Диссертация (1141603), страница 16
Текст из файла (страница 16)
При этом стоит отметить, что апертура коллектора SUN 1 в 2 разаменьше, чем у коллектора "Сокол". Это означает, что плоский солнечныйколлектор SUN 1 площадью 2 м2 готов к использованию в системах отопления игорячего водоснабжения в климатических условиях, приравненных к КрайнемуСеверу.После проведенного сравнения расчетного и измеренного значенийтемпературы теплоносителя на выходе из солнечного коллектора (рисунок 4.13)было установлено, что разница между ними не превышает 5 %.
Это означает, чтоэксперимент достоверен.35,0030,00Значение температуры, оС25,0020,0015,00Расчетнаятемпература10,005,00Измеренныетемпературы0,0030.06.201203.07.201206.10.201227.10.201228.12.201212.01.201330.03.201305.04.2013-5,00-10,00Дата замераРисунок 4.13 - Сравнение расчетного и измеренного значений температурытеплоносителя на выходе из солнечного коллектора107 Также по формулам, представленным в главах 1 и 2, были рассчитанытермодинамические параметры солнечного коллектора SUN 1.
В итоге расчетныйсредний КПД гелиоустановки SUN 1 составил 61 %, что является среднимзначением среди существующих гелиоколлекторов. Оптический КПД SUN 1составил 72 %. COP составил 65 %.Вместе с тем, экспериментальным методом было установлено, что притемпературе наружного воздуха ниже -15 оС использование плоских солнечныхколлекторов в системах отопления и ГВС нецелесообразно ввиду того, чтотемпература лучепоглощающего листа не поднимается выше 15 оС. Учитываяданное ограничение при проектировании системы гелиотеплоснабжения, можнопросчитывать потенциал использования солнечной энергии на объектах, а такжепериоды использования дополнительных источников энергии.В следующей главе будет выполнена оценка стоимости коллектора SUN 1 ирасчет срока его окупаемости на примере различных объектов.108 Глава 5.
ОЦЕНКА СТОИМОСТИ SUN 1 И ЕГО СРОКА ОККУПАЕМОСТИ5.1 Конкурентоспособность SUN 1 на рынке солнечных коллекторов Согласно [103] по удельной тепловой мощности на 1000 человек на первомместе Кипр (542 кВт, 774 м2), на втором — Австрия (406 кВт, 580 м2), на третьем— Израиль (400 кВт, 571 м2). На сегодняшний день большинство гелиоустановокпостроено в Китае — 217,4 млн. м2 (152,2 ГВт) или 64,9 % от общемирового. ВЕвропе — 56,1 млн. м2 (39,3 ГВт) или 16,7 %.Согласно [104] во времена СССР общая площадь применяемых солнечныхколлекторовбыланапорядокбольше,чемвсовременнойРоссии.Существовавшая система с несколькими заводами-изготовителями солнечныхколлекторов,нормативнойбазой,научными,проектными,монтажнымиорганизациями, государственным регулированием разрушена.На данный момент в России, несмотря на благоприятные климатическиеусловия на значительной части ее территории и государственную поддержку,рынок солнечных систем теплоснабжения развит крайне слабо.
Общая площадьсолнечных тепловых установок в нашей стране оценивается в величину 30 тыс.м2, что меньше, чем в Северной Африке.Производители солнечных коллекторов в России сосредоточены вЕвропейской части страны. От Урала до Дальнего Востока производителейсолнечных коллекторов нет. Однако есть множество фирм, занимающихсязакупкой сборкой и перепродажей гелиоустановок иностранных производителей.Поэтому создание производственной базы в Восточной Сибири имеет большиеперспективы, особенно учитывая современные тенденции к импортозамещению.Кроме того это даст региону ряд положительных моментов, а именно:-Способствование экономическому развитию региона;-Новые рабочие места;-Стимуляцияразвитияпрограммыэнергоэффективности в регионе и стране в целом;энергосбереженияи109 -Улучшение экологической ситуации в регионе за счет использованиясолнечной энергетики, кроме того производство гелиоустановок не оказываетвреда экологии;-Обеспечение тепловой энергией отдаленных населенных пунктов, вкоторых невозможно организовать централизованное теплоснабжение;-Создание продукта, способного к конкуренции с иностраннымипроизводителями.-Поддержка политики энергосбережения в рамках Федерального закона№ 261-ФЗ от 23 ноября 2009 [105].Для удобства исследований прототип SUN 1 имеет площадь 1 м2, серийнаямодель же будет иметь стандартную площадь в 2 м2.
Корпус планируется сделатьболее легким и долговечным, а именно из алюминия. Абсорбер такжепланируется сделать из алюминиевого листа вместо стального.Стоимость серийной модели солнечного коллектора SUN 1 будетсоставлять от 13 до 15 тысяч рублей, в зависимости от применяемых материалов.При наличии всех материалов и опытных рабочих сборка данного устройствасоставит 1 рабочий день.Стоимость солнечного коллектора "Сокол" в среднем составляет от 18 до 24тысяч рублей [106], а ЯSolar 21,7 тысяч рублей [107]. Зарубежные плоскиеколлектора стоят от 20 до 40 тысяч рублей, а вакуумные гелиоустановки стоят от30 до 80 тысяч рублей. Как видно стоимость SUN 1 вполне конкурентоспособна.Далее будут приведены основные преимущества солнечного коллектораSUN 1:1.В конструкции плоского солнечного коллектора SUN 1 нет импортныхдеталей и материалов, что упрощает его производство.2.Солнечный коллектор SUN 1 ремонтопригоден.
Большинство плоскихсолнечных коллекторов невозможно ремонтировать и если разобьется стекло илилопнут трубки, то нужно будет полностью заменять гелиоустановку. У серийноймодели SUN 1 будет съемная лицевая панель (вместо задней, как было у110 прототипа), что позволит производить ремонт и заменять поврежденные детали.При этом нет необходимости полностью заменять устройство.3.SUN1обладаетповышеннымитеплоизоляционнымихарактеристиками. Это понижает его теплопотери и повышает КПД и COP, чтопозволяет ему эффективно работать в суровых климатических условиях.4.Меандрообразная форма трубок солнечного коллектора SUN 1ускоряет процесс нагрева теплоносителя.5.Трубопровод SUN 1 обладает низким гидравлическим сопротивлением,что снижает его эксплуатационные затраты и дает возможность увеличить егоэффективность за счет увеличения расхода теплоносителя при минимальныхфинансовых затратах.6.Солнечный коллектор SUN 1 имеет простую конструкцию.
Благодаряэтому данное устройство можно собрать всего за один рабочий день.7.При всех вышеописанных особенностях SUN 1 имеет относительноневысокую стоимость.Вывод: Рыночная стоимость серийной модели солнечного коллектора SUN1 составит не более 15 тыс. рублей. Благодаря ряду технических преимуществ иневысокойстоимости,солнечныйколлекторSUN1являетсяконкурентоспособным продуктом на рынке солнечных коллекторов.5.2 Расчет срока окупаемости SUN 1 на примере различных объектовДля определения требуемого количества горячей воды в сутки обратимся кСП 30.13330.2012. "Внутренний водопровод и канализация зданий" [108].
Прирасчете будут использованы данные, полученные в главах 2, 3 и 4. Во всехслучаях будет учитываться стоимость электроэнергии, затраченной на работунасосовгелиоколлекторов.СогласноФедеральномуЗаконуРоссийскойФедерации № 190-ФЗ от 27.07.2010 с изменениями от 01.05.2016 [109]использование централизованных открытых систем теплоснабжения (горячеговодоснабжения) для нужд горячего водоснабжения, осуществляемого путем111 отбора теплоносителя на нужды горячего водоснабжения, не допускается, а с 1января 2022 года открытые системы теплоснабжения исчезнут как вид.
Поэтомуво всех новых постройках уже используется только закрытая система ГВС. Дляудобства расчета во всех рассматриваемых ниже объектах будет использоватьсянезависимая система отопления. Это позволит не учитывать расход холоднойводы, нагреваемой для системы отопления.ОБЪЕКТ № 1.Назначение объекта: типовой детский сад в г.
Иркутске;Применение солнечной энергии: система ГВС + система отопления;Количество мест: 140 человек;Количество рабочего персонала: 20 человек;Количество рабочих часов в сутки: 12 часов;Норма потребления горячей воды на человека:30 л/сут.Расход воды был взят по суткам максимального водопотребления. Расчетсведем в таблицу 5.1.Таблица 5.1 - Расчет количества солнечных коллекторов SUN 1, необходимогодля теплоснабжения детского сада на 140 местЯнв.Февр.МартАпр.31283130МайИюньИюльАвг.Сен.Продолжительность месяца, день3130313130Окт.Ноя.Дек.Год313031365Среднемесячные значения солнечной энергии, падающей на оптимально ориентированнуюповерхность, кВт∙час/м2∙день2,483,945,496,266,175,44,74,314,143,42,582,024,245,65,65,374,03,125,9Количество пасмурных дней4,32,63,14,56,68,111,19,57,7Средняя продолжительность солнечного дня, час356,77,48,68,87,876,14,9Суммарное значение солнечной энергии за месяц, кВт∙час/м66,22100,08153,17 159,63 150,55 118,2693,5392,6792,3286,36262,95Среднечасовое значение солнечной энергии за месяц, кВт∙час/м0,830,79 0,820,850,72 0,610,600,620,680,6951,91 1233,8420,831,010,72112 Продолжение таблицы 5.1Часовой расход воды на ГВС, л/час400,00 400,00400,00 400,00 400,00 400,00 400,00 400,00 400,00400,00 400,00 400,00 400,00Часовая тепловая нагрузка на ГВС, кВт/час18,9218,9218,9215,4815,4815,4815,4815,4815,4815,4818,9218,9215,484800480048004800Суточный расход воды на ГВС, л/сутки480048004800480048004800480048004800Суточная тепловая нагрузка на ГВС, кВт/сут227,04 227,04227,04 185,76 185,76 185,76 185,76 185,76 185,76185,76 227,04 227,04 202,96Требуемая мощность солнечных коллекторов, кВт/час75,6845,4133,8925,1021,6021,1123,8226,5430,4537,9173,24 113,5234,60Среднемесячная производительность солнечного коллектора SUN 1, кВт/час0,880,8486540,870,900,760,650,640,660,720,740,89Требуемое количество солнечных коллекторов SUN 1, шт3928283237404251831,080,7710545В качестве оптимального количества солнечных коллекторов SUN 1принимаем 54 шт.
Данное количество коллекторов полностью покроет нагрузкуна ГВС в период с февраля по октябрь и от 50 до 60 % нагрузки с ноября поянварь. Однако расчет проводился по часу максимального водоразбора, крометого, как показывает практика, фактические тепловые нагрузки в разы меньшенормативных. Поэтому можно сделать вывод, что 54 солнечных коллектора SUN1 покроет гораздо больше тепловой нагрузки, чем требуется на горячееводоснабжение с февраля по октябрь и от 50 до 100 % нагрузки с ноября поянварь. Излишки тепловой энергии в периоды с февраля по май, а также всентябре и октябре пойдут на частичное погашение тепловой нагрузки наотопление.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
