CC BY
11МЕТОДИКА РАСЧЕТА СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
УЧЕБНОГО КОРПУСА ИНСТИТУТА ЭНЕРГЕТИКИ ТАДЖИКИСТАНА
ОДИНАЕВ НЕККАДАМ ХУШКАДАМОВИЧ
к.т.н., декан факультета электромеханики и инновационных технологий Института энергетики Таджикистана, р. Кушониён, Таджикистан
Аннотация: В статье рассматриваются экономические вопросы использования солнечной энергии для отопления одного из учебных корпусов Института энергетики Таджикистана. В данный момент, для питаний индивидуальных отопительных приборов в электромеханическом корпусе расходуется примерно 289 кВт.ч. Предложены варианты централизованного отопления корпуса с помощью электрического котла. Варианты схем подключения котла представлены в двух видах: первый с подключением ТЭН-ов котла к солнечным панелям (к источнику постоянного тока, что эффективнее, чем источник переменного тока) и второй вариант использования электрической энергии от централизованной электросети. В данной статье также представлены готовые решения для проведения лабораторно-ознакомительных работ по солнечным системам отопления. В качестве эксперимента было выбрано помещение площадью 17,45 м2 находящейся ближе к котлу (к источнику тепловой энергии).
Ключевые слова: Источник автономного питания, солнечная энергия, отопление, электрический котел, электроэнергия, кВт. ч, ТЭН, экономия энергии.
METHODOLOGY FOR CALCULATION OF SOLAR ENERGY FOR HEAT SUPPLY OF THE EDUCATIONAL BUILDING OF THE INSTITUTE OF ENERGY OF
TAJIKISTAN
Annotation: In the article are considering the economic issues of using solar energy for heating one of the educational buildings of Institute of energy of Tajikistan. At the moment, for consuming of individual heating devices in the electromechanical building expends about 289kVt/h in one of education building. Offered of variants of the centralized heating building by means of an electric boiler. Variants of the boiler connection diagrams presented in two types: firs with connection of the boiler Tubular electric heater (TEH) to the solar panels (to the source of permanent current, that is more effective then alternating current source) and the second variant of use of electric energy from the centralized electro network. At the present article also presented the ready decisions for conducting of laboratory-study works on solar systems of heating. As an experimental, was chosen the premises of 17,45 M2 located closer to a boiler (to a source of thermal energy).
Key words: source of autonomous power, solar energy, heating, electric boiler, electric power, kW/h, heating elements, energy saving.
Потребности населения и промышленности Республики Таджикистан в электроэнергии с пуском первого агрегата Рагунской ГЭС полностью удовлетворены и все ограничения по использованию электрической энергии с 2018 года сняты. Таджикистан считается горной страной и 93% территории страны составляют горы и горные районы, поэтому в некоторых отдаленных районах от центра могут возникать ограничения в использовании электрической энергии. На сегодняшний день одним из основных задач для населенных пунктов, наиболее удаленных от центра, является задача использования возобновляемых источников энергии в частности электрической энергии [1].
Из 527 млрд кВт часов гидроэнергетических ресурсов порядка 184,4 млрд кВт часов это возобновляемые источники электрической энергии, что на сегодня освоено очень мало, всего построено порядка 287 малых ГЭС, но приняты решения о строительстве малых ГЭС до 2030
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
года в количестве 900 шт. Солнечная энергетика в республике на сегодняшний день считается развивающейся ветвью энергетической отрасли страны. Целю данной статьи является, показать, как можно обеспечить тепловой энергией одного здания Института энергетики Таджикистана (ИЭТ) в районе Кушониён от солнечной энергии [2].
Электромеханический корпус ИЭТ-а состоит из 14 лаборатории, 5 лекционных аудитории, спортивного и актового зала общей площадью 1204 м2. При использовании электрических индивидуальных отопительных приборов, для каждого помещения и других приемников (освещения и лабораторные стенды) общая нагрузка корпуса будет приблизительно равна 105000 Вт=105 кВт. Если учесть, что для отопления 1м2 по нормативным требованиям и природным условиям Бохтарского района полагается 30 Вт/м2, то
Собщ= Б * Рудельн= 1204*30=36120 Вт. (1)
где: S - общая площадь корпуса в м , Рудельн- удельная мощность отопления, Вт/м .
Тогда мощность корпуса без учета осветительных приборов и лабораторных установок будет равна 36120 Вт. Стоимость 1 кВт/ч электроэнергий для коммерческих потребителей равна 0,22 сомони на февраль 2019 года. Потребляемая энергия за одну смену, при использовании индивидуальных отопительных (электрических) приборов определяется по выражению:
Ссмена= ^мена * РтаХ= 8 * 36120 = 288960 Вт.час (2)
где: ^мена- время продолжения одной учебной смены, Ртах-максимальная нагрузка индивидуальных отопительных приборов в Вт.
Определяем стоимость электроэнергии в электромеханическом корпусе ИЭТ, используемую за одну смену по выражению:
Qээ=tсм * Мтариф= 288,96 * 0,22 = 63,58 сомони (3)
где: ^м- время продолжительности учебной смены, Мтариф- льготная стоимость электроэнергии за кВт/ч для коммерческих (бюджетных) потребителей равный 0,22 сомони на февраль 2019 года.
При централизованном отоплении всего корпуса исходя из вышеупомянутых требований, если учесть, что для одного квадратного метра нужна минимум 30 Вт электроэнергии, что позволит установить электрический котел мощностью 36 кВт и запитать все помещении от данного источника тепловой энергии [3].
Подключения электрического котла к источнику питания предлагается в двух вариантах: 1. От источника автономного питания -солнечной электрической станции (СЭС). 2. От двух источников, централизованного электроснабжения и СЭС по схеме промежуточной подпитки. Схема размещения помещений первого и второго этажа учебного электромеханического корпуса приведены на рис 1 и 2 соответственно, а поперечный разрез здания приведен на рис. 3.
Impact Factor: SJIF 2019 - 5.11
2020 - 5.497 ISI 2019-0.172
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
279
- н n' h N N ь * к. fu fu -
1 1 1 1 Л i i
и 1 v ч 1 4 щ 1 }
1 1 1 1 1 1 1 1 \ 1 1
Hh lw 1- 1 kA W W k 4 H V- ум —\ HHHh I-Ь p. W P 4 w w
Рис. 2. Схема размещения помещений второго этажа учебного корпуса ИЭТ
Рис. 3. Поперечный разрез здания электромеханического корпуса ИЭТ
Как упоминалась выше, общая площадь корпуса в двух этажах составляет 1204 м2. В качестве эксперимента для размещения котельной выбирается одно из помещений -1 (рис.3) первого этажа площадью 14,75 м2. Котел устанавливается в этом помещении и в этом же месте снимаются показания, при включении котла напрямую к солнечным панелям.
Первая схема подключения котла, осуществляется только от СЭС и в случае пасмурной погоды, что характерно в зимний период мощность такой схемы будет намного меньше и ее КПД будет отставать от расчетного [4].
Второй вариант подключения котла, осуществляется с использованием промежуточного трубчатого электронагревателя (ТЭН), подключенным к сети централизованного электроснабжения.
Рис. 4. План расположения электро-котельной
Схемы вариантов подключения котла к источнику питания приведены на рис 4. Из приведенных рисунков видно, что для электро-отопления электромеханическом корпуса, достаточно установить два электрических котла с мощностью одиночных трубчатых электронагревателей 3 кВт и общей мощностью одного котла 6х3=18 кВт.
Рис. 5. Аксонометрическая схема электро-котельной
Таким образом, устанавливается два электрических котла: одна из которых подключена к электрической энергии солнечного преобразователя, а другая к источнику городской электрической энергии. При этом в пасмурные дни котел будет питаться от городского электрического питания, а в хорошие солнечные дни второй котел будет питаться от солнечных преобразователей. Надо отметить, что в пасмурные дни температура воды для отопления может составить не более 45 градусов, а в солнечные дни 55-60 градусов [5,6].
Выводы
1. В условиях Таджикистана где в году более 300 солнечных дней, в наиболее удаленных от центра горных районах, в школах и высших учебных заведениях, а также в медицинских учреждениях для отопления лучше всего использовать солнечную энергию в комплексе с электрической энергией.
2. После тепловой изоляции здания Электромеханического факультета Института энергетики Таджикистана для теплоснабжения можно использовать преобразователь солнечной энергии в электрическую мощностью 15,5 кВт, взамен 18 кВт что имеется в расположение этого института.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Доля солнечной энергетики в мировой генерации к 2050 г достигнет 30-50%. RenEn [Электронный ресурс]. - URL: http://renen.ru/the-share-of-solar-energy-in-the-world-generation-by-2050-will-reach-30-50 (дата обращения 20.02.2023).
2. Болотов А.В. Технология возобновляемой энергии. Потенциал перспективы освоения неисчерпаемых энергий и возобновляемых энергетических ресурсов. Энергетика, телекоммуникации и высшее образование в современных условиях: Труды 5-й МНТК -Алматы -2006.-С.153-156.
3. Друзь Н., Борисова Н., Асанкулова А., Раджабов И., Захидов Р., Таджиев У. Положение дел по использованию возобновляемых источников энергии в Центральной Азии. Перспективы их использования и потребности в подготовке кадров. / ОБЗОР/. - ЮНЕСКО.-Алмата: - 2010 - 144 с.
4. Динесенко Г.И. Возобновляемые источники энергии. Киев.1984.
5. Иванов-Холодный Г.С. Проблемы солнечно-земной физики и исследования ионосферы. // Успехи физических наук, 1988, т,155, вып.1,с.162.
6. Абдурахмонов А.Я., Зувайдуллоев Ф.З., Одинаев Н.Х. Использование солнечной энергии в Таджикистане. Материалы 8 НПК «Молодеж в поиках дружбы». Таджикистан-Бохтар, 2017. Стр. 178-182.
