Тема: Использование солнечных тепловых систем для бытовых нужд

В связи с постоянным ростом цен на нефть и газ, а также из-за изменения климата использование возобновляемых источников энергии становится все более обширным и востребованным. Под термином “возобновляемый” понимают постоянное получение энергии за счет природных самовозобновляемых ресурсов. Из всех видов регенеративных источников чаще всего используются солнечные батареи и ветрогенераторы, реже - термальные теплообменники и приливные станции.
Большая часть всей энергии расходуется на отопление помещений и подогрева воды. Использование альтернативных источников энергии в хозяйстве позволяет значительно сократить затраты на топливо. Так, например, при достаточном уровне инсоляции солнечные коллекторы могут полностью покрыть потребности в горячем водоснабжении.
Солнечная энергия широко используется в таких странах как Германия, Франция, южная Европа, США, Япония и Китай. Суммарная мощность их солнечных станций в 2012 году составило 102 ГВт. Несмотря на то, что большая часть России располагает благоприятными климатическими и географическими условиями для эффективного внедрения солнечных установок, данный вид энергетики практически не развит. Зона максимальной солнечной интенсивности приходится на южные районы России: республика Бурятия, Забайкальский край, республика Тыва, южная часть Дальнего Востока. Здесь уровень солнечной инсоляции составляет от 4 до 4,5 кВт/час на 1 кв. метр в день. На другие районы приходится от 2,5 до 3 кВт/час на 1 кв. метр в день. К ним относятся Краснодарский край, Северный Кавказ, Ростовская область, Приморский и Хабаровский край, Амурская область, остров Сахалин, обширные территории Красноярского края. Наибольший уровень солнечной радиации приходится на май, июнь и июль. В этот период в средней полосе России на 1 кв. метр поверхности приходится 5 кВт час в день. Наименьшая интенсивность наблюдается в декабре-январе (0,7 кВт/час в день) [1].
Главной положительной чертой солнечной тепловой установки является длительное аккумулирование тепла и быстрый нагрев. К тому же солнечные коллекторы не загрязняют окружающую среду.
К недостаткам же мы можем отнести то, что коллекторы очень чувствительны к климатическим и географическим условиям. Эффективность солнечной инсоляции напрямую зависит от ландшафта, погоды, степени загрязнения окружающей среды и т.д.
Цель данной ВКР заключается в разработке системы отопления и ГВС с комбинированным использованием солнечных коллекторов и котла для индивидуального дома на 4 человек, расположенного в селе Кыра Забайкальского края.
Объектом исследования является система солнечного теплоснабжения частного дома на 4 человек.
Предмет исследования: целесообразность использования солнечного ГВС в условиях Забайкальского края.
Для достижения поставленной цели были выполнены следующие задачи:
• изучение теоретических основ по солнечной теплоэнергетики.
• анализ климатических и географических данных проектируемого объекта.
• нахождение теплопотерь здания.
• определение доли полезно используемой теплоты от коллекторов
• расчет поверхности коллекторов и составление схемы теплоснабжения
• расчет и подбор необходимого оборудования.
• экономические расчеты, определение технико-экономических
показателей проекта.
• вывод о проделанной работе
Результаты данной работы могут быть использованы при разработки солнечных систем ГВС в регионах с высоким уровнем солнечной инсоляции.
Купить

В ходе работы были достигнуты поставленные цели. Были изучены теоретические основы использования солнечных коллекторов. Были проанализированы климатологические особенности изучаемого объекта. Был выполнен расчет теплопотерь здания, а также экономический расчет. Было подобрано необходимое оборудование солнечного ГВС и отопления. Были рассчитаны площади солнечных коллекторов и доли покрываемых ими нагрузок.
В результате выяснилось, что срок окупаемости проекта составляет чуть больше 6 лет, что является хорошим показателем. При использовании солнечных коллекторов потребители ежегодно могут экономить около 6 с половиной тонн топлива. К тому же солнечные коллекторы имеют довольно большой срок службы (30 лет и более), что делает их очень востребованными в хозяйстве. Полная автоматизация процесса эксплуатации солнечных коллекторов позволяет не только экономить электроэнергию на насос, но и постоянно иметь горячую воду на бытовые нужды: хорошая теплоизоляция бака-аккумулятора позволяет держать накопленное тепло в течении ночи.
В ходе работы также выяснилось, что солнечная энергия при достаточном уровне инсоляции способна полностью покрыть потребность в горячей питьевой воде. В нашем проекте было выбрано два коллектора с принудительной циркуляцией, каждый из которых имеет площадь 1,92 м2. В самый солнечный месяц они нагревают до 86 % необходимой воды. Теоретически можно было выбрать еще один дополнительный коллектор, который нагревал бы остальные 14 % воды. Однако в связи с тем, что бак- аккумулятор имеет 2 теплообменника, оставшуюся воду можно нагреть за счет котла.
Стоит также отметить, что комбинация солнечных коллекторов с фотовольтаическими панелями позволяет достичь полной автономности системы. В этом случае выработанная электроэнергия идет на работу насоса. Данный факт позволяет применять солнечные установки в отдаленной местности, например, на фермах.
Все вышеперечисленные преимущества делают солнечные коллекторы удобными и эффективными источниками чистой энергии.
Купить