X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Солнце каждый день даёт нам бесплатно неограниченное количество энергии. Причём эта энергия практически неисчерпаема. В настоящее время исследованию солнечной энергии уделено больше времени и разработаны новые технологии в области солнечной энергетики. В развитых странах постоянно работают над тем, как поднять эффективность устройств, преобразующих солнечный свет в энергию. Например, Китай мировой лидер по потреблению солнечной энергии, а в США общая площадь установленных солнечных коллекторов 10 миллион квадратных метров. Солнечная энергия даёт возможность экономить, только нужно правильно ею пользоваться. Правильный выбор оборудования позволяет собрать тепла из солнечного света круглогодично. В ясную погоду Солнце «одаривает» каждый квадратный метр мощностью 1.36 кВт/м². То есть, при правильном выборе солнечных коллекторов вполне можно обеспечить отопление частного дома или его горячее водоснабжение. [1]

С приходом весны, с каждым днём, становиться теплее, но, тем не менее, чтобы нагреть воду приходиться использовать электричество, дорогостоящее топливо или сжигать угол и дрова. Ежегодно на нагрев воды для бытовых или других нужд люди тратят значительные денежные средства. Правильное использование солнечных коллекторов сбережёт до 95 % суммарных расходов, затрачиваемых ежегодно на нагрев воды.

На сегодняшний день солнечные коллекторы являются самыми эффективными устройствами по использованию энергии солнца. Коллектор представляет собой устройство, в котором за счёт солнечной энергии нагревается теплоноситель, в качестве которого чаще всего выступает вода. В дальнейшем она может использоваться для бытовых нужд, обогрева помещения или в технологических процессах, а также в производстве.

Простейший солнечный водонагреватель состоит из ряда элементов:

-плита-абсорбер, поглощающая солнечную энергию;

-теплопроводящая система, в которой циркулирует теплоноситель;

-бак-накопитель.

Учитывая, что такое устройство намного проще, чем солнечная батарея, цена солнечного коллектора значительно ниже. В качестве теплоносителя могут использоваться: вода, воздух, масло, антифриз.

На сегодняшний день наибольшего признания и распространения приобрели коллекторы двух типов:

1. Плоские коллекторы.

2. Вакуумированные трубчатые коллекторы.

Рисунок 1. Плоский солнечный коллектор: 1-Крышка; 2-Впускной патрубок; 3-Каркас коллектора; 4-Трубка для жидкости; 5-Изоляция на нижней и боковых стенка х коллектора для снижения теплопотерь; 6-Пластина теплопоглотителя:

Готовый к установке солнечный коллектор представляет собой конструкцию из солнечных панелей, патрубков и теплоизоляции, размещённых в одном корпусе. В некоторых случаях солнечные коллекторы могут оснащаться датчиками температуры жидкости, информация с которых подаётся на единый блок управления движением теплоносителя. Корпус солнечного коллектора должен иметь закрытую переднюю поверхность и крепёжные отверстия или специальные петли. Устанавливать солнечный коллектор на крыше можно несколькими способами. Наиболее простой – использовать для установки коллектора стойки-опоры, которые должны быть заранее смонтированы на кровле. Второй вариант – встроенный в крышу солнечный коллектор. Этот метод установки потребует разработки специального короба для солнечного коллектора, закреплённого между стропилами [3].

Если говорить о ежегодном стабильном повышение цен на тепловую энергию, то установку солнечного коллектора для дома можно считать очень выгодным вложением средств для дальнейшей экономии бюджета.

Плоские солнечные коллекторы обладают наилучшим показателем по соотношению цена и эффективность.

В таблице 1 приведено сопоставление основных характеристик электрического и плоского солнечного коллектора подогрева теплоносителя [3].

Таблица 1- Сопоставление основных характеристик электрического и плоского солнечного коллектора подогрева теплоносителя

Параметры	Электрический водонагреватель	Солнечный водонагреватель
Объем, л.	60-120	140-300
Расходы на содержание в год, рубль	2000-6000	0-1000
Срок службы, лет.	5-8	10-15
Расходы на содержание за 10 лет, тыс. рубль	20-60	до10

Рассмотрим использование солнечных коллекторов в окрестностях г. Канибадам Республика Таджикистан, расположенный на широте 40⁰ и входить в «мировой солнечный пояс земли». В Канибадаме более 280 солнечных дней в году.

Необходимое суточное количество энергии для горячей воды в сельском доме (в семье из 5 человек).

где Q-необходимое количество энергии для солнечных коллекторов; С-удельная теплоёмкость воды; m-масса воды; -конечная температура воды; - начальная температура воды.

В работе [4] приведены значения широтного распределения месячных сумм суммарной солнечной радиации при условии безоблачного неба (табл.).

Таблица. Широтное распределение месячных сумм суммарной солнечной радиации при условии безоблачного неба, кВт*ч/

Широта	650	600	550	500	450
Январь	8,1	20,9	39,1	57,3	77,4	90
Февраль	31,7	47,9	66,1	84,3	104,4	112
Март	91,6	115,4	133,6	151,8	168,2	180
Апрель	159,8	171,0	185,0	198,9	211,0	220
Май	233,0	234,4	241,3	248,1	256,4	260
Июнь	260,2	258,6	259,3	260,0	262,6	263
Июль	250,8	249,6	253,9	258,2	262,0	265
Август	183,6	192,2	204,3	216,4	227,4	239
Сентябрь	105,7	124,9	142,9	160,9	174,3	185
Октябрь	52,3	72,1	93,4	114,7	133,4	149
Ноябрь	15,5	27,6	45,2	62,8	82,2	99
Декабрь	2,3	13,3	30,3	43,2	66,9	87

*-выделенные данные таблицы определены авторами путём экстраполяции графика.

Таким образом, выделенный столбец означает, что за декабрь месяц суммарная солнечная радиация в г. Канибадам составляет . Значение минимальной суточной суммарной солнечной радиации ( Д - количество дней) составляет:

Значение максимальной суточной суммарной солнечной радиации (июль) составляет:

Полученная энергия солнца от солнечного коллектора, при =30 % , составляет:

-декабрь месяц:

- июль месяц:

Определим площадь солнечных коллекторов для указанных месяцев.

-декабрь месяц:

- июль месяц:

Для сельского дома в среднем для бытовых нужд можно выбрать солнечных коллекторов площадью .

Пример использование солнечных коллекторов в сельском доме показан на рисунке 2.

Рисунок 2 - Принцип работы солнечных коллекторов

Представленное оборудование является оптимальным решением проблемы душевых кабин, бассейнов и дачных домов до гостиниц, больниц и больших предприятий) в условиях обеспечения горячей водой, как малых, так и больших потребителей (от сезонного или круглогодичного использования. Но все же, наиболее часто системы нагрева и получения горячей воды от Солнца устанавливают на дачах и в частных загородных домах [5].

Солнечные коллекторы способны обеспечить любой объект нужном количеством энергии и тепла, добывая их экологический чистым путём, и экономя жителям массу денег.

Таким образом, в условиях Таджикистана, с преобладающим количеством солнечных дней, применение солнечных коллекторов – это максимально эффективное и экономически верное решение для получения горячей воды.

Список использованной литературы

https://ru.wikipedia.org/wiki/Солнечный_коллектор

Юлдашев З.Ш. Энергосбережение в потребительских энергетических системах АПК: монография / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, П.С. Панкратов. -СПб.: СПбГАУ, 2012. -125 с. ISBN 978-5-85983-128-9.

Шаймарданов А. А. Использование плоских солнечных коллекторов для отопления на территории Башкортостана // Международный научный журнал «Инновационная наука» №7-8/2016г

Юлдашев М. А. Энергообеспечение сельского дома за счёт использования возобновляемых источников энергии в Республике Таджикистан//VII Международная студенческая электронная научная конференция «Студенческий научный форму-2015». Москва 2015 г.

Юлдашев З.Ш. Показатели энергетической эффективности действующих агроинженерных (технических) систем: монография / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев. -СПб.: СПбГАУ, 2014. -160 с. ISBN 978-5-85983-168-5.

Код для цитирования: Скопировать