CC BY
59УДК 62
Э.Ш. Караев, Л.Н. Горбунова
РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ СОЛНЕЧНОГО
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
В статье даны определения системе солнечного теплоснабжения, солнечного коллектора, рассмотрены основные показатели экономической эффективности гелиосистемы.
Ключевые слова: солнечное отопление, система солнечного теплоснабжения, солнечный коллектор, гелиосистема.
Солнечное отопление является экологически чистым и выгодным средством поддержания тепла. Основные траты приходятся на покупку и установку соответствующего оборудования. К минусам использования солнечного отопления в российских условиях можно отнести то, что на данный момент в большинстве регионов оно не способно полностью удовлетворить потребность в обогреве помещений на протяжении круглого года. Поэтому приходится использовать системы, комбинирующие солнечные коллекторы с другими источниками тепла. Но даже в этом случае затраты на отопление в холодное время года снижаются до 30-50%.
Наибольшим потенциалом в использовании солнечных коллекторов обладают регионы Дальнего Востока (Приморье, Амурская область, Хабаровский край), юг Сибири и Забайкалье, как регионы с наибольшим среднегодовым поступлением солнечного излучения [1].
Системами солнечного теплоснабжения называются системы, использующие в качестве источника тепловой энергии солнечную радиацию. Их характерным отличием от других систем низкотемпературного отопления является применение специального элемента — гелиоприемника, предназначенного для улавливания солнечной радиации и преобразования ее в тепловую энергию.
При конструировании систем теплоснабжения, оснащенных солнечными коллекторами, важной задачей является оценка эффективности работы солнечных коллекторов различного типа в климатических условиях данного региона.
Солнечный коллектор - одна из составляющих частей гелиосистемы, это устройство для сбора солнечной энергии и последующего преобразования её в тепловую энергию [2].
Для оценки экономической эффективности солнечного коллектора применяется следующая методика:
1.Энергия вырабатываемая солнечным коллектором с 1 м2:
„ _ Еинс * Рсп * п Есп - 5
Ринс
где Еинс - энергия солнечного излучения за год, кВт ч/м2, в месте установки солнечных панелей; Рсп - мощность солнечной панели, Вт; п=0,9 - коэффициент, учитывающий потери энергии при передаче и преобразовании; Ринс=1000 Вт/м2 - нормированная мощность солнечного излучения у поверхности Земли.
2. Площадь поверхности, на которой предполагается установить солнечный коллектор:
5 = а*Ь
где а - ширина поверхности; Ь - длина поверхности. З.Площадь солнечного коллектора:
5к = Лк * Вк
где Ак - ширина солнечного коллектора, м; Вк - длина солнечного коллектора, м.
© Караев Э.Ш., Горбунова Л.Н., 2019.
ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2019. № 11-2 (98)
4. Количество солнечных коллекторов, которое возможно установить:
п = 5/5к
Полученное значение всегда округляем в меньшую сторону, так как площадь поверхности ограничена.
5.Годовая выработка энергии солнечными коллекторами:
Е = Есп * п * Sк
6.Капитальные затраты на солнечные коллекторы:
3 = п * Ц
где Ц - цена одного солнечного коллектора с учетом монтажа, руб.
7. Экономия на тепловой энергии в год:
ДР = ЕГОд*к
где к - цена тепловой энергии, в регионе установки солнечных коллекторов.
8.Срок окупаемости солнечных коллекторов, лет:
Ток = З/ДП
где ЛП - годовой прирост чистой прибыли.
При расчете системы солнечного теплоснабжения (ССТ) учитывается круглогодичность их работы.
Теплопроизводительность ССТ за годичный период ее эксплуатации определяется по формуле:
& = / * С
где / - доля полной среднегодовой тепловой нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечной энергии; Q - полная годовая нагрузка теплоснабжения, кВт/ч.
Целесообразность и эффективность применения систем солнечного теплоснабжения зависит от доли тепловой нагрузки (коэффициента замещения), обеспечиваемой за счет солнечной энергии/, и в каждом конкретном случае определяется технико-экономическим расчетом.
Удельная годовая теплопроизводительность ССТ определяется по формуле:
4 =
где ^ - площадь поверхности СК, м2.
Необходимо отметить, что данная методика позволяет не только определить экономический эффект, но и выбрать наиболее экономически выгодного производителя солнечных коллекторов [3].
Оптимальные значения параметров систем солнечного теплоснабжения и области их использования в большой степени зависят от капитальных вложений в эти системы, которые складываются из стоимостей отдельных элементов. В гелиоустановках нестандартным элементом является только солнечный коллектор, на долю которого по различным оценкам может приходиться до 60 % стоимости всей установки. Поэтому экономическая эффективность использования солнечной энергии в системах теплоснабжения во многом определяется стоимостью солнечного коллектора.
Конечно, стоимость капиталовложений в гелиосистему и её монтаж довольно высока. Поэтому на сегодняшний день установка гелиосистемы все еще остается дорогостоящей технологией. Однако, в процессе эксплуатации, система окупит себя, срок окупаемости составляет порядка 7-10 лет [2].
Необходимо отметить, что на все 100 % отказываться от традиционного отопления не стоит. Систему отопления на основе солнечных коллекторов необходимо рассматривать как дополнительный источник тепла. Процент замещения тепловой нагрузки составляет порядка 40 %. Поэтому традиционное отопление (водяное радиаторное или электрический котел) остается в приоритете.
Библиографический список
1.Жуков Г. Ф. Активное использование солнечной энергии, солнечные коллекторы - [Электронный ресурс] -Режим доступа: URL:http://www.bestreferat.ru/referat-215688.html (дата обращения 22.10.2019).
2.Казанджан Б.И. Современные системы солнечного теплоснабжения // Б.И.Казанджан - [Электронный ресурс] - Режим доступа:http://www.rosteplo.ru/Tech-stat/stat (дата обращения 22.10.2019).
3.Мерганов А.М. Методика оценки экономической эффективности солнечных коллектров // А.М.Мерганов -[Электронный ресурс] - Режим доступа^йр://екопот1ка. snauka.ru/2017/07/15167 (дата обращения 22.10.2019).
КАРАЕВ ЭЛНУР ШАМИЛЕВИЧ - магистрант, Дальневосточный государственный аграрный университет, Россия.
ГОРБУНОВА ЛЮДМИЛА НИКОЛАЕВНА - доцент кафедры «Электроэнергетики и электротехники, Дальневосточный государственный аграрный университет, Россия.
