Определение условий оптимизации конструктивно-технологических параметров солнечных коллекторов систем теплоснабжения для нужд горячего водоснабжения

• Автор: Торгашина, Светлана Николаевна
• Шифр специальности: 05.23.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 182 с. : ил.

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЙ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Баланс топливно-энергетических ресурсов

1.2 Альтернативные виды энергии и их использование в теплоснабжении

1.3 Современные проблемы использования систем

солнечного теплоснабжения для городских комплексов

1.4 Анализ основных принципов проектирования систем солнечного теплоснабжения

1.5 Цели и задачи, поставленные к исследованию

Выводы по главе

ГЛАВА 2 АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

СИСТЕМ СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ДЛЯ НУЖД ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

2.1 Анализ специфических особенностей климата и ландшафта Волгоградской области
2.2 Анализ факторов, влияющих на работу систем солнечного теплоснабжения
2.3 Экспериментальное исследование активности солнечной
радиации
Выводы по главе
ГЛАВА 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
3.1 Конструктивные решения по использованию систем солнечного теплоснабжения
3.2 Программа и методика проведения эксперимента
3.3 Основные результаты экспериментальных исследований
3.4 Математическая модель коллектора в системе
солнечного теплоснабжения
3.5 Инженерный метод расчета солнечного коллектора в
системе теплоснабжения
Выводы по главе
ГЛАВА 4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Разработка солнечной системы горячего водоснабжения коттеджа
4.2 Разработка рекомендаций по проектированию систем солнечного теплоснабжения
4.3 Экологическая оценка применения систем солнечного теплоснабжения
4.4 Экономическая эффективность применения систем
солнечного теплоснабжения
Выводы по главе
ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
1.Условные обозначения
2.Экспериментальные исследования активности солнечной радиации
3. Расчетная модель системы солнечного теплоснабжения для 145 maple
4. Определение существования функций, описывающих модель системы солнечного теплоснабжения при граничных условиях
5. Программа расчета системы солнечного теплоснабжения
для maple
6. Результаты расчета модели системы солнечного теплоснабжения
7. Документация

Актуальность темы. Строительный комплекс и ЖКХ являются основными потребителями тепловой энергии, как в нашей стране, так и за рубежом. В России на нужды этих отраслей расходуется в год 240 мл. т. условного топлива, что составляет 20% всех потребляемых в стране топливно-энергетических ресурсов. Поэтому в условиях нарастающего в мире энергетического кризиса и роста стоимости энергоносителей особую актуальность приобретает использование нетрадиционных видов энергии, в частности, солнечной энергии.
Системы солнечного теплоснабжения могут быть использованы, как для отопления, так и для горячего водоснабжения особенно на объектах индивидуального строительства. Однако широкое их применение затруднено из-за конструктивного несовершенства основных их элементов, в частности солнечных коллекторов.
При проектировании солнечных коллекторов не учитывается целый ряд факторов, например, положение поверхности облучения к направлению потока солнечной энергии, особенности климатических условий региона строительства систем солнечного теплоснабжения (температура окружающего воздуха, скорость ветра), мощность солнечного излучения.
Поэтому актуальным являются исследования влияния специфических особенностей климата (на примере Волгоградской области) на эффективность работы солнечного коллектора, и на их основе оптимизация конструктивно-технологических параметров солнечного коллектора систем солнечного теплоснабжения для нужд горячего водоснабжения.
Использование солнечной энергии для нужд теплоснабжения позволит в определенной степени уменьшить выбросы в атмосферу основных продуктов сгорания органических видов топлива.
Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-

гии. Учитывая то, что с перемещением на юг наблюдается; увеличение солнечной активности, применение подобных систем в Волгограде может дать экономический эффект значительно выше. Недостатком "активных" солнечных систем является сезонность при эксплуатации и высокая первоначальная стоимость.
Более универсальный и многофункциональный с точки зрения взаимодействия с внешней средой является пассивный способ преобразования солнечной энергии, хотя слово "пассивный" не совсем удачно, так как происходящие при использовании этого способа процессы нельзя считать пассивными. Наоборот, они весьма активны, динамичны и непрерывно изменяются, подобно тому, как это наблюдается в природе.
Учитывая то, что на территории Волгоградской области в зимний и межсезонный период (весна, осень) года активность солнца значительно ниже и, как правило, преобладает рассеянная радиация, для утилизации тепла солнечной радиации эффективнее всего использовать низкопотенциальные "пассивные" системы утилизации, получившие широкое распространение в странах с холодным климатом - Дания, Швеция, Финляндия.
В практике строительства на территории Волгоградской области с большим успехом могут быть использованы как "закрытые", так и "открытые" пассивные солнечные системы [41].
Конструктивные особенности "закрытой" системы, основанной по принципу известной в практике "Стены Тромба", позволяют размещать их практически на любой ограждающей поверхности здания, имеющей южную ориентацию. Однако наиболее оптимальным местом размещения этих систем в климатических условиях Волгограда являются вертикальные ограждения стен, балконов и террас, имеющие уклон к горизонтальной плоскости 65°-75° [100].
Многообразие конструктивно-планировочных решений остекленных пространств, использующих принцип действия "открытых" пассивных сис-