Обоснование параметров системы автономного теплоснабжения сельского дома с использованием возобновляемых источников энергии

• Автор: Чемеков, Вячеслав Викторович
• Шифр специальности: 05.14.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Перспективы использования возобновляемых источников энергии в системах автономного теплоснабжения.

1.2 Анализ методов оценки потенциала возобновляемых энергоресурсов.

1.3 Анализ методов оценки энергоэффективности малоэтажного строительства

1.4 Формулировка методики обоснования параметров системы автономного теплоснабжения

1.5 Цель и задачи исследования.

2 МОНИТОРИНГ МЕТЕОПАРАМЕТРОВ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ ИСТОЧНИКИ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГИИ.

2.1 Разработка измерительной системы мониторинга метеопараметров.

2.2 Результаты мониторинга метсопараметров.

2.3 Сравнительная характеристика результатов мониторинга метеопараметров с данными стационарных метеостанций.
2.4 Оценка потенциала источников возобновляемой энергии
2.4.1 Оценка низкопотенциальных источников тепла.
2.4.2 Оценка ветрового энергетического потенциала
2.4.3 Оценка потенциала солнечной энергии
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОПОТРЕБЛЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ДОМА
3.1 Разработка концепции автономного теплоснабжения сельского дома.
3.2 Разработка методики расчета теплопотребления жилого дома на основе данных мониторинга метеопараметров
3.2.1 Параметры микроклимата и температурный режим.
3.2.2 Расчет теплопотребления на отопление.
3.2.3 Расчет нагрузки горячего водоснабжения.
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ
АВТОНОМНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ.
4.1 Разработка системы автономного теплоснабжения на основе комбинированного использования возобновляемых источников энергии.
4.2 Модели теплогенерирующего оборудования.
4.2.1 Анализ рабочих характеристик теплового насоса воздухвода
4.2.2 Анализ теплового баланса солнечного коллектора, водонагревателя и теплообменника.
4.3 Модели электрогенерирующего оборудования.
4.3.1 Анализ параметров работы ветроэлектрической установки
4.3.2 Анализ параметров работы фотоэлектрических модулей.
4.3.3 Анализ параметров работа электрохимических аккумуляторов.
4.4. Оптимизация параметров системы автономного теплоснабжения.
4.4.1 Разработка модели системы автономного теплоснабжения.
4.4.2 Определение оптимальных параметров теплового насоса
4.4.3 Определение оптимальных параметров солнечных коллекторов.
4.4.4 Определение оптимальных параметров ветроэлектрической установки и фотоэлектрических модулей
4.5 Оценка экономической эффективности системы автономного теплоснабжения
4.5.1 Методика определения показателей экономической эффективности
4.5.2 Техникоэкономическая оптимизация параметров
5 ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ АВТОНОМНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ДОМА.
5.1 Разработка автоматизированной информационноизмерительной системы мониторинга параметров функционирования систем автономного теплоснабжения
5.2 Измерение параметров экспериментальной системы теплоснабжения на базе теплового насоса воздухвода.
5.3 Иракгические рекомендации для проектирования и строительства систем автономного теплоснабжения индивидуальных жилых домов на оборудовании
возобновляемой энергетики
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Международная научнотехническая конференция Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве мая , Москва. IV Всероссийский конкурс Инновационные и технологические предпринимательские проекты среди молодежи октября , Москва. Шестая Всероссийская научная молодежная школа Возобновляемые источники энергии ноября , Москва. Международная научнотехническая конференция Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве мая , Москва. Молодежная программа Инвестирование в будущее в рамках международной ежегодной конференции и выставки i марта , Москва. ЕСТ , , ii. Всероссийский конкурс научных работ в области возобновляемых источников энергии Стипендия декабря , СанктПетербург. По теме диссертации автором опубликовано статей, в том числе четыре статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК, два патента на изобретение и патент на полезную модель. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Диссертация изложена на 3 страницах. Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, дана оценка научной новизны и практической значимости полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту. Рассмотрена возможность совместного использования тепловых насосов и оборудования возобновляемой энергетики в системах автономного теплоснабжения. Выполнен анализ методов оценки величины потенциала ВИЭ и оценка энергоэффективности малоэтажного строительства. Сформулирован подход к обоснованию параметров системы автономного теплоснабжения. Во второй главе разработана измерительная система непрерывного мониторинга метсопараметров. В климатических условиях Черноморского побережья Краснодарского края проведены измерения в течение года, по результатам которых выполнена обработка данных температуры воздуха, скорости ветра и солнечной радиации. В результате определены достоверные среднечасовые и годовые величины, характеризующие потенциал ветровой и солнечной энергии, а также характеристики низкопотенциальной тепловой энергии воздуха. Дана оценка потенциала возобновляемых энергоресурсов, имеющихся в рассматриваемой местности, и перспектив их использования. Представлены сравнительные характеристики результатов мониторинга и данных среднемноголетних наблюдений. В третьей главе разработаны основные положения концепции автономного теплоснабжения сельского дома. По данным мониторинга метеопараметров определены среднечасовые и годовые величины теплопотребления для двух вариантов жилого дома с различными классами энергоэффективности. Предварительно определен оптимальный уровень энергопотребления жилого дома с автономной системой теплоснабжения согласно принятой классификации. В четвертой главе разработана система автономного теплоснабжения для сельского дома и определены ее основные компоненты. Проанализированы модели основного оборудования для системы автономного теплоснабжения. Разработана математическая модель исследуемой системы автономного теплоснабжения, на основе которой выполнено обоснование параметров системы путем динамического моделирования в течение года и оптимизации по показателям эффективности. Дана оценка экономической эффективности различных вариантов систем автономного теплоснабжения. В пятой главе разработана автоматизированная информационноизмерительная система для мониторинга работы оборудования возобновляемой энергетики. Выполнена идентификация параметров системы автономного теплоснабжения на примере жилого дома, расположенного в условиях Черноморскою побережья Краснодарского края. Определена согласованность результатов экспериментальных исследований с теоретическими данными. Разработаны рекомендации для практического использования результатов исследований при проектировании и строительстве автономных систем теплоснабжения на оборудовании возобновляемой энергетики. В заключении сделаны окончательные выводы по результатам исследований. Приложение содержит акты внедрения и фотофафии экспериментальных установок.