Оценка экономической эффективности применения плоского вакуумного коллектора для обогрева и обеспечения горячей водой жилого дома на территории Армении (Российский Университет Дружбы Народов)
ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………….4
1. РАЗВИТИЕ ТРАДИЦИОННОЙ И ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В РЕСПУБЛИКЕ АРМЕНИЯ ………7
1.1. Географическое и экономическое положение Республики Армения ..…...7
1.2. Развитие традиционной энергетики в Республике Армения ……………..9
1.3 Возможности использования возобновляемых источников энергии ……10
2. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ ……15
2.1. Требования к современным системам энергоснабжения …………………15
2.2. Показатели и способы оценки эффективности ……………………………17
2.3. Эффективность энергетических систем и минимизация энергопотерь ...23
2.4. Инновационные системы обеспечения жилья энергией и перспективы их применения в Армении ………27
2.5 Особенности использования солнечной энергии ………………………....32
2.6 Системы накопления и преобразования солнечной энергии в тепловую и электрическую 34
3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ …38
3.1. Методики исследования ……38
3.2. Объекты исследования ……41
4. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ СОЛНЕЧНОГО ОТОПЛЕНИЯ В ИНДИВИДУАЛЬНОМ ДОМЕ В УСЛОВИЯХ АРМЕНИИ ………42
4.1. Характеристика здания и расчет потребности в теплоэнергии …………..42
4.2. Расчет необходимой площади коллекторов солнечного отопления ……..44
4.3. Расчет единовременных затрат на приобретение оборудования и его установку..47
4.4. Расчет экономического эффекта и срока окупаемости затрат (по сравнению с электроотоплением)…….49
4.5. Расчет экономического эффекта и срока окупаемости затрат (по сравнению
с газовым отоплением) …………52
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ……………54
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ………………56
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Динамика цен на отопление за 01.08.08 – 01.09.12 ……...63
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Размещение солнечной установки в здании …………......64
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Фрагменты проекта индивидуального жилого дома ……65
Человеческая цивилизация в современном мире не может существовать без энергетических ресурсов. Традиционные топливно-энергетические ресурсы: нефть, газ, каменный уголь, являются исчерпаемыми и невозобновимыми. Рост темпов использования этих ресурсов на фоне быстрого сокращения их количества привели к возникновению энергетического кризиса. Происходит рост тарифов на энергоносители. Кроме того, использование традиционных топливно-энергетических ресурсов приводит к загрязнению окружающей среды. Выбросы больших количеств углекислого газа способствуют усилению парникового эффекта. Оксид серы, образующийся при сгорании угля и мазута, вызывает раздражение дыхательных путей у человека и животных, губительно действует на растения, приводит к образованию кислотных осадков. При работе предприятий топливно-энергетического комплекса в атмосферу попадают твёрдые частицы сажи и золы, что нарушает прозрачность воздуха. Оседание твёрдых частиц на листья растений приводит к снижению эффективности фотосинтеза. Вдыхание загрязнённого воздуха человеком ведёт к возникновению заболеваний дыхательной системы.
Самый действенный путь преодоления этого кризиса – поиск альтернативных неисчерпаемых энергетических ресурсов. К альтернативным источникам энергии относятся ветроэнергетика, геотермальная энергетика и гелиоэнергетика. Ветроэнергетика получила распространение в тех районах, где постоянно дуют сильные ветры, и нет препятствий для воздушных потоков. Ветрогенераторы устанавливают на открытой местности, по горным хребтам. Предприятия геотермальной энергетики привязаны к тем районам, где есть источники геотермальных вод. Гелиоэнергетика использует энергию солнечного излучения. Использовать солнечные батареи можно во многих районах Земли. Энергию можно получать с помощью фотоэлементов, которые преобразуют солнечный свет в электрическую энергию; за счёт непосредственного нагревания твёрдой поверхности солнечными лучами и последующей передачи тепла водоносителю. Фотоэлементы, основанные на кремневых технологиях, дорогостоящие. Необходимо вести поиск доступных путей использования солнечной энергии, особенно в районах, где использование традиционной энергии затруднено.
Цель работы: оценка экономической эффективности применения плоского вакуумного коллектора для обогрева и обеспечения горячей водой жилого дома на территории Армении.
Задачи исследования:
1. Рассмотреть принципы и технические средства преобразования солнечной энергии в тепловую и электрическую энергию, достоинства и недостатки гелиоэнергетики.
2. Изучить современное развитие традиционных и альтернативных источников выработки энергии в Армении, освоить методики расчета по выделению и потреблению тепловой и электроэнергии.
3. Выявить современные требования к системам и представить методы для оценки эффективности систем обеспечения жилья теплом.
4. Выявить технические возможности устройства системы солнечного отопления в индивидуальном жилом доме, рассчитать потребность жилого дома в теплоэнергии и основные параметры системы солнечного отопления.
5. Рассчитать затраты на устройство и эксплуатацию системы солнечного отопления, выполнить сравнительный экономический анализ газового, электрического и солнечного отопления в условиях проекта.
6. Определить срок окупаемости затрат
Объектом исследования является жилой дом площадью 176 м2, плоский вакуумный коллектор
Предметом исследования является определение экономической эффективности и экологической безопасности получения тепловой энергии за счет солнечного излучения по сравнению с традиционными видами производства тепловой и электрической энергии
Методологические основы исследования
При выполнении исследования были использованы методы:
- сбора информации при изучении научных изданий;
- анализа собранной информации;
- описательный (применен при рассмотрении различных технических устройств);
- индукции, когда на основе изучения развития гелиоэнергетики к отдельных регионах сделан вывод о перспективах её дальнейшего развития;
- дедукции, когда на основе изучения факторов, сдерживающих развитие гелиоэнергетики в отдельных регионах, сделан вывод о её достоинствах и недостатках;
- формализации (построение графиков, таблиц, диаграмм);
- расчетный (произведены расчеты эффективности внедрения солнечных установок).
1. Существующие способы преобразования солнечной энергии в тепловую и электрическую подразделяются на фотоэлектрические, основанные на использовании фотоэлементов, и гелиотермальные, основанные на нагревании солнечными лучами твёрдой поверхности с последующей передачей тепла теплоносителю. Недостатками фотовольтаики является высокая стоимость фотоэлементов. Достоинствами солнечной энергетики является минимизация вредного воздействия на окружающую среду.
2. В Армении отсутствуют месторождения традиционных топливно-энергетических ресурсов, что делает её зависимой от импорта. Действующие на сегодняшний момент традиционные производители тепловой и электроэнергии представляют экологическую опасность для региона. Большая высота над уровнем моря, незначительное количество осадков, до 2700 ч/г солнечного сияния указывают на возможность использования в Армении в качестве альтернативы традиционным источникам солнечной энергетики.
3. К современным системам отопления зданий предъявляют требования безопасности, равномерного нагрева, обеспечения оптимальной температуры, простоты монтажа, минимального расхода топливных ресурсов, минимальной стоимости монтажа, обслуживания и ремонта системы. В работе рассмотрены методы оценки эффективности систем отопления, основанные на определении показателей дисконтированных доходов и чистого приведённого эффекта, на внутренней ставке дохода, периоде окупаемости, коэффициенте эффективности инвестиций.
4. Рассчитана потребность жилого дома площадью 176 м2 в тепловой энергии, которая составляет 17040 кВт·ч/год. Для удовлетворения этой потребности рекомендуется установить солнечный коллектор SP58/1800 24. Такой коллектор позволит покрыть потребности в подогреве горячей воды на 100% и отопления на 50%.
5. Определены затраты на установку и эксплуатацию солнечного коллектора, которые составят 5,7 тыс. евро. Использование солнечного коллектора позволит получить до 59% выгоды по сравнению с электрообогревом и использованием газового отопления.
6. Срок окупаемости солнечного коллектора составит 7 лет.
По результатам выполненных в выпускной квалификационной работе расчетов можно сделать следующие рекомендации: в частных домовладениях, расположенных в труднодоступных районах, где сложно организовать централизованное теплоснабжение, экономически целесообразным будет установить солнечные коллекторы типа SP58/1800 24. Это позволит полностью удовлетворить потребности жителей в горячем водоснабжении и на 50% - потребности в отоплении. Для полного удовлетворения потребности жителей в тепловой энергии для целей отопления рекомендуется комбинировать гелиоустановку с электрическим обогревом.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
