CC BY
8Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences Scientific Journal Impact Factor Advanced Sciences Index Factor
VOLUME 2 | ISSUE 6 ISSN 2181-1784 SJIF 2022: 5.947 ASI Factor = 1.7
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ СОЛНЕЧНОГО ОТОПЛЕНИЯ С РЕФЛЕКТОРАМИ, УСТАНАВЛИВАЕМЫМИ С СЕВЕРНОЙ СТОРОНЫ ЗДАНИЯ И АККУМУЛЯТОРОМ ТЕПЛА
1Имомов Ш.Б., 2Нишонов Н., 3Валиев С.Т., 4Hamdamov B.Sh.
Доктор философи по технических наук (PhD), 2старшей преподаватель, 4студент 2-го курса "Ташкентский институт инженеров ирригации и механизации" Национальный исследовательский университет Каршинский институт ирригации и агротехники, 3студент 2-го курса Каршинский
инженерно-экономического института,. г.Карши, Узбекистан.
АННОТАЦИЯ
Использование системы солнечного отопления с рефлекторами, устанавливаемыми с северной стороны здания и аккумулятором тепла в период наименьшей температуры наружного воздуха (январь) солнечного излучения учитывается рефлекторами. Полученные результаты подтверждают эффективность применения системы здание + отражатель.
Ключевые слова: теплоснабжение; тепловая эффективность; северная сторона; солнечные отражатели.
The use of a solar heating system with reflectors installed on the north side of the building and a heat accumulator during the period of the lowest outdoor temperature (January) of solar radiation is taken into account by reflectors. The results obtained confirm the effectiveness of the building + reflector system.
Key words: heat supply; thermal efficiency; north side; solar reflectors.
ВВЕДЕНИЕ
В связи всё возрастающим дефицитом и дороговизной природного топлива, из года в год обостряется проблема отопления зданий, особенно малоэтажных индивидуальных домов с автономной системой отопления. Эта проблема особенно остро стоит в сельских районах, не достаточно обеспеченных газом и углём. Обеспечение теплом из года в год становится острой проблемой требующей ускоренного решения. В условиях Узбекистана использование солнечной энергии позволяет на 60...85% сэкономить топливо, расходуемое на отопление [3].
ABSTRACT
Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences Scientific Journal Impact Factor Advanced Sciences Index Factor
VOLUME 2 | ISSUE 6 ISSN 2181-1784 SJIF 2022: 5.947 ASI Factor = 1.7
ОБСУЖДЕНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ
Традиционно системы солнечного теплоснабжения имеют южную ориентацию, т.е. сторона здания, имеющая теплоприёмник или собственно теплоприёмник (солнечный коллектор или воздухонагреватель), строго ориентируются на юг.
С другой стороны, во многих случаях по градостроительным, архитектурным, рельефным и др. причинам южная ориентация здания или собственно теплоприёмника не всегда возможна.
С целью расширения возможности применения систем солнечного теплоснабжения, увеличения плотности поступления солнечной радиации в гелиоприемники северной ориентации, предлагается система плоских зеркальных рефлекторов, устанавливаемая с северной стороны здания.
Системы рефлекторов, устанавливаемых с северной стороны, обеспечивают возможность использования систем солнечного отопления для зданий, не допускающих применение гелиоприемников южной ориентации.
Применение системы плоских рефлекторов, устанавливаемых с северной стороны здания, позволяет расширить возможности и варианты использования систем солнечного отопления для зданий, недопускающих применение гелиоприемников южной ориентации, а также увеличить плотность поступления солнечной радиации в плоскости гелиоприёмника.
Определены оптимальные параметры установки рефлекторов в зависимости от их затенения зданием. Оптимальным расположением рефлекторов является, когда оси симметрии светопроёма и рефлектора совпадают, солнечное излучение, отраженное от рефлектора, падает перпендикулярно на плоскость светопроёма. При площади поверхности светопроёма и рефлектора ^.„=^=1,5*1,5 м2 и высоте здания Н=4 м оптимальное расположение рефлекторов от здания на расстоянии Ьопт=5,24 м.
Графическим методом определены суточные и сезонные режимы затенения рефлекторов при их оптимальном расположении. Затенение рефлекторов возникает в декабре в утреннее время до 8 часов 44 минут, в другое время затенение отсутствует.
Определены радиационная и тепловая эффективности СПР. При равной площади поверхности южного светопроёма трем площадям поверхности рефлекторов в северный свтопроём поступает „5=1,08...1,16 раз больше солнечной радиации. При площади поверхности южного светопроёма равной
Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences Scientific Journal Impact Factor Advanced Sciences Index Factor
VOLUME 2 | ISSUE 6 ISSN 2181-1784 SJIF 2022: 5.947 ASI Factor = 1.7
площади северного светопроёма Fсп, в северный светопроём поступает в п1=2,5...3,39 раз больше солнечного излучения.
Эффективность и надежность систем солнечного теплоснабжения в значительной степени определяется наличием энергоэффективного аккумулятора тепла. В системах солнечного теплоснабжения в качестве теплоаккумулирующего материала наибольшее применение получили гравийные насадки и ёмкости с водой. Широкое применение гравийных насадок и ёмкостей с водой имеет свои существенные недостатки. Применение использованных пластиковых бутылок, как емкостей с водой в качестве теплоаккумулирующих элементов позволяет совместить высокую теплоёмкость воды, большие поверхности теплообмена и разнообразие компоновки гравийных насадок. Применение пластиковых бутылок расширяет возможности создания водяных АТ любой ёмкости и конфигурации. Применение ПБ в качестве элементов водяного аккумулятора тепла обеспечивает высокую теплоёмкость, большую поверхность теплообмена, позволяет компоновать их горизонтально и вертикально в массивах любой ёмкости и конфигурации. Определены гранулометрические и гидродинамические характеристики дисперсного слоя насадок ПБ (ёмкостью 0,5.1,5), как элементов водяного аккумулятора тепла.
Разработана система солнечного отопления с системой плоских рефлекторов, устанавливаемых с северной стороны здания, и с водяным аккумулятором тепла на основе ПБ; методика теплового и гидродинамического расчета системы СК - АТ - помещение. Определены гидродинамические показатели ССО в интервале расхода воздуха С=0,06...0,26 м3/с. Режим течения потока воздуха в элементах ССО в основном является турбулентным. Основной перепад давления возникает в АТ. При максимальном коэффициенте замещения /=50 % за отопительный сезон и коэффициенте гелиообеспеченноти Кск=40,8 % необходимая масса водяного аккумулятора тепла составляет та=760 кг. Требуемое количество ПБ емкостью ¥пб=1,5 л соответственно ппб=507 шт.
Несомненно, представляет большой практический интерес определение фактических возможностей указанных систем в климатических условиях Республики, в частности в Кашкадарьинской области. Рассматриваемая задача, как актуальная, сводится к определению теплотехнической эффективности и экспериментальной проверки системы плоских рефлекторов, устанавливаемых с северной стороны здания, и водяных аккумуляторов тепла на основе пластиковых бутылок, как теплоаккумулирующих элементов.
Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences Scientific Journal Impact Factor Advanced Sciences Index Factor
VOLUME 2 | ISSUE 6 ISSN 2181-1784 SJIF 2022: 5.947 ASI Factor = 1.7
Для экспериментального здания (коэффициент гелиообеспечения Кск=40,8 %) на основе средних многолетних значений температуры наружного воздуха и радиационных режимов в условиях г. Карши при комфортной температуре в помещении 1в=20 оС установлен тепловой баланс системы здание + рефлекторы за отопительный сезон (октябрь-апрель). Отопительный сезон начинается на 24.26 дней позже и заканчивается на 27.29 дней раньше традиционного режима отопления. В период минимального поступления солнечной радиации (декабрь) коэффициент замещения составляет /=36.38 %, в период минимальных наружных температур (январь) - /=33.35 %. Средний коэффициент замещения за отопительный сезон равен /=53,6 %.
Разработана модель динамического режима теплового баланса системы солнечный коллектор - аккумулятор тепла.
Установлены основные параметры определяющие теплопередачу в системе воздух (теплоноситель) - солнечный коллектор и воздух - дисперсная насадка (вода) 4 слоя ПБ.
Определены число Био для принятых ПБ - 5=0,1046 и влияние тепловой конвекции в ПБ на теплопроводность насадки а также оптимально необходимая мощность аккумулятора тепла О = 43 МДж/день и
допустимый температурный интервал для воздуха в системе - ^=22. 70 оС.
На основе средних экспериментальных многолетних и характерных суточных радиационных и метеорологических данных определены режимы солнечного отопления в условиях г. Карши.
Установлены временные и температурные характеристики аккумулирования тепла солнечной энергии и дополнительного отопления для характерных дней. Определены показатели тепловой эффективности солнечного коллектора и аккумулятора тепла.
Определены среднемесячные значения расхода топлива (природного газа) на дополнительное отопление и экономия топлива за счет солнечного отопления. Годовая экономия природного газа составляет 401 м3/год, что соответствует 58 % экономии топлива.
Установлены среднемесячные периоды работы вентилятора и расходы электроэнергии на вентиляцию системы солнечного отопления.
Расход электроэнергии на вентиляцию за отопительный сезон составляет Жв=490 кВт ч/год=1764 МДж/год, что соответствует 9,3 % энергии солнечного и дополнительного отопления.
Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences Scientific Journal Impact Factor Advanced Sciences Index Factor
VOLUME 2 | ISSUE 6 ISSN 2181-1784 SJIF 2022: 5.947 ASI Factor = 1.7
REFERENCES
1. Первое национальное сообщение Республики Узбекистан по Рамочной конвенции ООН об изменении климата. Фаза 2. -Ташкент: 2001. -134 с.
2. Вторая Международная Специализированная выставка. 14-16 марта, 2007. Ташкент, Узбекистан. www.ieguzexpo.com. -16 с.
3. Захидов М.М. Перспективы солнечного отопления в Узбекистане. Построй свой дом. mensh.ru, 2008. -4 с.
4. Авезов Р.Р., Орлов А.Ю. Солнечные системы отопления и горячеговодоснабжения. -Ташкент: Фан, 1988, -282 с.
