Оценка потенциала солнечной энергии для разработки энергоэффективных зданий в условиях муссонного климата

• Автор: Гричковская, Надежда Вячеславовна
• Шифр специальности: 05.23.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 269 с. : ил.

Глава 1 Основные направления исследований в области использования климатической информации при проектировании энергоэффективных зданий

1.1 Природно - климатические особенности исследуемой территории

1.2 Изученность характеристик потенциала солнечной энергии

Глава 2 Оценка радиационных ресурсов юга Дальнего Востока России

2.1 Используемый материал и методика обработки

2.2 Особенности распределения коротковолновой солнечной радиации

2.3 Режим продолжительности солнечного сияния

Глава 3 Комплекс специализированных климатических показателей для

разработки инновационных энергоэффективных зданий

3.1 Обоснование и расчет специализированных климатических показателей

3.2 Обоснование и расчет составляющих климатического комплекса...

Глава 4 Районирование территории юга Дальнего Востока России по
потенциалу солнечной энергии
4.1 Способ районирования и районирование территории
4.2 Характеристика выделенных районов по комплексу климатических параметров
4.3 Технико-экономический расчет солнечной водонагревательной
установки для выделенных районов теплого полугодия
Заключение
Список литературы
Приложение
Приложение
Приложение

Возможность использования чистой доступной энергии солнечного излучения продолжает привлекать внимание исследователей. В соответствии с прогнозами в течение ближайших 15-20 лет возобновляемые источники энергии (энергия Солнца, ветра, биомассы) должны занимать значимое место в мировом энергетическом балансе, так как в сложившихся ныне условиях крайне необходимо замещение истощающихся источников органического топлива и оздоровление окружающей среды.
Градостроительная практика убедительно показывает, что проектирование городской среды и отдельных объектов претерпевают существенные изменения и от преимущественно композиционных построений специалисты переходят к более сложным комплексным построениям, включающим социальные, экономические, композиционные, энерго - и ресурсосберегающие, а также современные системы управления процессами жизнеобеспечения и жизнедеятельности. Конфликт между человеческой деятельностью и возможностями природы выдерживать возрастающие антропогенные нагрузки обостряется, что требует использовать энергию ветра, солнца и другие возобновляемые нетрадиционные источники энергии. Гелиоэнергоактивные планировки зданий являются одним из направлений решения экологической и сырьевой проблемы.
В ряде стран использование энергии солнца стало обычным атрибутом жизни. Общая площадь работающих солнечных коллекторов в мире по состоянию на конец 2005 года превышает 70 млн. кв. м., это эквивалентно замещению традиционного топлива в объеме порядка 5-7 млн. тонн условного топлива за год.
В настоящее время в мировой практике разработаны принципиальные схемы гелиоустановок для теплоснабжения зданий, которые условно могут быть разбиты на две основные системы: активные и пассивные.
В активных системах солнечного обогрева применяются специально изготовленные установки, преобразующие солнечную энергию в тепловую (для

теплоснабжения) и электрическую (для электроснабжения), а также аккумуляторы тепловой и электрической энергии.
Принцип действия пассивных систем солнечного обогрева основан на использовании конструктивных особенностей зданий и сооружений при непосредственном обогреве помещения через светопрозрачные южные стены, а также на солнечном нагреве наружной поверхности ограждающих элементов помещения, защищенных слоем прозрачной изоляции.
Получили распространение в мировой практике автономные гелиоустановки сезонного действия для горячего водоснабжения мелких потребителей. Такие установки в зависимости от производительности подразделяются на бытовые и стационарные. Бытовые гелиоустановки служат для приготовления горячей воды на нужды одной семьи и являются обычно изделиями заводского изготовления, поставляемого в виде полного комплекта деталей. Стационарные гелиоустановки используются для горячего водоснабжения в пансионатах, на полевых станах, небольших производственных и сельскохозяйственных предприятиях и сооружаются как объекты строительства.
Для объектов с небольшой тепловой нагрузкой применимы термосифонные солнечные системы. Циркуляция воздуха или воды осуществляется в таких системах естественным путем. Для ее работы не требуется никакой энергии (кроме солнечной), как для подогрева, так и для движения теплоносителя. Система работает автоматически без применения регулирующей аппаратуры и не нуждается в наладке и систематическом техобслуживании. Недостатком указанной системы является необходимость установки бака-аккумулятора на кровле здания выше гелионагревателя. Это требует устройства специального прочного основания на кровле и ограничивает емкость бака.
Для зданий со значительными тепловыми нагрузками такие схемы неприменимы. Крупные потребители требуют большие поверхности коллекторов и аккумуляторы большой емкости. Это предполагает установку накопительных емкостей в нижней части здания, значительные длины трубопроводов, что увеличивает гидравлические сопротивления. Для обеспечения циркуляции

Таблица 2.4 - Расхождение расчетных (по методу С.И. Сивкова) и измеренных
месячных сумм суммарной солнечной радиации, %
№ Станции I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII год
2 Большой Шантар 10 -5 -12 -22 -18 -6 -5 -1 1 2 -4 -6
3 П.Осипенко 36 10 -8 -9 -4 -5 -3 0 1 9 20 34
4 Благовещенск 6 -4 -17 -13 -10 -7 -1 -1 -3 -2 3 9
5 Сов.Гавань 19 0 -13 -5 -1 0 0 6 9 11 24 30
6 Хабаровск 20 8 -4 2 1 2 5 7 11 13 23 31
7 Екатерино-Никольское 21 7 -1 1 1 9 12 12 12 13 13 22
8 Молодежное 1 -6 -13 -4 2 5 5 3 7 2 -1 4
9 Новосельское 10 -2 -11 0 2 5 6 12 8 9 17 19
10 Рудная Пристань 18 8 -3 0 0 4 5 3 9 12 22 27
11 Тимирязевский 9 -1 -8 0 -3 5 6 8 8 8 10 12
12 Сад-Город 6 0 -11 -4 -2 4 5 8 2 1 7 11
13 Владивосток 2 -4 -6 1 6 9 13 12 11 12 10 7
Формула Савинова - Онгстрема для расчета суммарной радиации, уточненная К.П. Березниковым, выглядит так:
0 = 0о(1-(1-М)и), (2.23)
где <2 - месячные суммы действительной суммарной радиации на горизонтальную поверхность; Qo - месячные суммы возможной (при условии безоблачного неба) суммарной радиации; к - среднеширотный коэффициент, представляющий собой отношение действительной радиации к возможной при полной облачности; 77-средняя месячная общая облачность в долях единицы; Ъ- коэффициент корректировки, отражающий степень соответствия среднеширотных значений коэффициента тем значениям, которые имеют место в данных климатических условиях.
Значения и к принимались по рекомендациям М.И. Будыко [25]; значения коэффициента Ь уточнены для условий Дальнего Востока К.П. Березниковым [12] для каждого месяца.
Сопоставление рассчитанных по формуле (2.23) сумм действительной суммарной солнечной радиации с наблюденными (табл. 2.5) показало удовлетворительную сходимость, расхождения в большинстве случаев не превышают 10%.