Научная статья на тему 'Эффективность использования солнечных вакуумных трубчатых коллекторов в природно-климатических условиях Якутии'

Эффективность использования солнечных вакуумных трубчатых коллекторов в природно-климатических условиях Якутии Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
225
35
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НОРМАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ / REGULATORY DOCUMENTS / ПРИЕМНАЯ ПЛОЩАДКА / RECEIVING AREA / СОЛНЕЧНЫЕ ВАКУУМНЫЕ ТРУБЧАТЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ / VACUUM TUBE SOLAR COLLECTOR / СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ / SOLAR RADIATION

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Хуторной Андрей Николаевич, Цветков Николай Александрович, Кривошеин Юрий Олегович, Кузнецова Анастасия Алексеевна

В работе представлен опыт использования солнечных вакуумных трубчатых коллекторов для приготовления горячей воды для двух жилых домов в Якутии. Выполнен анализ данных о солнечной радиации на территории Республики САХА, представленных в нормативных источниках. Произведен расчет среднемесячного дневного и годового прихода солнечной радиации на приемную площадку солнечных коллекторов, и определен оптимальный угол наклона коллекторов к горизонту.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Хуторной Андрей Николаевич, Цветков Николай Александрович, Кривошеин Юрий Олегович, Кузнецова Анастасия Алексеевна

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

Effective Utilization of Vacuum Tube Solar Collectors in Climatic Conditions in Yakutia

The paper describes the practical experience in using vacuum tube solar collectors for water heating in two residential houses in Yakutia. The research results on solar radiation in the Republic of Sakha are analyzed and presented in standard documents. The average monthly and annual solar radiation input to the receiving area of solar collectors is calculated and the optimum angle of collector inclination is determined in relation to the horizon.

Текст научной работы на тему «Эффективность использования солнечных вакуумных трубчатых коллекторов в природно-климатических условиях Якутии»

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА, ГАЗОСНАБЖЕНИЕ И ОСВЕЩЕНИЕ

УДК 697.7:681.5.01(571.56)

ХУТОРНОЙ АНДРЕЙ НИКОЛАЕВИЧ, канд. техн. наук, доцент, khantgs@mail. ru

ЦВЕТКОВ НИКОЛАЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, докт. техн. наук, профессор, nac. tsuab@yandex. ru

КРИВОШЕИН ЮРИЙ ОЛЕГОВИЧ, аспирант, khantgs@mail. ru

КУЗНЕЦОВА АНАСТАСИЯ АЛЕКСЕЕВНА, магистрант, kusnezowa1803@mail ru

Томский государственный архитектурно-строительный университет, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНЫХ ВАКУУМНЫХ ТРУБЧАТЫХ КОЛЛЕКТОРОВ В ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ЯКУТИИ*

В работе представлен опыт использования солнечных вакуумных трубчатых коллекторов для приготовления горячей воды для двух жилых домов в Якутии. Выполнен анализ данных о солнечной радиации на территории Республики САХА, представленных в нормативных источниках. Произведен расчет среднемесячного дневного и годового прихода солнечной радиации на приемную площадку солнечных коллекторов, и определен оптимальный угол наклона коллекторов к горизонту.

Ключевые слова: нормативные источники; приемная площадка; солнечные вакуумные трубчатые коллекторы; солнечная радиация.

ANDREI N. KHUTORNOI, PhD, A/Professor, khantgs@mail. ru

NIKOLAYA. TSVETKOV, DSc, Professor, nac. tsuab. @yndex. ru

OLEG Y. KRIVOSHEIN, Research Assistant, khantgs@mail. ru

ANASTASIIA A. KUZNETSOVA, Undergraduate Student, kusnezowa1803@mail. ru

Tomsk State University of Architecture and Building, 2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk, Russia

* Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ (проект № 16-48-700367).

© Хуторной А.Н., Цветков Н.А., Кривошеин Ю.О., Кузнецова А. А., 2016

EFFECTIVE UTILIZATION OF VACUUM TUBE SOLAR COLLECTORS IN CLIMATIC CONDITIONS IN YAKUTIA

The paper describes the practical experience in using vacuum tube solar collectors for water heating in two residential houses in Yakutia. The research results on solar radiation in the Republic of Sakha are analyzed and presented in standard documents. The average monthly and annual solar radiation input to the receiving area of solar collectors is calculated and the optimum angle of collector inclination is determined in relation to the horizon.

Keywords: regulatory documents; receiving area; vacuum tube solar collector; solar radiation.

Практическое использование солнечной энергии в России в настоящее время находит наибольшее применение в Краснодарском крае [1], однако непрерывное совершенствование технологий использования возобновляемых источников энергии позволяет применять рациональные инженерные решения не только в районах с теплым климатом, но и на территориях с достаточно суровыми климатическими условиями [2-4].

Так, в работе [3] показан опыт эксплуатации солнечных вакуумных трубчатых коллекторов, для приготовления горячей воды для двух 23-квартирных жилых домов в Республике САХА (административный округ «Жатай», г. Якутск). Расчет площади солнцепоглощающей поверхности коллекторов производился по методике, представленной в ВСН 52-86 «Установки солнечного горячего водоснабжения». На кровле одного из этих домов (ул. Матро-сова, 9) был установлен 21 коллектор по 20 трубок в каждом с ориентацией на юг. Опыт эксплуатации этой системы в летний период указал на неверно подобранное количество трубок, т. к. система выдавала большое количество избыточной тепловой энергии. Учитывая этот опыт, на втором доме (ул. Комсомольская, 3) было установлено 16 коллекторов по 20 трубок в каждом.

Одной из причин неверно подобранного количества трубок может являться отсутствие достоверной информации о количестве солнечной радиации, поступающей на наклонную поверхность коллекторов.

Целью данной работы является проведение анализа исходных данных о значениях солнечной радиации на территории Республики САХА (Якутия).

Первым нормативным документом, содержащим сведения о солнечной радиации, является СНиП П-А.6-62 «Строительная климатология и геофизика. Основные положения проектирования», 1963 г. В данном источнике приведены значения суточной и максимальной часовой прямой и рассеянной солнечной радиации, поступающей в июне на горизонтальную и вертикальную поверхность южной, северной, западной и восточной ориентации при безоблачном небе. Также в данном источнике представлены сведения о значениях средней суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, по месяцам и за год для городов Алдан, Верхоянск, Среднеколымск, Якутск и сел Оймякон и Оленек (табл. 1). Хотелось бы обратить внимание на то, что данные о солнечной радиации, представленные в СНиП П-А.6-62, приведены для безоблачного неба, что в действительности, особенно для районов Сибири, бывает довольно редко. И эта особенность пред-

ставления данных стала характерной для последующих строительных норм и правил, в которых приводятся климатологические характеристики.

Таблица 1

Сведения о солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность

Населенный пункт Месяцы Год

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

СНиП П-А.6-62 (1963 г.), ккал/(м2-ч) (при безоблачном небе)

Алдан 15 43 97 180 199 217 177 135 96 54 23 11 104

Верхоянск 1 25 75 164 191 220 190 137 72 35 4 0 96

Оймякон 8 37 109 185 215 211 195 174 93 48 15 4 108

Оленек 0 16 71 154 202 224 220 127 58 27 4 0 92

Среднеколымск 1 21 79 171 234 205 196 128 72 31 4 0 95

Якутск 9 37 103 178 191 233 200 159 96 45 17 5 106

Справочник по климату СССР, выпуск 24 (1967 г.), ккал/см2 (при средних условиях облачности)

Котельный, остров 0 0,2 3,1 9,8 16,2 15,6 11,1 6,9 3,0 0,6 0 0 66,5

Преображения, остров 0 0,3 3,3 9,3 15,2 15,2 13,0 7,2 2,8 0,7 0 0 67,0

Тикси, бухта 0 0,7 4,6 10,9 16,2 14,0 12,7 7,6 3,5 1,2 0,1 0 71,5

Четырехстол-бовой, остров 0 0,8 4,8 10,9 16,0 15,6 13,8 7,9 3,6 1,4 0,1 0 74,9

Оленек 0,1 1,2 5,3 11,0 15,2 14,5 14,2 8,8 4,5 2,0 0,3 0 77,1

Верхоянск 0,2 1,5 6,0 11,6 15,0 15,7 14,2 10,4 5,4 2,5 0,4 0 82,9

Среднеколымск 0,1 1,4 6,2 12,2 17,5 16,0 14,1 9,4 5,1 2,2 0,5 0 84,7

Оймякон 0,7 2,8 8,1 13,7 15,8 15,6 14,6 12,6 6,9 3,8 1,3 0,3 96,2

Сунтар-Хаята 0,6 3,3 8,8 15,2 20,7 19,2 14,7 11,6 8,4 4,9 1,3 - -

Туой-Хая 0,8 2,5 7,2 10,8 12,5 14,5 14,0 10,7 5,9 2,8 1,2 0,4 83,3

Якутск 0,9 2,8 7,7 11,9 13,5 15,1 14,4 10,6 6,6 3,3 1,3 0,5 88,6

Алдан 1,5 3,6 8,7 12,6 14,5 15,0 13,8 9,8 6,7 4,3 1,8 0,9 93,2

СНиП П-А.6-72 (1973 г.), ккал/(м2-ч) (при безоблачном небе)

Алдан 20 54 117 175 195 208 185 132 93 58 25 12 106

Верхоянск 3 22 81 161 202 218 191 140 75 33 6 0 94

Котельный, остров 0 3 42 136 218 217 149 93 42 8 0 0 75

Оленек 1 18 71 153 204 201 191 118 62 27 4 0 87

Оймякон 10 42 109 190 212 217 196 169 96 51 18 4 109

Продолжение табл. 1

Населенный пункт Месяцы Год

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Преображения, остров 0 4 44 129 204 211 175 97 39 10 0 0 79

Среднеколымск 1 21 83 169 235 222 190 126 71 30 7 0 96

Тикси, бухта 0 10 62 151 218 194 171 102 48 16 1 0 81

Туой-Хая 11 37 97 150 168 201 188 144 82 38 17 5 94

Четырехстол-бовый, остров 0 12 64 151 215 217 185 106 50 19 1 0 85

Якутск 12 42 104 165 181 210 194 142 92 44 18 6 100

Справочное пособие к СНиП 2.01.01-82 (1990 г.), МДж/м2 (при действительных условиях облачности)

Алдан 57 143 343 501 595 607 574 423 270 170 73 34

Верхоянск 6 69 243 463 605 647 603 415 222 95 15 0

Котельный, остров 0 6 124 400 643 618 467 279 111 23 0 0

Оленек 3 44 222 450 616 607 618 376 186 82 10 0

Оймякон 27 109 331 555 643 653 630 503 281 153 50 10

Преображения, остров 0 11 136 402 657 636 551 299 113 29 0 0

Среднеколымск 4 55 250 497 685 681 588 390 201 88 15 0

Усть-Мома 8 63 239 477 641 678 624 427 226 109 17 0

Тикси, бухта 0 25 178 429 664 605 530 304 132 44 4 0

Туой-Хая 33 105 301 452 523 607 586 448 247 117 50 17

Чернышевский 25 100 293 473 595 691 670 435 234 109 29 10

Четырехстол-бовый, остров 0 31 199 448 666 668 582 331 157 54 4 1

Якутск 32 107 314 492 591 651 618 450 270 134 50 17

Научно-прикладной справочник по климату СССР (1989 г.), МДж/м2 (при средних условиях облачности)

Оленек 4 52 226 463 623 589 604 404 200 83 14 - 3262

Верхоянск 8 58 241 467 616 651 596 430 213 94 17 0 3391

Среднеколымск 8 58 246 503 659 651 550 398 204 90 18 0 3385

Усть-Мома 11 74 271 498 644 653 604 430 235 122 24 5 3571

Оймякон 30 114 340 566 649 672 657 505 291 159 50 16 4049

Чернышевский 32 103 300 496 602 647 646 448 261 118 47 16 3716

Якутск 34 114 329 509 591 658 627 469 283 141 54 18 3827

Алдан 61 149 340 497 611 614 600 460 279 170 83 41 3905

Окончание табл. 1

Населенный пункт Месяцы Год

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Справочное пособие к СНиП 23-01-99* (2006 г.), Вт/м2

Алдан 23 63 136 204 227 242 215 154 108 67 29 14 123

Верхоянск 3 26 94 187 235 254 222 163 87 38 7 0 109

Котельный, остров 0 3 49 158 254 252 173 108 49 9 0 0 87

Оленек 1 21 83 178 237 234 222 137 72 31 5 0 101

Оймякон 12 49 127 221 247 252 228 197 112 59 21 5 127

Преображения, остров 0 5 51 150 237 245 204 113 45 12 0 0 92

Среднеколымск 1 24 97 197 273 258 221 147 83 35 8 0 112

Тикси, бухта 0 12 72 176 254 226 199 119 56 19 1 0 94

Якутск 14 49 121 192 211 244 226 165 107 51 21 7 116

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

В 1967 г. был издан Справочник по климату СССР [5], в котором представлены сведения о месячных и годовых суммах солнечной радиации, радиационном балансе, среднем месячном альбедо деятельной поверхности и прочие данные, необходимые для выполнения корректных теплотехнических расчетов для территории горного хребта Сунтар-Хаята, островов Котельный, Преображения, Четырехстолбовой, бухты Тикси, сел Оймякон, Оленек, Туой-Хая и для городов Верхоянск, Среднеколымск, Алдан, Якутск (табл. 1). Материалы, представленные в справочнике, собраны за период наблюдений не менее 4-5 лет1.

В 1973 г. взамен СНиП 11-А.6-62 введен СНиП 11-А.6-72 «Строительная климатология и геофизика», в котором приведены аналогичные сведения о значениях солнечной радиации при безоблачном небе. Только в новом источнике данные о солнечной радиации (прямой и рассеянной), поступающей на горизонтальную поверхность, приведены для июля. Однако сведения о средней суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность по месяцам и за год, приведены для большего количества населенных пунктов: островов Котельный, Преображения, Четырехстолбовой, бухты Тикси, сел Оймякон, Оленек, Туой-Хая и для городов Верхоянск, Среднеколымск, Алдан, Якутск (табл. 1).

В следующем за СНиП 11-А.6-72 нормативном документе СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика», вышедшем в 1983 г., приведены сведения из СНиП 11-А.6-72, только в других единицах измерения (Вт/м2) и в уменьшенном объеме. А именно, отсутствуют сведения о средней суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность по месяцам и за год. В 1990 г. к СНиП 2.01.01-82 было выпущено Справочное пособие, в котором эти сведения были представлены по ме-

1 Справочник по климату СССР. Вып. 24. Якутская АССР. Ч. 1. Солнечная радиация, радиаци-

онный баланс и солнечное сияние. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 96 с.

сяцам, причем при действительных условиях облачности для территории Усть-Мома, островов Котельный, Преображения, Четырехстолбовой, бухты Тикси, сел Оймякон, Оленек, Туой-Хая, поселка городского типа Чернышевский и для городов Верхоянск, Среднеколымск, Алдан, Якутск (табл. 1).

В 1989 г. был издан Научно-прикладной справочник по климату СССР2, в котором представлены результаты климатологической обработки наблюдений, проводимых на метеорологических станциях с длительными и однородными рядами наблюдений. Климатические характеристики солнечной радиации вычислены из рядов, относящихся в основном к периоду 1960-1980 гг. Для Томской области в справочнике приведена обширная информация о солнечной радиации, в числе которой сведения о суммах прямой, рассеянной, суммарной солнечной радиации и радиационного баланса за час, сутки, месяц и год, а также среднее месячное и среднее годовое альбедо деятельной поверхности при средних условиях облачности. Указанные сведения приведены по данным метеорологических станций, расположенных в селах Оймякон, Оленек, в поселке городского типа Чернышевский, в городах Верхоянск, Среднеколымск, Алдан, Якутск и на территории Усть-Мома на основании данных самопишущих приборов с длиной ряда записей более 10 лет (табл. 1).

Взамен СНиП 2.01.01-82 в 2000 г. вышел СНиП 23-01-99* «Строительная климатология», в котором приведены сведения о суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной), поступающей на горизонтальную и на вертикальную поверхность различной ориентации опять же при безоблачном небе. В 2006 г. вышло Справочное пособие к СНиП 23-01-99*, в котором приведены сведения о значениях суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной), поступающей на горизонтальную поверхность, по месяцам и за год для территории островов Котельный, Преображения, бухты Тикси, сел Оймякон, Оленек и для городов Верхоянск, Среднеколымск, Алдан, Якутск (табл. 1), однако не указано для каких условий облачности.

В 2010 г. был издан Атлас ресурсов солнечной энергии на территории России [5], в котором представлены данные о суммарной солнечной радиации, поступающей на горизонтальную, вертикальную и наклонную поверхность за разные периоды времени. Так, для г. Якутска годовое значение суммарной солнечной радиаций на горизонтальную поверхность составляет 3 кВт-ч/(м2-ден)ь. За период апрель-сентябрь - 5 кВт-ч/(м2-день), и за период июнь-август - 6 кВт-ч/(м2-день).

В 2013 г. вышла актуализированная редакция СНиП 23-01-99* в качестве свода правил СП 131.13330.2012 «Строительная климатология», сведения по солнечной радиации в котором повторяют данные из СНиП 23-01-99*, но в других единицах измерения.

Таким образом, анализ представленных в табл. 1 данных показывает, что во всех строительных нормах и правилах сведения о солнечной радиации приводятся для условий безоблачного неба, что не позволяет использовать их для проведения корректных теплотехнических расчетов солнечных водо-

нагревательных установок. Кроме того, в строительных нормах и правилах до 2000 г. приводились данные интенсивности солнечной радиации в единицах: ккал/(м2-ч), Вт/м2, а начиная со СНиП 23-01-99*, стали приводиться значения сумм радиации в единицах измерения: МДж/м2, кВт-ч/м2, что не позволяет выполнить анализ динамики изменения солнечной радиации по годам.

Безусловно, наиболее полная информация о солнечной радиации приведена в справочниках. Используя данные справочника3, выполним оценку влияния угла наклона солнечных коллекторов к горизонту на среднемесячный дневной и годовой приход солнечной радиации в климатических условиях г. Якутска и определим оптимальный угла наклона этих коллекторов. Расчет будем проводить по методу С. Клейна для приемной площадки солнечных коллекторов, ориентированной строго в южном направлении [6-8].

Среднемесячное значение суммарной солнечной радиации, поступающей на наклонную поверхность, определяется по формуле

Ер= R • Ег, (1)

где Ег - среднемесячное дневное количество суммарной солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, МДж/(м2-сут); R - отношение среднемесячных дневных количеств солнечной радиации, поступающих на наклонную и горизонтальную поверхности, определяемое по формуле

R =

1 - Е Е

+ + p 1-cosp, (2)

п E 2 2

где Е^ - среднемесячное дневное количество рассеянной солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, МДж/(м2-сут); Кп - среднемесячный коэффициент пересчета прямой солнечной радиации с горизонтальной поверхности на наклонную; Р - угол наклона поверхности солнечного коллектора к горизонту; p - коэффициент отражения (альбедо) поверхности земли и окружающих тел.

Значения прямой и рассеянной солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность при средних условиях облачности, а также альбедо поверхности для г. Якутска приведены в табл. 2.

Среднемесячный коэффициент пересчета прямой солнечной радиации для приемной площадки с южной ориентацией имеет вид

cos (ф-Р) cos 5 sin юзн +-^юзн sin (ф-Р) sin 5 Кп =-' 'f -, (3)

cos ф cos 5 sin юз +--юз sin ф sin 5

з 180 з

где ф - широта местности, град; Р - угол наклона приемной площадки к горизонту, град; 5 - склонение солнца в средний день месяца, град; юз, юз.н - часовой угол захода солнца на горизонтальной и наклонной поверхностях.

Таблица 2

Значения прямой и рассеянной солнечной радиации, альбедо поверхности

Месяцы года

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Сумма рассеянной солнечной радиации на горизонтальную

поверхность при средних условиях облачности, МДж/(м -сут)

1,21 2,92 6,17 9,54 11,38 11,08 10,38 8,42 5,79 3,75 1,58 0,67

Сумма суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации на горизонтальную

поверхность при средних условиях облачности, МДж/(м -сут)

1,42 4,75 13,71 21,21 24,63 27,42 26,13 19,54 11,79 5,88 2,25 0,75

Альбедо поверхности, %

78 79 76 54 17 18 18 18 19 51 78 77

Часовой угол захода (восхода) солнца для горизонтальной поверхности определяется по формуле

юз = arccos (-tg9 tg5). (4)

Для наклонной поверхности этот угол определяется по формуле

юзн = min|ra3,arccos(-tg(ф-ß)tg5)|. (5)

В качестве часового угла захода солнца для наклонной поверхности с южной ориентацией принимают меньшую из двух величин шз или шзн.

Расчет среднемесячного дневного и годового прихода солнечной радиации на приемную площадку солнечных коллекторов, расположенную под разными углами ß к горизонту по представленным выше зависимостям производился с шагом 1°. В табл. 3 приведены выборочные наиболее характерные результаты расчета, округленные до десятых величин.

Таблица 3

Результаты расчета

Угол ß Месяцы Год ДЕ, %

I II II IV V VI VII VIII IX X XI XII

15 2,0 6,9 17,8 23,8 25,5 27,6 26,7 21,2 14,0 7,8 3,7 1,1 4277 -14,0

20 2,2 7,6 19,1 24,6 25,6 27,6 26,8 21,5 14,7 8,4 4,2 1,2 4399 -11,6

23 2,3 8,0 19,8 24,9 25,6 27,5 26,7 21,7 15,0 8,7 4,4 1,3 4463 -10,3

34 2,7 9,3 22,1 26,0 25,4 26,9 26,3 22,0 15,9 9,8 5,3 1,5 4635 ОО ю 1

46 3,0 10,5 24,0 26,5 24,4 25,6 25,2 21,6 16,4 10,7 6,2 1,7 4702 5, 1

50 3,1 10,8 24,5 26,6 24,0 25,0 24,7 21,4 16,5 10,9 6,4 1,7 4695 1

52 3,1 11,0 24,7 26,6 23,7 24,7 24,4 21,2 16,5 11,0 6,5 1,7 4686 8, -

Окончание табл. 3

Угол р Месяцы Год АЕ, %

I II II IV V VI VII VIII IX X XI XII

56 3,2 11,3 25,1 26,5 23,2 24,0 23,8 20,9 16,5 11,2 6,7 1,8 4657 ю 1

62 3,3 11,6 25,5 26,2 22,2 22,8 22,7 20,2 16,3 11,4 7,0 1,8 4586 00 1

72 3,4 12,0 25,8 25,4 20,3 20,6 20,6 18,8 15,7 11,5 7,3 1,9 4398 -11,6

81 3,5 12,1 25,6 24,3 18,2 18,4 18,4 17,2 14,9 11,4 7,4 1,9 4158 -16,4

84 3,5 12,0 25,4 23,8 17,5 17,6 17,7 16,6 14,6 11,3 7,4 2,0 4064 -18,3

85 3,5 12,0 25,3 23,7 17,3 17,3 17,4 16,4 14,4 11,3 7,4 2,0 4031 -18,9

Е МДж м2 • сут 3,5 12,1 25,8 26,6 25,6 27,6 26,8 22,0 16,5 11,5 7,4 2,0 4974

град 84 81 72 50 23 15 20 34 52 72 84 85 56

Результаты расчета, представленные в табл. 3, позволили определить оптимальный угол наклона приемной площадки к горизонту ропт в г. Якутске для каждого месяца года, при котором достигается максимальный среднемесячный приход солнечной радиации Еопт. Таким образом, в случае ежемесячной установки приемной площадки под углом, равным ропт, годовой приход солнечной радиации на ее поверхность будет максимальным и составит Емакс = = 4974 МДж/(м2-год). Среднеарифметическая величина ропт составила 56°.

Также в табл. 3 приведены значения разницы между максимальным годовым приходом солнечной радиации Емакс и годовым приходом солнечной радиации Егод на приемную площадку с углом установки, имеющим какое-либо постоянное значение, которая определялась из выражения

АЕ = (Егод "ЕМакс/Е^ОО. (6)

При установке приемной площадки под углом р = 56° годовой приход солнечной радиации на ее поверхность составит 4657 МДж/(м2-год), что на 6,4 % меньше Емакс, а при р = 62° (широта местности для г. Якутска) годовой приход солнечной радиации на ее поверхность составит 4586 МДж/(м2-год), что на 7,8 % меньше Емакс. Минимальное же значение АЕ для климатических условий г. Якутска достигается при угле наклона приемной площадки, равном 46°, и составляет 5,5 %.

Таким образом, достаточно простые расчеты с использованием зависимостей (1) - (6) позволяют определить постоянный угол наклона приемной площадки солнечных коллекторов, при котором достигается максимальный приход солнечной радиации на ее поверхность за год.

Библиографический список

1. Бутузов, В.В. Гелиоустановки Краснодарского края / В.В. Бутузов, Е.В. Брянцева, И.С. Гнатюк // Промышленная Энергетика. - 2011. - № 7. - С. 45-47.

2. Сфера применения гелиосистем расширяется // Энергосбережение. - 2014. - № 7. - С. 64-65.

3. Цветков, Н.А. Автономное теплоснабжение малоэтажных зданий в республике САХА Якутия (п. Жатай) с использованием газовых котлов и энергии солнца / Н.А. Цветков, Ю.О. Кривошеин // Энерго-и ресурсоэффективность малоэтажных жилых зданий : сб. материалов II Всероссийской научной конференции с международным участием, ИТФ СО РАН, 24-26 марта 2015 г. - С. 252-259.

4. Кривошеин, Ю.О. Разработка и реализация системы горячего теплоснабжения с использованием солнечной энергии / Ю.О. Кривошеин, Ф.В. Саврасов, Н.А. Цветков // Молодежь, наука, технологии: новые идеи и перспективы : материалы I Международной конф. студентов и мол. ученых, Томск, 11-12 ноября 2014 г. - Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2014. - С. 152-153.

5. Атлас ресурсов солнечной энергии на территории России / О.С. Попель, С.Е. Фрид, Ю.Г. Коломиец, С.В. Киселева, Е.Н. Терехова. - М. : Изд-во МФТИ, 2010. - 81 с.

6. Харченко, Н.В. Индивидуальные солнечные установки / Н.В. Харченко. - М. : Энерго-атомиздат, 1991. - 206 с.

7. Солнечная энергетика / В.И. Виссарионов, Г.В. Дерюгина, В.А. Кузнецова, Н.К. Мали-нин ; под ред. В.И. Виссарионова. - М. : Издательский дом МЭИ, 2008. - 276 с.

8. Бекман, У.А. Расчет систем солнечного теплоснабжения / У.А. Бекман, С.А. Клейн, Д.А. Даффи. - М. : Энергоиздат. 1982. - 80 с.

References

1. Butuzov V. V., Bryantseva E. V., Gnatyuk I.S. Gelioustanovki Krasnodarskogo kraya [Solar systems of Krasnodar territory]. Industrial Power Engineering. 2011. No. 7. Рр. 45-47. (rus)

2. Sfera primeneniya geliosistem rasshiryaetsya [Scope of using solar systems]. Energosbere-zhenie. 2014. No. 7. Рр. 64-65. (rus)

3. Tsvetkov N.A., Krivoshein Y.O. Avtonomnoe teplosnabzhenie maloetazhnykh zdaniy v respu-blike SAKhA Yakutiya (p. Zhatay) s ispol'zovaniem gazovykh kotlov i energii solntsa [Independent heating of low-rise buildings in the Republic of Sakha Yakutia (v. Zhatay) with gas boilers and solar energy]. Coll. Papers 2nd Rus. Sci. Conf. 'Energy and Resource Efficiency of Low-Rise Residential Buildings'. 2015. Pp. 252-259. (rus)

4. Krivoshein Y.O., Savrasov F.V., Tsvetkov N.A. Razrabotka i realizatsiya sistemy goryachego teplosnabzheniya s ispol'zovaniem solnechnoy energii [Development and implementation of a hot heating systems using solar energy]. Proc. 1st Int. Conf. 'Youth, Science, Technology, New Ideas and Perspectives'. Tomsk: TSUAB Publ., 2014. Pp. 152-153. (rus)

5. Spravochnik po klimatu SSSR. Vypusk 24. Yakutskaya ASSR. Ch. 1. Solnechnaya radiatsiya, radiatsionnyy balans i solnechnoe siyanie [Guide for the USSR climate. Issue 24. Yakut ASSR. Part 1. Solar radiation, radiation balance and sunshine]. Leningrad : Gidrometeoizdat, 1967. 96 р. (rus)

6. Nauchno-prikladnoy spravochnik po klimatu SSSR. Seriya 3. Mnogoletnie dannye. Vypusk 24. Ch. 1-6. Yakutskaya ASSR [Applied scientific climate handbook USSR. Series 3. Long-term data. Issue 24. Ch. 1-6. Yakut ASSR]. Leningrad : Gidrometeoizdat, 1989. 608 р. (rus)

7. Popel' O.S., Frid S.E., Kolomiets Y.G., Kiseleva S. V., Terekhova E.N. Atlas resursov solnechnoy energii na territorii Rossii [Solar energy resources in Russia]. Mocow : MFTI Publ., 2010. Р. 81. (rus)

8. Kharchenko N.V. Individual'nye solnechnye ustanovki [Individual solar installations]. Moscow : Energoatomizdat, 1991. 206 р. (rus)

9. Vissarionov V.I., Deryugina G. V., Kuznetsova V.A., Malinin N.K. Solnechnaya energetika [Solar power]. Moscow : MEI Publ., 2008. 276 р. (rus)

10. Bekman U.A., Kleyn S.A., Daffi D.A. Raschet sistem solnechnogo teplosnabzheniya [Solar heating system analysis]. Moscow : Energoizdat, 1982. 80 р. (rus)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.