4843

Q& уд 0,89 B6,84 0,7 8 6 3,4 !320,5 8 283# 3,6 10>)C 1,81МДж/м

Аналогичный расчет выполняем для углов наклона гелиоустановки 15, 20, 25 и 30 градусов, результаты сводим в таблицу 2.1.

Для выбора оптимального угла наклона рассчитываем месячную удельную теплопроизводительность.

3. Месячная удельная теплопроизводительность гелиоустановки:

Qмесв удi FJ 2H3 !τα# R73 – U: S !Твх 8 То# 3,6 10>)? N !p#S, МДж/м

N – число дней данного месяца; (p)S – обеспеченность (вероятность) солнечного сияния в данный месяц.

Данные расчетов заносим в таблицу 1.

Таблица 1.

Месячная удельная теплопроизводительность гелиоустановки, МД/м2

Для выбора оптимального угла наклона гелиоустановки сравниваем ее теплопроизводительность за сезон при различных углах наклона и определяем максимальное значение. Анализ полученных данных показывает, что для рассматриваемой задачи оптимальным углом наклона следует считать 250. При этом удельная суммарная теплопроизводительность гелиоустановки за сезон составляет 561,76 МДж/м2.

тельного оборудования имеет площадь 0,8 м2. Принимаем четное количество коллекторов для соединения их по параллельно – последовательной схеме. Результаты расчетов сводим в табл. 3.

Таблица 3.

Необходимое количество коллекторов в каждом месяце

Анализ результатов показывает, что для каждого месяца требуется своя площадь гелиоустановки. При площади 16 м2 можно обеспечить потребность в тепловой энергии только в июне, и за сезон замещение органического топлива за счет гелиоустановки будет минимальным. Если выбрать приведенную площадь 36,8 м2, в отдельные месяцы будут вырабатываться излишки энергии и эффективность гелиоустановки будет снижена.

6.Оценка энергетических показателей системы горячего водоснабжения.

Для выбора оптимальной площади производим оценку энергетических показателей каждого варианта, т.е. рассматриваем энергетические показатели для каждой площади, рекомендуемой в табл.2.

6.1. Коэффициент использования потенциальной энергии.

Данный коэффициент необходим для оценки оптимального угла наклона гелиоустановки. Поскольку угол наклона принят из условия максимальной выработки тепловой энергии, то при оптимизации площади гелиоустановки использование потенциальной энергии не исследуем. Однако оценим долю потенциальной энергии, используемой гелиоустановкой при принятых 25 градусах угла наклона:

0.99

Угол наклона в 25 градусов действительно обеспечивает наилучшее использование потенциальной энергии, и потери потенциальной солнечной энергии вследствие постоянства угла наклона гелиоустановки составляют 1%. Изменение угла наклона приведет к снижению коэффициента использования потенциальной энергии.

6.2. Коэффициент использования энергии, вырабатываемой гелиоуста-

Исходя из произведенного расчета, можно сделать вывод: коэффициент использования энергии, вырабатываемой гелиоустановкой, снижается по мере увеличения ее площади.

6.3. Коэффициент обеспеченности потребителя солнечной энергией:

Кгуоб QQполп QQпв Кгуисп

Расчет также производим для каждого месяца при различной площади гелиоустановки. Для площади А=19,2м2. В апреле при Qпол 99,07МДж и

Qп 100МДж коэффициент обеспеченности:

Кгуоб QQполп 99,07100 0,9907.

В июне Qпол 118,45МДж, Qп 100МДж, коэффициент обеспеченности Кгуоб 1. Все результаты расчетов сводим в табл. 6.2.

Таблица 6.2.

Коэффициент обеспеченности потребителя солнечной энергией

Полученные результаты показывают, что с ростом площади установки и вырабатываемой энергии в отдельные месяцы рассматриваемого сезона появляются избытки энергии и снижается коэффициент использования гелиоустановки, обеспеченность энергией – увеличивается. В целом за сезон снижение коэффициента использования и рост обеспеченности происходит не линейно, т.к. в отдельные месяцы наблюдается избыток, а в другие – недостаток энергии от гелиоустановки.

6.4. Коэффициент замещения потребной энергии:

Использование солнечной энергии не позволяет полностью заместить

Из анализа данных видно, что гелиоустановка при потребной максимальной площади сможет замещать традиционный источник энергии за сезон на 62%, причем вырабатываемая энергия используется на 61%. При минимальной площади А=16м2, когда вырабатываемая энергия используется полностью, доля замещения потребной энергии составляет 48%.

Таким образом, энергетические показатели гелиоустановки позволяют объективно оценить возможности использования солнечной энергии с учетом ее режимов поступления и требований, предъявляемых потребителем. Эти показатели – основные, но не достаточные факторы для оптимизации параметров системы солнечного теплоснабжения. Окончательное техническое решение принимать следует на основе сравнительного анализа экономических показателей различных вариантов использования гелиоустановки.

7. Оценка экономической эффективности использования гелиоустановки и определение оптимальной ее площади.

Для определения оптимальной площади гелиоустановки сравниваем экономические показатели и ее эффективность за сезон при различной площади установки.

7.1. Количество полезно вырабатываемой энергии и сэкономленного то-

плива за сезон:

]полс ]пс \сгу, МДж

]с полезная используемая энергия за сезон МДж

пол - , ;

]пс- потребная энергия за сезон,МДж; \гу- коэффициент замещения потребной энергии.

]полс 18400 0,54 9984,06МДж при А 19,2м

Остальные расчеты занесены в табл.6.

Таблица 6.

Количество полезно вырабатываемой энергии за сезон, МДж

Qс!г#

ΔВТ пол , т у. т.

Qнр ηэк

ΔВТ- количество сэкономленного топлива, т у.т.;

Qнр 8 теплотворная способность условного топлива, Qнр 29330 т.МДжу. т. ;

ηэк - эксплуатационный коэффициент полезного использования топлива, ηэк 0,4 - для жидкого топлива.

Расчеты для других площадей установки проводим аналогично, заносим в табл. 7.

Таблица 7.

Количество сэкономленного топлива за сезон, т у.т.

7.2.Эффективность гелиоустановки по энергетическим затратам:

Затраченное количество энергии на создание гелиоустановки опреде-

ленной площади:

Эгу Эгууд А 5700 А, МДж

Эгууд - общие энергетические затраты на 1м2 площади гелиоустановки, Эгууд 5700 МДж/м ; А – площадь гелиоустановки, м2.

Эффективность энергозатрат:

r Qс!г#пол/Эгу Qс!г#пол/5700A

Срок окупаемости гелиоустановки:

Т Эrгу , лет.

Для площади А м2Qс!г# 9984,06 МДж энергозатраты на гелио

=19,2 пол , -

установку Эгу 5700 19,2 109440 МДж, эффективность энергозатрат r 9984,06/109440 0,0912, срок окупаемости гелиоустановки

Т 109440/9984,06 10,96 лет.

Результаты расчетов приведены в табл.8.

Таблица 8.

Энергетические показатели гелиоустановки

По энергозатратам наиболее эффективной является гелиоустановка площадью А=16 м2. По сроку окупаемости гелиоустановки площадью 16 м2, 17,6м2 и 19,2 м2 отличаются не более чем на 5%, и эти варианты можно считать равнозначными. Тогда по количеству сэкономленного топлива (табл.7.2.) принимаем вариант гелиоустановки с площадью 19,2 м2.

7.3.Оценка эффективности гелиоустановки по стоимостным показателям. Для каждой рассматриваемой площади гелиоустановки определяем годовые издержки при различных капиталовложениях на удельную площадь и экономия затрат от покупки органического топлива при различной стоимости топлива. Гелиоустановка будет эффективной, если годовые затраты на установку будут меньше, чем ожидаемая выручка от экономии органического то-

плива.

Сравнительную эффективность можно определить по выражению:

Эср βТ ΔВТ 8 а Куд А, руб.

Эср – сравнительная эффективность гелиоустановки, руб.; βТ – стоимость органического топлива, руб./т у.т., βТ=18000руб./т у.т.; ΔВТ- количество сэкономленного топлива, т у.т.; а – коэффициент учитывающий долю отчислений от капиталовложений К на амортизацию, текущий ремонт и прочие расходы, а=0,1; Куд – капиталовложения на м2 площади гелиоустановки, руб./м2, Куд=3000 руб./м2; А – площадь гелиоустановки, м2.

При площади 19,2 м2 годовые издержки на гелиоустановку составят : а Куд А 0,1 3000 19,2 5760 рублей. Выручка от экономии топ-

лива: βТ ΔВТ 18000 0,88 15754,75 рублей. Сравнительная эффективность гелиоустановки: Эср 15754,75 8 5760 9994,75 рублей – уста-

новка может считаться эффективной. Результаты расчетов приводим в табл.9.

Полученные данные показывают, что при заданных условиях рассматриваемые площади гелиоустановки все являются эффективными, ежегодные затраты на установку не превышают выручку, получаемую от экономии органического топлива. Наиболее эффективна гелиоустановка площадью 19,2 м2, здесь максимальная сравнительная эффективность составляет 9994,75 рублей.

Себестоимость энергии полученной от гелиоустановки:

Результаты расчетов позволяют сделать вывод: увеличение площади гелиоустановки влечет за собой увеличение себестоимости полученной энергии.

Система солнечного теплоснабжения требует наличия дублирующего источника энергии, поэтому необходимо учитывать затраты на все элементы системы. В качестве дублирующего источника можно предложить водогрей-

ηэк – эксплуатационный коэффициент полезного использования топлива, ηэк 0,4 – для жидкого топлива.

Стоимость энергии при совместном использовании гелиоустановки и

дублирующего источника на жидком топливе:

ском сгу \гу стэ !1 8 \гу#, руб./МДж

\гу- коэффициент замещения потребной энергии.

При А=19,2 м2: ском 2,077 0,54 5,52 !1 8 0,54# 3,653руб./кВт ч

Результаты расчетов заносим в табл.11.