Диссертация (1141522), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Характеристики данной системы были описаны в 4.2. Стоимость оборудования составляет 215 348,76 руб.(таблица 4.17).Таблица 4.16 – Затраты на использование дублирующих устройств в системесолнечного теплоснабженияРезервный источник энергииНедостаток в выМесяцГазработкеэнергии Цена Расход, Затраты Цена Расход, Затратысистемой, за м3,МДжVIДизельное топливом3руб519,2на дуб- за кг,лер, руб. руб13,671 617,6250,86кВтруб447,023142,59Цена Расход, Затратынадублер, за кВт,руб.14,4280,525,89XIIкгЭлектроэнергиянадублер, руб.144,22145,66449,33453,831,0144,91391,90118Таблица 4.17 – Стоимость оборудования ССТ№Наименование оборудованияп/п1.Плоский солнечный коллекторViessmannVitosol 1002.Drazice OKCE 300 NTR3.REHAU RAUTITAN flex труба универсальная 25х3.54.Энергофлекс Теплоизоляция СУПЕР 25/20мм5.Циркуль 25/606.Контроллер для солнечных систем SR 208C с датчикамиКоличе-Цена за еди- Стоимость,ствоницу, руб.руб.3шт30 426,0091 278,001шт45 320,0045 320,0021 м2 464,2051 748,2021 м145,223 049,601 шт4 100,004 100,001шт5 580,005 580,007.Кабель МКЭШ 3х0,7545 м32,111 444,958.Расширительный бак CAL-PRO 4 л1 шт1 300,001 300,009.Itap 130 1" Клапан обратный горизонталь-1шт979,51979,511шт3 319,743 319,742шт462,00924,001шт551,00551,002шт446,82892,647 шт480,963 366,7220 шт74,721 494,4ный муфтовый10.
Watts KSG 30 Группа безопасности 3 бар11. STOUT Кран шаровой стандартнопроходной, ВР/ВР, ручка рычаг 1"12. STOUT 1" Фильтр сетчатый 500 мкр13. REHAU RAUTITAN Тройник равнопроходной 25-25-25 PX14REHAU RAUTITAN Угольник 90°, 25x3,514. REHAU RAUPEX Монтажная гильза 25х2,3Итого:215 348,76Простейший способ расчета срока окупаемости состоит в делении объемавложений на ожидаемый ежегодный доход [95, 96]. Для ССТ ежегодным доходом119считается экономия затрат на энергоснабжение потребителя традиционными способами.Исходя из расчетных затрат на энергоснабжение потребителя традиционными ресурсами, экономии этих ресурсов при использовании солнечного теплоснабжения и капитальных затрат на строительство ССТ определяется срок окупаемости РРССТ, год, системы:PPССТ =CCCт − Cк(4.4)где CC – капитальные затраты на строительство ССТ, руб; Cт – затраты натрадиционные энергетические ресурсы для данного потребителя без использования ССТ, руб/год; Cк – затраты на традиционные энергетические ресурсы дляданного потребителя при использовании ССТ, руб/год.По сути, стоимость применения солнечного теплоснабжения складывается изстоимости солнечного коллектора, т.к.
все остальное оборудование необходимодля системы ГВС независимо от применяемого источника энергии. С учетом вышесказанного, сроки окупаемости системы солнечного теплоснабжения при тарифах на традиционные источники энергии в г.Иркутске на 2018 г. представленыв таблице 4.18.Таблица 4.18 – Определение срока окупаемости ССТВид традиционного Цена заэнергоснабженияединицуЦентрализованная90,25система ГВСруб/м3ЭлектроэнергияДизельное топливо1,01руб/кВт31 руб/кгЗатраты безЗатраты с при-примененияменением ССТ, затраты на обо- окупае-ССТ, руб.руб.10 541,204 935,397 683,293 596,9123 582,3911 040,13КапительныеСрокрудование, руб. мости, г.21121 704,00299Данный пример демонстрирует, что при применении некоторых традиционных источников энергии (например, электроэнергия в городе Иркутске) срок окупаемости ССТ достигает срока службы солнечных коллекторов.
Однако результат120может отличаться для различных регионов и может сокращаться до 5-6 лет, т.к.следует учитывать тарифы на ресурсы в каждом конкретном регионе. Кроме того,при отсутствии возможности подключения потребителя к централизованным системам энергоснабжения встает вопрос об обеспечении автономии потребителя,которую способна обеспечить ССТ.Результаты, представленные в таблице 4.18, не указывают на экономическуюнеэффективность применения систем солнечного теплоснабжения в целом, а демонстрируют способ оценки экономической эффективности системы.4.6 Перспективные направления дальнейших исследований в рамкахобозначенной предметной областиВ качестве перспективных направлений дальнейших исследований в рамкахизучения объектов, процессов и результатов автоматизации проектирования систем солнечного теплоснабжения гражданских зданий рекомендуется расширениеобласти применения, а именно – рассмотреть комбинированные энергосистемысолнечного тепло- и электроснабжения, а также энергосистемы на основе другихвозобновляемых источников энергии.Расширение области применения автоматизации многофакторного перспективного моделирования энергосистем позволит повысить степень автономности иуровень обеспеченности экологически чистой энергией потребителей, удаленныхот централизованных энергосетей.Разработанный в рамках текущего исследования программный продукт может быть усовершенствован по ряду параметров.Среди них – расширение базы данных за счет добавления различных конструктивных схем систем солнечного горячего водоснабжения, отопления, холодоснабжения.
Кроме того следует учесть неодинаковость погодных условий длякаждого года в течение всего жизненного цикла системы.Следует предусмотреть возможность создания индивидуального учета режима потребления тепловой энергии для каждого потребителя.121Выводы по 4 главе1. Планирование эксперимента позволило получить значительное количествоинформации, использованное в дальнейшем в анализе проектных решений ССТ.Проведенный анализ позволил определить степень влияния параметров на точность математической модели.2. Основными влияющими факторами определены способ учета коэффициента теплопередачи K и тепловые потери наружных элементов системы Qпот.нар.При этом анализ показал, что степень влияния этих факторов может отличаться вразных элементах системы.
Данное наблюдение объясняется физическим смыслом рассматриваемых факторов. Чем более непосредственное отношение факторимеет к рассматриваемому конструктивному элементу системы, тем выше егостепень значимости.3. На основе проведенного анализа можно заключить, что достаточно учитывать наиболее существенные факторы, указанные в п.2, при моделировании работы ССТ для нужд ГВС при анализе проектных решений.
Это позволит сократитьзатраты на трудоемкую подготовку к моделированию работы системы с учетомвсех ее параметров.4. Разработанная система автоматизации многофакторного перспективногомоделирования проектных решений систем солнечного теплоснабжения гражданских зданий позволяет повышать эффективность как уже эксплуатирующихся,так и вновь проектируемых ССТ.122ЗАКЛЮЧЕНИЕНа основе проведенной работы можно сделать следующие выводы:1.Анализ существующих подходов к проектированию ССТ и оценкастепени детализации разработанных другими авторами методов проектированиясистем солнечного теплоснабжения показал отсутствие единого подхода к проектированию данных систем, недостаточную степень детализации моделей, отсутствие единой модели климатических данных, пренебрежение суточной неравномерностью потребления тепловой энергии.2.Для оценки работоспособности ССТ разработана многофакторная ма-тематическая модель, включающая в себя математическое описание работы всехэлементов системы, суточную неравномерность потребления тепловой энергии ипоступления солнечной радиации, изменения погодных условий в течение месяца.3.С помощью компьютерного моделирования работы ССТ установленнеобходимый и достаточный временной интервал, используемый при моделировании работы системы, определяющий модели климатических данных и нагрузокна систему.4.Разработан алгоритм численного решения поставленных задач, обес-печивающий устойчивую и быструю сходимость результатов.
Согласно методусоставлены алгоритмы для моделей, учитывающих изменение всех условий моделирования и их различные комбинации.5.В результате реализации алгоритмов систематизированы факторы иих взаимодействия по степени влияния на точность математической модели.Наиболее значимыми факторами являются способ учета коэффициента теплопередачи теплообменника K и тепловые потери наружных элементов Qпот.нар.6.Разработана методика, позволяющая определять условия, при которыхпотребитель не обеспечен требуемым количеством тепловой энергии. Методикапозволяет повышать эффективность проектных решений систем солнечного теплоснабжения гражданских зданий.7.Разработана система автоматизации многофакторного перспективногомоделирования проектных решений систем солнечного теплоснабжения граждан-123ских зданий, позволяющая повышать эффективность ССТ, оценивать и улучшатьуровень безопасности работы ССТ, а также определять область ее применения.Рекомендации и перспективы дальнейшей разработки темы заключаютсяв следующем:1.Разработка аналогичных автоматизированных систем многофакторно-го перспективного моделирования проектных решений для систем отопления, холодоснабжения, а также сложных комбинированных систем на основе солнечныхколлекторов с учетом специфики данных систем: режимов работы, сезонности идр.2.Расширение автоматизированных систем многофакторного перспек-тивного моделирования проектных решений за счет моделирования работы ССТне только в течение года, принимая его за типичный, а с учетом изменений за весьпериод эксплуатации системы.3.Анализ других схемных решения ССТ, включающих в себя не рас-смотренные в исследовании элементы.124СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙa – коэффициент температуропроводности, м2/с;c – теплоемкость, Дж/кг°C;cв – табличное значение теплоемкости воды, Дж/кг∙°C;cтн – табличное значение теплоемкости теплоносителя, Дж/кг∙°C;cгр – теплоемкость теплоносителя в теплообменнике, Дж/кг°C;cнагр – теплоемкость воды в баке, Дж/кг°C;d1 – внутренний диаметр внутреннего металлического бака, м;d2 – наружный диаметр внутреннего металлического бака, м;d3 – наружный диаметр изоляционного слоя, м;d4 – наружный диаметр внешней металлической (тканевой) изоляции, м;dв.п.тр.1 – внутренний диаметр внутреннего подающего трубопровода, м;dв.п.тр.2 – наружный диаметр внутреннего подающего трубопровода, м;dв.п.тр.3 – наружный диаметр изоляции внутреннего подающего трубопровода,м;dн.п.тр.1 – внутренний диаметр наружного подающего трубопровода, м;dн.п.тр.2 – наружный диаметр наружного подающего трубопровода, м;dн.п.тр.3 – наружный диаметр изоляции наружного подающего трубопровода, м;dТО – диаметр трубки теплообменника, м;вн– внутренний диаметр трубки теплообменника, м;dТОнар– наружный диаметр трубки теплообменника, м.dТОEрад – поток солнечной радиации, приходящий на единицу площади поверхности коллектора от Солнца в рассматриваемый временной интервал, МДж/м2;мE рад– интенсивность потока солнечной радиации за рассматриваемый месяц,Дж;F – площадь поверхности спирали теплообменника, м2;125g – ускорение свободного падения, м/с2;Gгр – массовый расход теплоносителя в системе, кг/ч;Gсут – суммарный суточный расход воды, кг/сут;h – высота бака, м;IS, ID – интенсивность потока, падающей на горизонтальную поверхность солнечной радиации – прямой и диффузной (рассеянной) соответственно,МДж/м2;j=1,2,…365 – порядковый номер дня года;K – коэффициент теплопередачи, Вт/м°C;k1 – коэффициент тепловых потерь коллектора, Вт/м2°C;l – определяющий размер (высота бака и диаметр трубки теплообменника), м;lв.о.тр – длина внутреннего участка обратного трубопровода, м;lв.п.тр – длина внутреннего подающего трубопровода, м;lн.о.тр – длина наружного участка обратного трубопровода, м;lн.п.тр – длина наружного подающего трубопровода, м;mi – количество солнечных, облачных либо пасмурных дней в месяце,N – количество дней в месяце,Nu – число Нуссельта;nкол – количество солнечных коллекторов;nм – количество дней в месяце.nчел – количество потребителей;Pr – число Прандтля при средней температуре теплоносителя tгр.ср в теплообменнике,Prст – число Прандтля при температуре среды, равной температуре стенки tст,разделяющей рассматриваемые среды;PS, PD – коэффициенты положения коллектора для прямой и диффузной ради-126ации соответственно.Q – количество теплоты передаваемое от теплоносителя воде в бакеаккумуляторе с помощью теплообменника, Дж;Qгр – количество теплоты, отданное теплоносителем в рассматриваемый интервал времени, Дж;Qнагр – количество теплоты, воспринятое водой в баке в рассматриваемый интервал времени, Дж;Qпот.б – тепловые потери бака-аккумулятора, Дж;Qпот.б.1 – количество теплоты, передаваемое от горячей воды к металлическомудну (крышке) внутреннего бака, Дж;Qпот.б.2 – тепловые потери бака-аккумулятора через стенки, Дж;Qпот.в.п.тр – общее термическое сопротивление стенок внутреннего подающеготрубопровода, Дж;Qпот.в.п.тр – тепловые потери участков подающего трубопровода, расположенного внутри здания количество теплоты, Дж;Qпот.кол – тепловые потери солнечного коллектора, Дж;Qпот.н.п.тр – количество теплоты, передаваемое от поверхности изоляции подающего наружного трубопровода в окружающую среду, Дж;Qпот.н.п.тр – тепловые потери участков подающего трубопровода, расположенных вне здания количество теплоты, Дж;Qпот.о.тр – тепловые потери обратного трубопровода, Дж;Qпот.п.тр – тепловые потери подающего трубопровода, Дж;Qпот.тр – общее количество тепловых потерь в трубопроводе системы солнечного теплоснабжения, Дж;Qпотр – количество теплоты, поступающей к потребителю, Дж.Qс.к.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
