Введение 14
1 Обзор литературы по разработке и использованию
гелиоэнергетических систем для горячего водоснабжения и отопления помещений 16
1.1 Состояние современной гелиоэнергетики в России 16
1.2 Классификация гелиосистем 21
1.3 Солнечные коллекторы 24
1.3.1 Воздушные солнечные коллекторы 24
1.3.2 Вакуумные солнечные коллекторы 26
1.3.3 Плоские солнечные коллекторы 28
1.4 Приближенная методика расчета характеристик солнечных
водонагревательных установок 30
2 Объект и методы исследования 35
2.1 Объект исследования 35
2.2 Алгоритм решения задачи теплопроводности 35
3 Математическое моделирование 40
3.1 Физическая постановка задачи 40
3.2 Г еометрическая постановка задачи 41
3.3 Математическая постановка задачи 42
4 Результаты исследования 49
5 Надежность гелиоустановок 55
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение 60
6.1 Экономическая эффективность 61
6.2 Срок окупаемости солнечного коллектора 64
6.3 Выводы по разделу 65
7 Социальная ответственность 66
7.1 Производственная безопасность 67
7.1.1 Анализ вредных и опасных факторов при эксплуатации
солнечного коллектора 67
7.1.2 Анализ вредных и опасных факторов на рабочем месте при
проведении исследования 69
7.2 Экологическая безопасность 76
7.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 76
7.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности 79
7.5 Вывод по разделу 80
Заключение 82
Список использованных источников 84
Приложение А. Обзор литературы 86
Приложение Б. Листинг программы 106

Купить

Объектом исследования является плоский солнечный коллектор.
Цель работы - проведение комплексной оценки эффективности и надежности использования гелиоустановок для теплоснабжения малоэтажных зданий в Юго - Западной Сибири.
В процессе исследования проводилось численное моделирование плоского солнечного коллектора, варьирование некоторых показателей солнечного коллектора, выявление эффективных параметров работы плоского СК.
В результате исследования, на основании полученных расчетных значений, выявлен диапазон конструктивных параметров работы солнечного коллектора, сделан вывода о целесообразности применения данных установок, работающих в условиях Юго-Западной Сибири.
Основные технические характеристики: плоский солнечный коллектор
л
с габаритными размерами 2008x1093x100 мм, площадь абсорбера 2,06 м , объем абсорбера 1,4 л, КПД - 78%.
Область применения: частные дома, больницы, рестораны, гостиницы, сельское хозяйство и промышленность.

ВВЕДЕНИЕ
Использование солнечной энергии для теплоснабжения является одним из ведущих трендов развития мировой энергетики на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). На основании обзора мирового рынка солнечного теплоснабжения, среди наиболее применяемых технологий использования ВИЭ, солнечное теплоснабжение находится на втором месте.
Л
Солнечных тепловых установок в мире 535 млн. м общей тепловой мощностью 374 ГВт, в России - 307 гелиоустановок общей площадью 16440
Л
м , мощностью 13,15 МВт. Так как в России отсутствует федеральный закон об использовании ВИЭ, государственная политика, нет доступного по цене оборудования, тем самым отсутствует рынок гелиоустановок [1].
Благодаря солнечной энергии можно уменьшить расходы на отопление и на получение горячей воды в несколько раз, а также сэкономить до 90% традиционного топлива каждый год.
На сегодняшний день самые эффективные устройства по использованию энергии солнца - солнечные коллекторы (СК). Эффективность солнечных коллекторов в некоторых случаях достигает 70 - 85%, тогда как фотоэлектрические панели используют всего лишь 14 - 18% поступающей солнечной радиации [2].
Солнечных ресурсов России достаточно для круглогодичной работы, такой вывод можно сделать из анализа среднегодового поступления солнечной энергии в разных частях России. На практике возможен ряд трудностей, так как в реальных условиях солнечный коллектор может не выдавать те характеристики, заявленные предприятием - изготовителем. Это зависит от многих факторов, таких как широта местности, где расположена установка, угол наклона по отношению к Солнцу, спектральный состав излучения, погода, время суток и температура. Поэтому решение данного вопроса является актуальным.
Цель исследования - проведение комплексной оценки эффективности и надежности использования гелиоустановок для теплоснабжения малоэтажных зданий в Юго-Западной Сибири.
Для решения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучить существующие установки, конструкции и примеры использования гелиоустановок в России.
2. Изучить методику расчета характеристик гелиоустановок.
3. Выбор метода и его численная реализация
4. Провести параметрический анализ функционирования гелиоустановок.
5. Выявить диапазон конструктивных параметров гелиоустановок, обеспечивающих высокую эффективность и надежность.
Объект данного исследования - плоский солнечный коллектор.
Научная новизна - математическая модель, реализованная с учетом полной солнечной радиации и угла нахождения солнца в течение всего дня.
Теоретическая и практическая значимость - в результате исследования разработана математическая модель нагрева теплоносителя (воды) для системы горячего водоснабжения. Разработка данных моделей открывает перспективы создания более совершенных математических моделей для расчета солнечных коллекторов с учетом всех факторов, влияющих на эффективную работу. Полученные результаты могут быть применены при создании информационно - вычислительных систем для солнечного теплоснабжения.

Купить