Научная статья на тему 'Оптимизация площади плоских солнечных коллекторов для систем горячего водоснабжения'

Оптимизация площади плоских солнечных коллекторов для систем горячего водоснабжения Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
214
62
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПЛОЩАДЬ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ / ПРИВЕДЕННЫЕ ГОДОВЫЕ ЗАТРАТЫ / ДЛИТЕЛЬНОСТЬ РАБОТЫ / ПЛОЩА СОНЯЧНИХ КОЛЕКТОРіВ / ПРИВЕДЕНі РіЧНі ВИТРАТИ / ТРИВАЛіСТЬ ФУНКЦіОНУВАННЯ / AREA OF SOLAR COLLECTORS / THE ANNUAL RESULTED EXPENSES / ECOLOGICAL CONSTITUENT OF EXPENSES / DURATION OF WORK

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Кравченко В. П., Кравченко Е. В.

С увеличением площади солнечных коллекторов доля полезной энергии, обеспечиваемой за год солнечной установкой (СУ), и ее стоимость растут. Недостающая энергия покрывается за счет органического топлива либо электроэнергии. В работе проведена оптимизация площади солнечных коллекторов относительно минимума приведенных годовых затрат для СУ, работающих в течение теплой половины или весь год.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Кравченко В. П., Кравченко Е. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Optimization of flat solar collectors area for hot water systems

In materials for planning of solar hot water heating systems (SHWHS) at determination of solar collector’s area the mode of operations and losses of warmth at transmission to coolant are not taken into account. Optimization of solar collector’s area on the criterion of a minimum of the annual resulted expenses in the divalent setting for a hot water-supply taking into account these factors is taking place. The annual expenses were determined taking into account an ecological constituent that included the payment for harmful extras according to the Tax code of Ukraine and Kyoto protocol. It is got as a result of researches, that area of collectors for SHWHS working during the warm half of year, it is necessary to determine on specific insolation in June. The angle of collectors tilt must be equal to 25°. For SHWHS working the whole year round, the angle of collectors tilt is equal to 40°, and the area of collectors must be determined on specific insolation in May. The got results promote efficiency of the SHWHS use for a hot water-supply in the south of Ukraine conditions.

Текст научной работы на тему «Оптимизация площади плоских солнечных коллекторов для систем горячего водоснабжения»

метода конечных элементов [9, 10], путем сравнения данных промышленного эксперимента проведенного на «Опытной установке аглоцеха для спекания агломерата», с результатами имитационного моделирования. Проверка подтвердила адекватность модели. По результатам эксперимента получены акт и протокол проверки адекватности модели на МК «Запорожсталь».

Анализ данных имитационного моделирования и результатов натурного эксперимента показали, что погрешность моделирования составляет 2,61 %, последнее свидетельствует о возможности использования указанной модели для проведения численных экспериментов с целью оптимизации теплового режима процесса спекания.

литература

1. Вегман, Е. Ф. Процесс агломерации [Текст] / Е. Ф. Вег-ман. — М.: Металлургия, 1963. — 153 с.

2. Сигов, А. А. Агломерационный процесс [Текст] / А. А. Сигов, В. А. Шурхал. — Киев: Техника, 1969. — 232 с.

3. Савельев, С. Г. Математическое моделирование в исследовании процессов производства окускованного сырья [Текст]: зб. наук. пр. / С. Г. Савельев, Я. А. Стойкова // Вюник КрНУ. — 2012. — № 34. — С. 44-47.

4. Цаплин, А. И. Моделирование теплофизических процессов и объектов в металлургии [Текст] / А. И. Цаплин, И. Л. Никулин. — Пермь: Изд-во ПГТУ, 2011. — 203 с.

5. Калашников, С. Н. Математическое моделирование тепло-массообменных процессов в металлургических агрегатах на основе объектно-ориентированной технологии [Текст]: дис. ... д. т. н. / С. Н. Калашников. — Новокузнецк, 2002. — 278 с.

6. Боковиков, Б. А. Математическая модель обжиговой конвейерной машины как инструмент для оптимизации тепловой схемы агрегата [Текст] / Б. А. Боковиков, В. В. Брагин, В. М. Малкин и др. // Сталь. — 2010. — № 9. — С. 84-87.

7. Фролов, Ю. А. Теплотехническое исследование процесса агломерации и совершенствование технологии и техники для производства агломерата [Текст]: автореф. дис. . д. т. н. / Ю. А. Фролов. — Екатеринбург, 2005. — 49 с.

8. Елисеев, А. А. Исследование тепло-массообменных процессов при агломерации шихты [Текст]: дис. канд. техн. наук / А. А. Елисеев. — Череповец, 2006. — 165 с.

9. Мных, А. С. Решение задачи распределения температуры в единичном объеме агломерационного слоя методом конечных элементов с учетом внутреннего источника теп-

ла [Текст] / А. С. Мных // Збiрник наукових праць ДДТУ. — 2014. — № 2(25). — С. 47-51.

10. Мных, А. С. Синтез трехмерной модели теплового режима процесса спекания агломерационной шихты [Текст] / А. С. Мных // Вюник КрНУ. — 2014. — № 38. — С. 44-47.

AHAЛiЗ АДЕКВАТНОСТ ЮНЦЕВ0-ЕЛЕМЕНТН01 М0ДEЛi ПРОЦЕСУ АГЛОМЕРАЦН ЗAЛiЗОPYДНОi ШИХТИ

В робота проведено анашз поточного стану питання мо-делювання агломерацшного процесу та наведен! результати моделювання процесу сшкання шихти на розробленш авторами кшцево-елементнш тепловш модель

Проанашзоваш результати моделювання й натурного екс-перименту, пщтверджено адекватшсть представлено! модель Похибка моделювання свщчить про можливють використання модел! для проведення чисельних експеримен^в.

Ключовi слова: сегрегащя, ¡м1тацшна модель, адекватшсть модели тепловий режим, горизонт шару, шихта.

Мных Антон Сергеевич, кандидат технических наук, доцент, кафедра электротехники и энергетического менеджмента, Запорожская государственная инженерная академия, Украина, e-mail: mnikh.a@yandex.ua.

Пазюк Михаил Юрьевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой автоматизированного управления технологическими процессами, Запорожская государственная инженерная академия, Украина.

Мных Ирина Николаевна, кандидат технических наук, кафедра теплоэнергетики, Запорожская государственная инженерная академия, Украина, е-mail: irinamnih@yandex.ua.

Мних Антон Сергтович, кандидат техшчних наук, доцент, кафедра електротехшки та енергетичного менеджменту, За-порiзька державна тженерна академiя, Украта. Пазюк Михайло Юршович, доктор техшчних наук, професор, завгдувач кафедри автоматизованого управлтня технологiчними процесами, Запорiзька державна тженерна академiя, Украта. Мних 1рина Миколагвна, кандидат технгчних наук, кафедра тепло-енергетики, Запорiзька державна тженерна академЯ, Украта.

Mnyh Anton, Zaporozhye State Engineering Academy, Ukraine e-mail: mnikh.a@yandex.ua.

Pazuk Mikhail, Zaporozhye State Engineering Academy, Ukraine Mnyh Irina, Zaporozhye State Engineering Academy, Ukraine e-mail: irinamnih@yandex.ua

УДК 620.92:644.62 001: 10.15587/2312-8372.2015.36786

ОПТИМИЗАЦИЯ ПЛОЩАДИ ПЛОСКИХ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ ДЛЯ СИСТЕМ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

С увеличением площади солнечных коллекторов доля полезной энергии, обеспечиваемой за год солнечной установкой (СУ), и ее стоимость растут. Недостающая энергия покрывается за счет органического топлива либо электроэнергии. В работе проведена оптимизация площади солнечных коллекторов относительно минимума приведенных годовых затрат для СУ, работающих в течение теплой половины или весь год.

Ключевые слова: площадь солнечных коллекторов, приведенные годовые затраты, длительность работы.

1. Введение является использование солнечных установок (СУ)

для горячего водоснабжения [2]. Количество вводимых

Возобновляемые источники энергии находят все бо- в действие установок постоянно кастет, особенно на лее широкое применение [1]. Наиболее популярным юге Украины. При проектировании таких установок

Кравченко В. П., Кравченко Е. В.

в первую очередь возникает необходимость определения требуемой площади солнечных коллекторов (СК). При использовании рекомендаций ведущих европейских производителей оборудования (Viessmann, Buderus) [3, 4] также остаются вопросы. Приводимые данные по солнечной инсоляции имеют неопределенность. Так годовое количество энергии, падающее на горизонтальную поверхность в южных районах Украины — 1350 кВт ч/м2, не может использоваться в качестве полезно переданной теплоносителю энергии, необходимой для расчета площади СК. Основным недостатком СУ является их высокая стоимость. Для улучшения экономических показателей при технико-экономическом обосновании использования СУ необходимо учитывать экологическую составляющую затрат, методика расчета которой отсутствует. Исходя из этого, на сегодняшний день остается актуальной разработка рекомендаций по расчету площади солнечных коллекторов и экологической составляющей затрат.

2. Анализ литературных данных и постановка проблемы

Солнечная активность имеет существенную сезонную неравномерность. В [3] площадь коллекторов предлагается определять по номограмме в зависимости от количества требуемой горячей воды. Такая номограмма должна рассчитываться для каждого района со своей инсоляцией. В [4] для определения площади СК предлагается использовать значение удельной мощности 500 Вт/м2. Тут же указывается, что для повышения безопасности следует повысить это значение до 600 Вт/м2. В результате получится заниженная площадь СК, которая даже в пике инсоляции может не обеспечить требуемую мощность. Эта неконкретность и отсутствие привязки к расположению СУ говорит о том, что определение оптимальной площади солнечной установки (СУ) продолжает оставаться важным вопросом. Автор работы [5] только касается вопроса определения площади СК, а в таком фундаментальном труде [6] вопросу тепло-производительности коллектора вообще не уделяется внимания. Практическое использование предлагаемых методик из-за сложности представляется весьма затруднительным. Вопросу выбора угла наклона СК в зависимости от расположения установки уделяется достаточное внимание [7, 8].

В нормативном документе [9] площадь СК предлагается определять для каждого месяца и выбирать наибольшую. Такой подход представляется не обоснованным, а главное экономически нецелесообразным.

С увеличением площади СК растет стоимость СУ и доля энергии, которая будет покрываться за ее счет. В летние месяцы будет перепроизводство энергии с удорожанием средств защиты. Высокая стоимость СУ не сможет компенсироваться экономией топлива. Поэтому должна быть предложена методика определения оптимальной площади СК и, соответственно, мощности СУ.

В качестве технико-экономического критерия оптимизации энергетических установок обычно принимаются годовые приведенные затраты [10]. Причем, указывается, что должна учитываться экологическая составляющая. Однако, что собой должна представлять эта составляющая не указывается.

3. Объект, цель и задачи исследования

Объект исследования — солнечная установка горячего водоснабжения с плоскими солнечными коллекторами.

Целью работы является разработка метода и оптимизация площади солнечных коллекторов для заданного потребителя в зависимости от длительности работы СУ.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

1. Разработать методику технико-экономической оптимизации с учетом экологической составляющей затрат.

2. Провести оптимизацию площади солнечных коллекторов для заданной мощности теплопотребителя в зависимости от длительности эксплуатации солнечной установки.

4. Методика и результаты технико-экономической оптимизации при эксплуатации СУ в течение теплой половины года

На рис. 1 представлено изменение среднесуточного количества теплоты, переданной горячей воде, за теплые полгода при угле наклона 25° [8]. Этот угол обеспечивает максимальное количество энергии, переданное теплоносителю в течение теплой половины года.

Рис. 1. Изменение среднесуточной полезной энергии в течение полугода

Примем, что требуемая тепловая мощность горячего водоснабжения будет обеспечиваться солнечной установкой в июле, т. е. = q7Iес. Тогда доля требуемой энергии, обеспечиваемая СУ за полгода будет равна:

£ qf

£ =

qTpec ■ 6'

(1)

где £ qf

суммарное количество теплоты, обеспе-

чиваемое СУ за рассматриваемый период;дтрес — требуемое месячное количество теплоты.

Оставшееся количество теплоты должно обеспечиваться вторичным топливом: например, природным газом:

qnr = qTp ■ (1 - е).

(2)

J

Требуемое количество природного газа:

дпг

ёпт =

ар ■пк

висимости от мощности (площади) солнечной установки. Угол наклона коллектора 25°. Примем мощность СУ, равную требуемой дтр = = 3850,32 Вт ч/сут.

(3)

За полгода потребуется произвести:

где 0! — теплота сгорания природного газа. Принято для природного газа Шебелинского месторождения ОН = 35 мДж/м3 [11]; Пкотла — КПД котла. Принято Пкотла = 89,8 % [12].

Указанные значения, относящиеся к солнечной энергии, соответствуют площади коллектора 1 м2. Определим расчетные приведенные затраты [10]:

З = ен ■ К + Э,

где ен — нормативный коэффициент окупаемости, ен = = 0,15. К — капитальные затраты. В нашем случае — это стоимость 1 м2 солнечного коллектора. Для анализа принято использование плоских солнечных коллекторов производства «Акватех» (г. Симферополь). Стоимость коллектора составляет 371 $ [13]. При полезной площади коллектора 1,8 м2 удельная стоимость коллектора составит К = 371/1,8 = 206 $/м2. Э — эксплуатационные годовые затраты в рассматриваемой установке.

Для сопоставимости варианты должны приводиться к одинаковому уровню вредного воздействия на окружающую среду или следует учитывать дополнительные затраты для осуществления мероприятий по защите окружающей среды. Таким образом, годовые затраты будут складываться из стоимости затраченного газа, электроэнергии на привод насоса и экологического налога за выбросы вредных веществ. Учитывая низкий расход электроэнергии, вследствие малой скорости теплоносителя, а также то что в рассматриваемом диапазоне изменения мощности СУ мощность насоса изменяется незначительно, затратами на электроэнергию можно пренебречь:

Э = &

(5)

где Спг — стоимость природного газа. Принято Спг = = 0,56 $/м3 [14]; Зэкол — величина экологического налога за выбросы углекислого газа.

При сжигании природного газа образуется СО2, выбросы которого согласно Киотскому протоколу лимитируются. Цена на квоты на рынке колеблется в районе 15-17 евро за 1 тонну СО2 [15]. В дальнейших е = расчетах принято ССО2 = 20 $/т СО2. При сжигании 1 м3 природного газа (СН4) согласно уравнению:

Отр = дтр (30 + 31 + 30 + 31 + 31 + 30) = дтр ■ 181 = = 704609 Вт ■ ч = 704,609 кВт ■ ч = 2536,59 МДж.

Доля, полученной от солнца энергии: е = 615,6/704,6 = 0,874.

Требуемое дополнительное количество энергии от (4) котла:

0пг = 704,6(1 - 0,874) = 89,019 кВт ■ ч. Соответствующее количество природного газа: #пг = (89,019 ■ 3600)/(35000 ■ 0,898) = 10,196 м3. Эксплуатационные затраты: Э = 10,196 ■ (0,56 + 0,0393) = 6,11 $. Годовые приведенные затраты: З = 0,15 ■ 206 + 6,11 = 37,0 $.

Увеличение доли солнечной энергии в балансе потребления может быть достигнуто увеличением площади коллекторов. При этом расход газа снизится. Рассмотрим случай, когда СУ обеспечит требуемую потребность в июне. Необходимая площадь коллектора будет равна:

q7cpcyT 3850,3 FCK = —-= ' = 1,029 м2.

ск q6PcyT 3740,667 '

При этом полезное количество теплоты в каждом месяце увеличится в 1,029 раз (рис. 2). Избытки теплоты, произведенные в июле, не будут использованы. Доля теплоты, обеспечиваемая СУ, составит:

flсут ■ 30+q5cp.сут ■ 31+q6cp.сут ■ (30+31)+q8cp.сут ■ 31+q9cp.сут ■ 30

q7cp сут(30 + 31+ 30 + 31+31 + 30)

630,14

704,61

= 0,894.

CH4 + 2O2 ^ CO2 + 2H2O,

получается:

1 м3 = (12 + 32)/22,4 = 1,964 кг СО2. Таким образом,

Зэкол = &г ■ 1,964 ■ 20/1000 = gш ■ 0,0393 $.

К тому же, согласно статьи 243.1 Налогового кодекса Украины, ставка налога за выбросы в атмосферный воздух для двуокиси углерода равна 0,24 грн/т. Проведем расчет изменения расчетных приведенных затрат в за-

Рис. 2. К определению доли энергии, покрываемой солнечной установкой: цтр — требуемая среднесуточная мощность; цсу — среднесуточная мощность солнечной установки

Дальнейшие расчеты идентичны.

Рассмотрим вариант уменьшения доли обеспечиваемой СУ энергии, уменьшая площадь солнечных коллекторов. Уменьшение площади приведет к снижению стоимости СУ и пропорциональному уменьшению вырабатываемой ею энергии. Снизим площадь коллектора на 10 %, т. е. используется 0,9 м2 солнечного коллектора. Тогда:

9?ср.сут. 0,9 = 3850,323 ■ 0,9 = 3465,29 Вт ■ ч.

£^сут ■ тсут, I) = 615 ■ 0,9 = 554,03 кВт ■ ч.

Доля энергии, покрываемой СУ: 554,03

£ = ■

704,6

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

= 0,786.

Дополнительное количество тепла от газа: qпг = 704,61 ■ (1 - 0,786) = 150,58 кВт ■ ч. Соответствующее количество природного газа:

150,58 ■ 3600

Чт =

35000 ■ 0,898

= 16,65 м3.

Годовые приведенные затраты:

З = 0,15 ■ 0,9 ■ 206 + 16,65 ■ (0,56 + 0,0393) = 37,77 $.

На рис. 3 приводится зависимость годовых приведенных затрат от доли потребляемой энергии, обеспечиваемой солнечной установкой.

5. Расчет оптимальной мощности солнечной установки при круглогодичной работе

На рис. 4 представлено изменение среднесуточного количества теплоты, переданной горячей воде, в течение года при угле наклона коллектора 40° [8]. Этот угол обеспечивает максимальное количество полезной энергии, переданной теплоносителю в течение года работы.

Рис. 4. Изменение среднесуточной полезной энергии, передаваемой теплоносителю в солнечной установке при угле наклона коллекторов 40°

Примем, что требуемая тепловая мощность горячего водоснабжения равна максимальной мощности солнечной установки в июле: qмес = q7Iес. Тогда доля требуемой энергии, обеспечиваемая СУ за год будет равна:

£ чм

925,253 кВт ■ ч

ЧТ°Д 12 1310,044 кВт ■ ч

= 0,706,

Рис. 3. Зависимость годовых приведенных затрат от доли требуемой энергии, обеспечиваемой солнечной установкой

Из анализа приведенных на рис. 3 данных следует, что оптимальной долей энергии, обеспечиваемой солнечной установкой, при эксплуатации в течение теплой половины года, является 89,4 %. Этой доле соответствует мощность солнечной установки, полностью обеспечивающая теплопотребителя при инсоляции в июне. То есть, оптимальным является рассчитывать площадь солнечных коллекторов по удельной мощности в июне. Отметим также, что при изменении стоимости выбросов СО2 от 20 до 60 $/т значение оптимальной мощности не меняется.

Следует также отметить, что доля экологической составляющей в приведенных затратах равна 7,8 %.

где £ qfес — суммарное количество теплоты, обеспечи-1

ваемое СУ за год^тгрд = 3589,16 ■ 365 = 1310044 кВт ■ ч — требуемое количество теплоты за год.

Оставшееся количество теплоты должно обеспечиваться природным газом:

qпг = qxр (1 - е) = 384,791 кВт ■ ч.

Требуемое количество природного газа:

^пг

Чп

ар пк

384,791 ■ 3600 : 35000 ■ 0,898

= 44,07 м3.

Эксплуатационные затраты составят: Э = 44,07 ■ (0,56 + 0,0393) = 6,11 $. Годовые приведенные затраты: З = 0,15 ■ 206 + 6,11 = 37,0 $.

Увеличение доли солнечной энергии в балансе потребления может быть достигнуто увеличением площади

J

коллекторов. При этом расход газа снизится. Рассмотрим случай, когда СУ обеспечит потребность в июне. Необходимая площадь коллектора будет равна:

?7срсут 3589 FCK = —-= ^777 = 1,022 м2.

ск qcp. сУт 3512

При этом полезное количество теплоты в каждом месяце увеличится в 1,022 раз (рис. 3). Избытки теплоты, произведенные в июле, не будут использованы.

1,022-X q

-т ) + ^РсУт 1сут, 46

£ = -

годовых затрат с учетом экологической составляющей, учитывающей плату за вредные выбросы в окружающую среду.

2. При работе солнечной установки на юге Украины в течение теплой половины года при расчете площади солнечной установки следует использовать удельную среднесуточную полезную энергию в июне, равную 3,74 кВт ■ ч/(м2 ■ сут), получаемую при угле наклона солнечных коллекторов 25°.

3. При круглогодичном использовании солнечной установки при расчете площади коллекторов следует пользоваться удельной среднесуточной полезной энергией в мае, равной 3,182 кВт ■ ч/(м2 ■ сут), по-

(30+31)+1 022^ (дср-сут т ) лучаемую при угле наклона солнечных кол-1=8 ' ^1 лекторов 40°.

q7p. сут365

942,0 1310,04

= 0,719.

Доля теплоты, обеспечиваемая СУ, составит: Дальнейшие расчеты идентичны предыдущим. В табл. 1 приводится полученная зависимость годовых приведенных затрат от доли потребляемой энергии, обеспечиваемой солнечной установкой. Или от среднесуточной полезной энергии, получаемой в разные месяцы года. Приведенный в табл. 1 коэффициент показывает, как определяется площадь солнечных коллекторов. При к = 1 площадь СК определяется как мощность потребителя, деленная на удельную полезную энергию, получаемую от одного метра солнечного коллектора в июле (максимальную). Коэффициенты, меньшие единицы, показывают, что площадь СУ определена, как соответствующая доля от рассчитанной по июльской удельной полезной энергии.

Таблица 1

Зависимость удельных годовых приведенных затрат от доли потребляемой энергии, обеспечиваемой солнечной установкой

Коэффициент, к 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,022 1,128 1,347

Месяц 7 6 5 4

Доля, е 0,353 0,424 0,494 0,565 0,636 0,706 0,719 0,768 0,830

Приведенные затраты, $/м2 606,7 579,9 553,1 526,2 499,4 472,5 468,6 459,7 468,5

Из анализа приведенных в табл. 1 данных следует, что оптимальной долей энергии, обеспечиваемой солнечной установкой, соответствующей минимальным приведенным затратам, при эксплуатации в течение всего года является 76,8 %. Этой доле соответствует мощность СУ, полностью обеспечивающая теплопотребителя при инсоляции в мае. Следует отметить, что при изменении стоимости выбросов СО2 от 20 до 60 $/т значение оптимальной мощности не меняется.

6. Выводы

1. Предложена методика определения оптимальной площади солнечных коллекторов на основе приведенных

10.

11.

12.

13.

14.

15.

Литература

1. Черкасов, М. И. Проблемы и пути решения фотоэнергетики России [Текст] / М. И. Черкасов, В. В. Борячок, А. Д. Хафизов // Energy Fresh. — 2011. — № 3/5. — С. 16-18. Rafferty, K. Domestic hot water heating [Text] / K. Rafferty // GHC Bulletin. — September 2001. — P. 18-22. Гелиотехника Logasol для горячего водоснабжения и поддержки отопления. Документация для проектирования [Текст]. — Одесса: Buderus, 04/2008. — 120 с.

Руководство по проектированию систем солнечного теплоснабжения Viessmann [Текст]. — К.: Злато-Граф, 2010. — 189 с. Brinkworth, B. Reference area for solar collectors [Text] / B. Brinkworth // Solar Energy. — 1996. — Vol. 56, № 4. — P. 373. doi:10.1016/0038-092x(96)89366-2 Dehra, H. Solar Energy Absorbers [Text] / H. Dehra // Solar Collectors and Panels, Theory and Applications. — Sciyo, 2010. — P. 111-134. doi:10.5772/10334

Koronakis, P. S. On the choice of the angle of tilt for south facing solar collectors in the Athens basin area [Text] / P. S. Koronakis // Solar Energy. — 1986. — Vol. 36, № 3. — P. 217-225. doi:10.1016/0038-092x(86)90137-4 Кравченко, Е. В. Определение оптимальной мощности солнечной установки для горячего водоснабжения [Текст] / Е. В. Кравченко // Сборник материалов Международной научно-практической конференция «Инновационное развитие отраслевой автоматизации, информационной и энергосберегающей технологий-2013. Современное состояние, проблематика и перспективы», 20 декабря 2013 г. — Москва: Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 2013. — С. 3.7-3.13. ВСН52-86. Установки солнечного горячего водоснабжения. Нормы проектирования. — М.: Гражданстрой СССР, 1988. — 13 с. ГКД 340.000.001-95. Методика визначення економiчноi ефек-тивност каштальних вкладень в енергетику [Текст]: Затв. наказом Мшенерго Украши вщ 23.02.95 № 1 та введена в дш з 01.03.95. — Кшв, 1995. — 34 с.

Теплотехнический справочник. Т. 1 [Текст] / под ред. В. Н. Юренева, П. Д. Лебедева. — М.: Энергия, 1975. — 744 с. Газовый котел GAZ5000-zwe-24-5-MFK [Электронный ресурс] / Каталог оборудования. — Режим доступа: \www/ URL: http://klimat-s.com.ua/kotli/bosch/gaz-5000---zwe-24-5-mfk. — 12.01.2015.

Плоский солнечный коллектор AFL-AL [Электронный ресурс] / Каталог товаров. — Режим доступа: \www/URL: http:// simferopol.prom.ua/p19227458-ploskij-solnechnyj-kollektor.html. — 12.01.2015.

Про затвердження Роздрiбних щн на природний газ, що ви-користовуеться для потреб населення, Мiжнародного дитячого центру «Артек» i Украшського дитячого центру «Молода гвар-дiя» [Електронний ресурс]: Постанова НКРЕУ вщ 13.07.2010 № 812. — Режим доступу: \www/URL: http://zakon4.rada.gov.ua/ laws/show/z0507-10. — 12.01.2015.

Лесков, С. Киотский протокол включился [Электронный ресурс]. — Режим доступа: \www/URL: http://www.eco-mir.ru/ ecology/action/75/. — 12.01.2015.

ОПТИМiЗAЦiЯ ПЛОЩi ПЛОСКИХ СОНЯЧНИХ КОЛЕКТОРШ ДЛЯ СИСТЕМ ГАРЯЧОГО ВОДОПОСТАЧАННЯ

З пщвищенням площ1 сонячних колектор1в частка ко-рисно! енергп, що забезпечуеться впродовж року сонячною установкою (СУ), та и вартють зростають. Недостатня енерпя покриваеться за рахунок оргашчного палива чи електроенергп. В робот1 проведена опxимiзацiя площ1 сонячних колектор1в вщносно мiнiмуму приведених рiчних витрат для СУ, якi пра-цюють впродовж тепло! половини чи весь рш.

Ключовi слова: площа сонячних колекторiв, приведенi рiчнi витрати, тривашсть функцiонування.

Кравченко Владимир Петрович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой прикладной экологии и гидрогазодинамики, Одесский национальный политехнический университет, Украина, е-таИ: vpkrav@rambler.ru.

Кравченко Егор Владимирович, аспирант, кафедра атомных электростанций, Одесский национальный политехнический университет, Украина, е-таИ: evksst@gmail.com.

Кравченко Володимир Петрович, доктор технчних наук, професор, завгдувач кафедри прикладног екологп та гГдрогазо-динамжи, Одеський нащональний полтехшчний утверситет, Украгна.

Кравченко €гор Володимирович, астрант, кафедра атомних електростанщй, Одеський нащональний полтехтчний утверситет, Украгна.

Kravchenko Vladimir, Odessa National Polytechnic University, Ukraine, e-mail: vpkrav@rambler.ru.

Kravchenko Iegor, Odessa National Polytechnic University, Ukraine, e-mail: evksst@gmail.com

УДК 621.371:621.311.4 001: 10.15587/2312-8372.2015.36950

Дорошенко О. I. ПРО ОПТИМАЛЬНИй КОЕФ1Ц1ЕНТ

PEAКТИВНОi ПОТУЖНОСТ1 СИСТЕМ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ

Спираючись на фiзику електропередачi в електроенергетичних системах, у статтi пропо-нуеться при розрахунках гх режимiв використовувати не амплтудне значення реактивног потужностi, яким оперують при цьому, зазвичай, а його дтче значення. Доведено, що така практика кнуе у наш час через те, що на державному рiвнi кнують нормативш документи, як вимагають плату споживачк за реактивну електроенергт.

Ключов1 слова: електроенергiя, електропостачання, реактивне навантаження, коефщкнт реактивног потужностi.

1. Вступ

З теоретичних основ електроенергетики ввдомо, що електрична енерпя (ЕЕ), ф1зично, е енерпею електро-магштного поля електроенергетично! системи (ЕЕС), яке створюеться одночасною д1ею на !! д^електричне середовище напруги 1 струму проввдносп струмоведу-чих частин уах об'екпв (електроустановок) системи. При цьому, напруга д^е, переважно поперек напрямку електропередач^, а струм провщносп — уздовж не!. Тому ЕЕ електропередач^ можна розкладати на дв1 умовш складов! частини поздовжню — активну та поперечну — реактивну.

Як тдтверджено в [1], реактивно! ЕЕ як товарно! продукцп ЕЕС, ф^зично, бути не може. Але, як ф^зичне явище, вона спричиняе економ^чний збиток 1 спожива-чам ЕЕ 1 електропостачальним организациям. Тому реак-тивне навантаження систем електропостачання (СЕП) необхвдно контролювати 1 обмежувати за допомогою спещальних пристро!в компенсацп. Очевидно, що ви-значення потужиоси таких пристро!в е економ^чною задачею кожного споживача ЕЕ, завжди було 1 е ак-туальним у наш час.

Сшввщношення м1ж активною (корисною) 1 реактивною складовою (шюдливим баластом) ЕЕ будь-яко! ЕЕС та СЕП контролюеться 1 визначаеться за допомогою коефщента реактивно! потужносп, який е вщношенням

м1ж реактивною та активною складовими повного ix навантаження за вщомою формулою, в. о.:

а

tg ф=р>

(i)

де а — реактивна потужшсть системи, квар; P — активна потужшсть системи, кВт; j — кут зсуву фаз м1ж сину-со1дальними напругою та струмом провщносп струмо-ведучих частин системи, град.

2. Анал1з л1тературних даних

При математичному моделюванш ЕЕС, у вщповщ-ност до теореми Пойтинга, повну потужшсть ЕЕС можна представити у вигляд1, кВА:

S=Um sin mt ■ Im sin (cot - j)=\Í2U sin mt ■ V2Im sin (cot - j) =

V2u V21

=-2-Lc°s (mt - mt + j) - cos (cot + mt - j) J =

= U ■ Icos j-U ■ I cos (2mt-j), (2)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

де u — миттеве значення синусо1дально1 напруги стру-моведучих частин ЕЕС, кВ; i — миттеве значення струму

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.