теплла из насодок (гравий, щебень, галька, и т.п.) набора

строительных конструкций в виде пламтин и стержней (железобетон,

кирпич и т.п.)

“пассивные ” системы облодают достаточно высокой эффективность и

обеспечивают до 60 % отопительной нагрузки.

В месте с тем эти системы не получилии еще широкого

распространения.Незначительное количество опытных объектов не

позволяет сделать достаточно убедительных выводов о степени

эффективности “пассивных” систем.Аналитическое моделирование и расчт
таких систем пока вызывают определенные трудности, а отсутствие

инженерной методики усложняет их реальное проектирование. Вполне

очевидно, что в данном случае необходимы моделирование “пассивным”

систем, выбор оптимального конструктивного решения.Это возволить

строить опытные объекты с высокоэффиктивными системами. Данные

экспериментальных исследований в совокупности с аналитическими

модеями будут способствовать разработке инженерных методик расчета.

3.2. Методика расчета удельных тепловых потерь помещений с

инсоляционной пассивной системой солнечного отопления

Отличительная особенность инсоляционных пассивных систем солнечного

отопления по сравнению страдиционными – тепловые потери

отапливаемого помещения являются функцией площади светопрозрачного

ограждения, через которое солнечные лучи поступают в помещение. По

этой причине для определения тепловых потерь объектов с

инсоляционными пассивными системами солнечного отопления расчетным

путем требуется несколько иной подход по сравнению с общепринятым в

строительной теплотехнике методом.

Сущность этого подхода заключается в следующем. Светопрозрачные

ограждения помещений с инсоляционными пассивными системами

солнечного отопления, как правило, имеют более увеличенные размеры,

чем у помещений традиционными системами отопления.

Представим отапливаемое помещение как плоский солнечный коллектор

большой глубиной, так чтобы тепловые потери через боковые стенки

соразмерны с тепловыми потерями дна корпуса.

Как у плоских тепловых коллекторов, суммарные тепловые потери

отапливаемого помещения (т.е. тепловые потери через перекрытия пола и

потолка, северной, западной и восточной стен, а также глухой, т.е.

непрозрачной части южной стены и дверей и окон на этих стенах) отнесем к
единице площади светопрозрачного ограждения помещения на южной

стене, через которое солнечное излучение проникает в помещение, т.е.

где –суммарные тепловые потери отапливаемого помещения через

его перекрытия пола и потолка, северной, западной и восточной стен, а

также непрозрачной части южной стены и дверей и окон на этих стенах;

–площадь светопрозрачного ограждения инсоляционной пассивной системы

на южной стене.

Как видно площадь наружной поверхности южной стены помещения

складывается из площади поверхности светопрозрачного ограждения на ней

( ) и из площади поверхности глухой части этой стены т.е.

. (3.1)

Если суммарные тепловые потери отапливаемого помещения,

включая тепловые потери южной стены отнести на единицу площади

светопрозрачного ограждения на южной стене,

т.е.

то, с учетом, что

, (3.2)

Получим

, (3.3)

где –удельные теплопотери отапливаемого помещения через глухой

части южной стене;

– удельные теплопотеры отапливаемого помещения через

светопрозрачного ограждения части на южной стене.

Удельные тепловые отапливаемого помещения, отнесенные к единице

площади его светопрозрачного ограждения на южной стене ( ), как и ,

имеет размерность .

Как следует из (3.3) значение складывается из двух составляющих; т.е.
(3.4)

где

(3.5)

- переменная часть , которая зависит от отношения и ;

(3.6)

Постоянная часть , которая определяется традиционными способом [21,

22].

Значение в (3.3) и (3.5) определяется, как и для плоских солнечных

коллекторов, по формуле

, (3.7)

где

(3.8)

- коэффициент тепловых потерь отапливаемого помещения в окружающую

среду через светопрозрачного ограждения; – соответственно,

коэффициенты суммарного (конвективного и лучистого) теплообмена на

внутренней (обращенной в отапливаемое помещение) и наружной

(обращенной наружу) поверхности светопрозрачного ограждения;

П и ( ) – число слоев (стекла) и воздушных прослоек

светопрозрачного ограждения; – толщина слоя и коэффициент

материала светопрозрачного ограждения; – толщина воздушной

прослойки между слоями стекла; – эквивалентный коэффициент

теплопроводности воздуха в рассматриваемой воздушной прослойке.

Значение в (3.7) и (3.8), согласно результатом исследований [23],

составляет 6,135 для двухслойного и 2,160 для

трехслойного светопрозрачных ограждений инсоляционных пассивных

систем солнечного отопления.

3.3. Расчет прихода суммарного солнечного излучения на

лучевоспринимающую поверхность ориентированного на юг и

вертикально установленного светопрозрачного ограждения

инсоляционных пассивных систем солнечного отопления.

Методика расчета дневного, месячного ходов и годовой суммы

суммарного солнечного излучения на лучевоспринимающую поверхность

ориентированного на юг и вертикально установленного светопрозрачного

ограждения инсоляционных пассивных систем солнечного отопления ( )

аналогично к методике определение и , приведенные

во первой и во второй главах.

В отличие от определение и в расчете по

определению составляющих в место формул (2.5), (2.6) и (2.7)

пользуются формулами

, (3.9)

, (3.10)

, (3.11)

полученных из (2.5) – (2.7) при .

Результаты расчетов дневного хода и для типичным дней месяцев

отопительного периода (ноябрь – март месяцы) приведены в табл. 3.1.

Дневные ходы и для вертикально установленного и

ориентированного на юг светопрозрачного ограждения для г. Ташкента. (эта

названия табл.3.1)

Результаты расчетов дневного и месячного ходов и годовой суммы

для типичных дней отопительно периода, определенные на основе
табл. 1.3 – 1.7, приведенных в первой главе, и формул (3.9) – (3.11)

приведены в табл. 3.2.

таблица 3.1

Мес

яцы,

дата

, град

Временные интервали светового дня Временные интервали светового

дня

6-7,

17-18

7-8,

16-17

8-9,

15-16

9-10,

14-15

10-11,

13-14

11-12,

12-13

6-7,

1718

7-8,

16-17

8-9,

15-16

9-10,

14-15

10-11,

13-14

11-12,

12-13

I 0,3536 0,5107 0,6514 0,7654 0,8476 0,8896 69,29 59,29 49,35 40,06 32,65 27,18

II 0,2610 0,4239 0,5699 0,6891 0,7734 0,8169 74,87 64,92 55,26 46,44 39,34 35,22

III 0,1235 0,2909 0,4409 0,5634 0,6500 0,6448 82,91 73,09 63,84 55,71 49,46 45,99

XI 0,3254 0,4839 0,6229 0,7421 0,8241 0,8665 71,01 61,09 51,47 42,09 34,50 29,95

XII 0,3771 0,5309 0,6652 0,7815 0,8611 0,9023 67,85 57,93 48,30 38,60 30,59 25,54

Как видно из анализа расчетных данных, приведенных в табл.

3.2, дневная сумма составляет: в январе 14,641 , в феврале

14,273 , в марте 12,766 , в ноябре 14,365 , и в

декабре 12,749 , что не намного отличается друг от друга. Годовая

сумма при этом составляется 2075,408 , что эквивалентно

тепловой энергии, получаемая при сжигании условного топлива в

количестве зи отопительный период ( –

теплотворная способность условного топлива в ).

Дневной ход поверхностной плотности потока суммарного

солнечного излучения, подающего на фронтальную лучевоспринимающую

поверхность ориентированного на юг и вертикально установленного

светопрозрачного ограждения инсоляционных пассивных систем

солнечного отопления ( , ) в условиях г. Ташкента. Таблица 3.2

Как показывают результаты расчетов по определению коэффициента

вхожденая суммарного солнечного излучения через двухслойное

светопрозрачного ограждения ориентированное на юг и вертикально

установленное из оконного стекла среднего качества с учетом

коэффициента пропускания слоя пыли и грязи на его поверхности
значение , за исключением марта месяца в течение для

стабильно и составляет 0,68 от 10 до 14 часов и 0,62 ч 0,66 от 8 до 10 часов

утра и от 14 до 16 вечера.

Таблица 3.2

Месяц

ы, дата

Временные интервалы светового дня

Сумма

за

светов

ой

день,

Сумма

за

светов

ой

месяц,

7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17

I.15 33,73 311,6

464,0

568,7

655,9

646,6

471,0

287,2

51,17 14,641 453,878

II.14 132,5

323,3

440,7

517,5

588,4

580,3

517,5

451,2

302,8

108,1

14,273 399,638

III.15 125,6

295,4

386,1

466,3

502,4

494,2

458,2

380,3

127,1

139,5

12,766 395,732

XI.15 109,3

316,3

458,2

558,2

523,5

582,6

550,1

458,2

284,9

89,55 14,365 430,947

XII.15 32,56 195,3

386,1

523,5

583,8

540,8

426,8

227,9

40,71 12,749 395,213

За год 2075,408

В марте месяце из – за относительно высокого стояния солнца над

горизонтом (по сравнению с чем у остальных месяцев) значение , как

следует из табл. 3.1 несколько выше, чем у остальных месяцев. Вследствие

этого значение составляет 0,630 ч 0,667 от 10 до 14 часов для и снижаясь

до 0,500 ч 0,620 от 8 до 10 часов и 14 до 16 часов вечера.

Среднедневные значения при этом составляют 0,665 в январе,

феврале ноябре и декабре месяцах 0,625 в феврале месяце.

3.4. Тепловая эффективность инсоляционных пассивных систем

солнечного отопления

Тепловая эффективность или коэффициент полезного действия

инсоляционных пассивных систем солнечного отопления, как и других

солнечно – тепловых установок, определяется из отношения

(3.12)

где

(3.12)
- количество полезно использованного отапливаемых помещением тепла за

определенных промежуток времени, например, за день, неделю или месяц;

(3.123)

Количество вошедшего в отапливаемое помещение через светопрозрачное

ограждение суммарного солнечного излучения за тот же промежутоток

времени день, неделя или месяц).

(3.14)

- количество тепло, теряемое отапливаемым помещением через данное

светопрозрачного ограждение за тот же промежуток времени .

Подставляя (3.12) – (3.14) в (3.12), получим

(3.15)

Средневной ход для инсоляционных пассивных систем

солнечного отопления по отдельным декадам месяцев отопительного сезона

приведен в табл. 3.3.

Как видно из результатов расчетных данных, приведенных в табл. 3.3

в течение отопительного периода года практически стабильно и составляет

0,647 (в феврале) и 0,6676 в декабре, ноябре, январе и феврале месяцах и

лищь в марте снижается до 0,61 - 0,64.

Дневной ход по месяцам отопительного сезона табл. 3.3

Месяц, дата

I.10 0,6658

I.20 0,6635

I.30 0,6597

I.09 0,6551

I.19 0,6466

III.01 0,6438

III.11 0,6234

III.21 0,6088

XI.20 0,6665

XI.30 0,6657

XII.09 0,6664

XII.21 0,6667

XII.31 0,6664
В табл. 3.14 приведены результаты расчета полезной солнечной

энергии. Входящее в отапливаемое помещение через его светопроем

частичной компенсации тепловых потерь, полученные на основе данных

табл. 3.2 и 3.4.

Месячный ход полезно использованного отапливаемым помещением

тепла солнечного излучения в условиях г. Ташкента

Месяцы отопительного сезона

Январь 301,148

Февраль 259,765

Март 245,354

Ноябрь 287,269

Декабрь 203,449

За сезон 1356,985 .

Как следует из итого результата табл. 3.4, в течение отопительного

периода в условиях г. Ташкента в действительных погодных условиях через

ориентированный на юг вертикальное двухслойное светопрозрачного

ограждение помещений из обычного оконного стекла входит лучистья

энергия в количестве 1356,985 , что эквивалентно тепло,

получаемое при сжигании 46,3 кг.у.т.

Выводы по третьей главе

1. На основе критического анализа существующих пассивных систем

солнечного отопления предложена их классификация по основных

признакам.

2. Предложена методика расчета тепловых потерь отапливаемого с

помощью инсоляционных пассивных систем помещения.

3. Выполнены расчеты по определению прихода суммарного солнечного

излучения на фронтальную лучевоспринимающую поверхность

ориентированного на юг и вертикально расположенного

светопрозрачного ограждения инсоляционных пассивных систем

солнечного отопления.

4. Выполнены расчету по определению количества лучистой энергии

Солнца, входящего в отапливаемые помещения через их

ориентированных на юг и вертикально установленных двухслойных

светопрозрачных ограждений из оконного стекла среднего качества

по месяцам.

Список использованных источников

1. Авезов Р.Р., Захидов Р.А. Возобновляемые источники энергии -

энергетический резерв Узбекистана// Горный журнал. Спецвыпуск. –М.:

2004, -с.72-74.

2. Возобновляемые источники энергии./ В книги Первое национальное

сообщение Республики Узбекистан по Рамочной конвекции ООН об

изменении климата. Фаза 2. Главное управление по гидрометерологии при

Кабинете Министров Республики Узбекистан. Ташкент, 2001, -с. 34-36.

3. Авезов Р.Р., Лутпуллаев С.А. Состояние перспективы и проблемы

использования возобновляемых источников энергии «Физика в

Узбекистане» Материала конференции «Году физики-2005» Тошкент: АН

РУЗ, 27-28 сентябрь 2005 г.-с 119-123.

4. Возобновляемая энергия. М.: 1997. №1

5. Авезов Р.Р., и др. Возобновляемых источники энергии: проблемы и

перспективы. “уш энергиясидан фойдаланиш: муаммо ва ечимлар”

Республика илмий-амалий анжумани тезислар тўплами. Бухоро: 2002 (25-26

октаябрь),

6. Авезов Р.Р.,Авезова Н.Р. и др. История развития и состояние

использования солнечной энергии в Узбекистане // Гелиотехника.2012. №1-

с. 17-23.

7. Научно-приплодной справочник по климату СССР. Серия 3.

Мнололетние данные. Вып. 19. Узбекская СССР. Книга 1. Ленинград.:

Гидрометеоиздат. 1989. 280 с.

8. Duffie J.,Beckman W. Solar Engineering of Thermal Processes. New York.

Wiley. 1991-919 p.

9. Справочник по климату СССР. Вып. 19. Солнечная радиация,

радиационный баланс и солнечные сияние. – Л.: Гидрометеоиздат. 1966. -

76с.
10. Тершкович В.Ф., Ферт А.Р. Расчт двухконтурных гелио систем с

термосифонной циркуляцией // Гелиотехника.1985. №1.с. 60-62.

11. Авезов Р.Р. Повышение эффективности использования

низкопотенциальных солнечных нагревателей в системах теплоснабжения.

Диссертация на самепание ученой степени докт. техн. наук. – М.:1990 – 449

с.

12. Авезов Р.Р., Орлов А.Ю. Солнечные системы отопления и горячего

водоснабжения. Ташкент , Фан, 1988, -288с.

13. СНиП (КМК 2.04.16-96) Установки солнечного горячего

водоснабжения. Ташкент, Госкомархитектатрой.

14. Манюк В.И., Каплинский Я.И. и др. Справочник по наладки и

эксплуатации водяных тепловых сетей. М.:Стройиздать 1977, 272с.

15. Справочник по климату СССР. Вып. 19.Температура воздуха и

погвы.– Ленинград.: Гидрометеоиздат. 1966. -1965с.

16. Авезов Р.Р.,Авезова Н.Р. Состояние и перспективе использования

солнечной энергии для теплоснабжения в Узбекистане. Труды

международной конференции, посвященной 90-летию академика

С.А.Азимова. Ташкент: 2004. 18-19 ноябрь.-с. 104-108.

17. Бабакулов К.Б. Совмещенная пассивная система солнечного

отопления и горячего водоснабжения жилого дома. Автореф. дис. .канд.

техн. наук, Ашхабад. 1986.-20 с.

18. Самиев К.А. Повышение эффективности сложных

светопрозрачных ограждений с частично лучепоглощающим слоем

инсоляционных пассивных систем солнечного отопления. Дисс….к.т.н.

Ташкент 2009. 125с.

19. Дусяров А.С. Эффективность инсоляционных пассивных систем

солнечного отопления с трансформируемым плоским рефлектором

излучения и аккумулятором тепла. Дисс….к.т.н. Ташкент 2008. 130с.

20. Авезова Н.Р., Садыков Ж.Д. Влияние термического сопротивления

коллекторно-аклумулиругощей стены пассивных систем солнечного
отопления на их коэффициент замещения тепловой нагрузки //

Гелиотехника.2012. №1.-с. 47-53.

21. Богословский В.Н. Строительная теплотехника.-М: “Высшая

школа”.1982.-415 с

22. СНиП КМК 2.01.04-97 Строительная теплотехника.-М.:

Стройиздать.1997

23. Авезов Р.Р. Влияние условий теплообмена на температурные режимы

и теплопередачи частично лучепоглощающего слоя сложного

светопрозрачного ограшдения инсоляционных пассивных систем

солнечного отопления // Гелиотехника.2004. №4.-с.32-38.

Потенциал нетрадиционных источников энергии в системах теплоснабжени