Исследование показателей комбинированных установок для получения тепла и холода за счет использования солнечной энергии

• Автор: Ратников, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с.

1.1. Системы солнечного теплоснабжения

1.1.1. Анализ существующих схемных решений систем солнечного теплоснабжения.

1.1.2. Условия применения систем солнечного теплоснабжения в России.

1.2. Технологии получения холода.

1.2.1. Технология на основе парокомпрессионных холодильных машин

1.2.2. Радиационное охлаждение.

1.2.3. Технология с применением струйных трансформаторов тепла

1.2.4. Адсорбционная закрытая технология.

1.2.5. Химические реакторы герметичного типа.

1.2.6. Абсорбционная закрытая технология.

1.2.7. Системы с разомкнутым циклом. Испарительное охлаждение

1.3 Выводы.
Глава 2. Выбор модели расчета солнечной радиации.
2.1. Определение количества солнечной радиации, падающей на горизонтальную поверхность
2.2. Выбор модели расчета количества солнечной радиации, падающей на наклонную поверхность
Глава 3. Техникоэкономические показатели систем солнечного теплоснабжения с учетом современных экономических тенденции
3.1. Анализ моделей расчета систем солнечного теплоснабжения
3.2. Анализ влияния экономических факторов и исходных параметров на основные показатели системы.
3.3. Выводы о возможности применения систем солнечного теплоснабжения в России
Глава 4. Солнечный кондиционер на основе гибридного солнечного
коллектора.
4.1.Полезная мощность и КПД фотоэлемента.
4.2 Тепловой баланс гибридного коллектора
4.3. Коэффициент отвода тепла гибридного коллектора.
4.4. Показатели эффективности гибридного коллектора
4.5. Солнечная установка на основе гибридного коллектора.
4.6. Эконоия приведенных затрат комбинированной установки тепло
хладоснабжения.
Заключительные выводы по работе
Список литратуры, приложения.
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
н1 количество солнечной радиации падающие на горизонтальную поверхность, Втм
Н количество солнечной радиации падающие на наклонную поверхность, Втм
яг приведенная поглощающая способность коллектора
р и р угол наклона солнечного коллектора и географическая широта
местности
1т тепловая нагрузка объекта, ГДж
полезное количество теплоты выработанное коллектором, Вт
Та температура окружающей среды, К
7 коэффициент расхода солнечного коллектора
А к площадь поверхности солнечного коллектора, м
7, КПД тепловой коэффициент солнечного коллектора
7е электрический КПД гибридного солнечного коллектора
7,к эксергетический КПД коллектора
V объем бакааккумулятора, м
уем КПД комбинированной установки
коэффициент замещения тепловой нагрузки установки
АЬудельная экономия органического топлива, тм год кк удельная стоимость солнечного коллектора, м
3 удельная стоимость топлива замещаемого источника теплоснабжения, т.у.т.
о коэффициент дополнительных капитальных вложений в установку
Аз удельная годовая экономия приведенных затрат, ГДж
АЗ годовая экономия затрат,
Введение


По материалам диссертации подготовлено учебное пособие Солнечное тепло и хладоснабжение и ветроэнергетические установки, в котором излагаются вопросы использования солнечной радиации и энергии ветра для широкого круга потребителей. Отдельные разделы диссертации использованы в лекционном курсе Нетрадиционные источники энергии. России. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на VII и VIII международных научнотехнических конференциях студентов и аспирантов Радиоэлектроника, электротехника и энергетика г. Москва, г и февраля1 марта г. Научные основы федеральнорегиональной политики в области образования г. Владимир, февраля г. Энерго и ресурсосбережение как фактор социальноэкономического развития регионов центрального федеративного округа г. Смоленск, декабрь г. Энергосбережениетеория и практика г. Москва, г. Публикации. Основные результаты диссертации были изложены в печатных работах. Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 9 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов по работе, списка литературы из наименований и приложений. ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛА И ХОЛОДА С ПОМОЩЬЮ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ. Системы солнечного теплоснабжения. Анализ существующих схемных решений систем солнечного теплоснабжения. Основными элементами систем солнечного теплоснабжения служат солнечный коллектор плоский, вакуумированный, концентрирующий, аккумулятор водяной, гравийный, на плавящихся веществах, регулирующие устройства, насосы, дублирующий источник теплоты. В качестве дублирующего источника теплоты может быть использован котел на органическом топливе или электроэнергии, тепловой насос или котел на биомассе твердые брикеты, биогаз. В системах солнечного теплоснабжения могут применяться различные типы коллекторов плоский, вакуумный или фокусирующий. Последние позволяют обеспечить нагрев теплоносителя до высоких температур, порядка С0. Основной их недостаток в том, что они собирают лишь прямую составляющую солнечной радиации. Кроме того, стоимость фокусирующих коллекторов велика, что не всегда позволяет использовать их в системах теплоснабжения, поэтому наибольшее распространение получили вакуумные возможная температура порядка С и плоские коллекторы возможная температура порядка 0 С 5. Все установки солнечного теплоснабжения можно разделить по теплоносителю гелиоконтура на две большие группы жидкостные и воздушные. В первых, в качестве рабочего тела используется, как правило, вода вовторыхвоздух. Оба теплоносителя имеют ряд преимуществ и недостатков. Коррозия в таких системах также незначительна. К недостаткам относят высокие расходы энергии на прокачку теплоносителя, большие размеры аккумулятора и теплообменника. Большинство проектируемых систем составляют жидкостные. Это связано с тем, что в системах ГВС и комбинированных системах ГВС и отопления стоимость теплообменника воздухвода выше, чем водавода. Область применения систем с воздушным теплоносителемэто системы отопления для районов с отрицательной температурой наружного воздуха, где по техническим или экономическим критериям нельзя применять системы с незамерзающими жидкостями. По характеру работы все системы теплоснабжения можно разделить на сезонные и круглогодичные. По параметру использования солнечного тепла все системы можно разделить на системы с межсезонным аккумулированием, когда тепло собирается и запасается в аккумуляторах летом, а используется зимой, и системы непосредственного использования, когда тепло собирается и используется параллельно. У первых систем коэффициент замещения близок или равен единице, и они не нуждаются в дублирующем источнике теплоты, но имеют большой бакаккумулятор соответственно и капитальные вложения в него. Вторые нуждаются в дополнительном источнике, но, как правило, затраты на установку меньше. Практика показывает, что для районов с климатом Германии, Дании или Швеции, себестоимость теплоты только в очень крупных системах с межсезонным аккумулированием меньше, чем у децентрализованных систем непосредственного использования. Кроме того, для уже существующих зданий порой невозможно найти место под огромный бакаккумулятор.