Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Повышение эффективности гелиосистем теплоснабжения дискретной ориентацией солнечных коллекторов

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Повышение эффективности гелиосистем теплоснабжения дискретной ориентацией солнечных коллекторов"

iqq/j'iHicTEPCTBO освим укратки

1 п j щно-франк iвськил дерпавния техн

ТЕХН1ЧККЙ ун1верситет нафти 1 газу

На праваз рукопису

скерх олексанцра сергпвна

тдшааия вфеятнвносп пшосистем теплопостачання

ДИСКРЕТНОЙ ОР1СНТАЦ1С» СОНЯЧНИХ КОЛЕНТОР1В

Спец1аяьи1сть 11.СЮ.11 -Охороиа нввкагагяього сврекоЕпца та родЮнапьнв викорлстання пряродяиж ресурс!в

Автореферат дпсертац1! на эдобуття паукового ступеия кендидата тета1чнлх наук

1вано-Франк1вськ - 1994

Дясартац!ею е рукоане.

Робота виконана у Державному наукава-досл!дному ¡нститут! сан1тарно! техв1ки та оОладнання буд!вель 1 споруд.

Науковий кер1вник: кандидат техн1чннх наук,

старший науковий сп1вро01тник Остапущенко Павло Григорович.

Оф1ц1йн1 опоненти: I. доктор техн1чних наук, професор

К1с1ль 1гор Степанович,

2. кандидат техн1чнет наук, доцент Гр1нченко Дмитро Никитович.

Пров1дна орган1зац!я: УкраТнсъкв деряавне науково-вирооничв

об'еднання "Енергопрогрес", Шдприемство "Льв1вОРГРЕС", м.Льв(в.

Захист в1дбудеться -/3- Ов _1994 р. о год. на

зас!данн{ спец1ал1зовано! ради Д.09.02.02 в 1вано-Франк}вському державному техн!чному ун!верситет1 нафти I газу за адресов: 284018, Укра!на, мЛвано-Фраяк1вськ, вул. Карпатська, 15.

3 дисертац!ею мохна ознайомитися в б10л!отец1 1вано-Франк1в-ського державного техн{чного ун!вврситвту нафти газу за.адресов; 284018, Укра1на, мЛвано-0ранк1вськ, вул. Карпатська, 15.

Автореферат роз1сланий

УЗ' Ж _1994 р.

Вчеаий секретер

спец1ал1зовано! вченоТ ради . Л«»-«—г—^—- Навро'цький БЛ.

загалэна характеристика робот» i

Актуалыпсть тем. Роль енергетики в розвитку сусШльства б шгоначальною. Вдосковалення виробничих ароцес!в, покращення ком-фортност! побуту лэдини передбачае зростання енергоспогтвання. Ос-танн!м часом текши витрат ввдобувних енергеткчнкх ресурс!в так.1, Е5Ч.0 записи деягак з них обчислаэться тиьки десяткл1ттяют. Кр1м того, розвиток промисловост1 Щ31Ш1В до поруиення 1спувчо1 в ирттрод1 р 1ваоваги 1 питания захисту навколжзього середовкда дута загост-ршося. Тому актузльнкм е питания пряскореного розвитку альтерпа-тивнкх дяерел енергп, серэд яюп одним з перспектквши ввггиеться застосувапня енергП Сонця. '

Укра1иа це дергава, яка т!лькя чзстково забезпечена власшаа енергонос1ями. а б1льи1сть иуспть Пягортуватк. Для економ1чно1 та пол1тично1 безпекн 1Я потрЮво иатя власяу енергеткчну базу, основой яко! ноге стати I енерг1я нотраднц1йилх дгерел. На дзпхй час 'частка в!дновлдааннх даерея у загадынжу виробгаггв 1 енергН о краш! становить маЛгз 3 в1дсотет. В кайбутньсну !1 треба зб1ль-иувати, виходячн хоча би з того, по екош5и1чЕо розвзпг/т 1 крз1ня передбачавть упе в 2000 роц) до 7...8 3 р1чж>1 суш споетвгшш еперг 11 компенсувати альтерзатшяззи £гзрзлег£1 ензрг! I, а клШат Укра1нл е для цього спряятлнЕкм.

Шдвгазеипя ефектквпост 1 гсл1оскстем теплопостачаютя с складо-воо частивоо напряму 5.21.04 "Нетрадашйн! дозрела енергп, втшо-чавчи С0ПЯЧН1. в1тров1 та електрэхнмчн1" ЛЮТ У1фаИш, зг1дпо э пкш впкозувалася дисертащя. В робот 1 спстклаткзавазпй досз1д вл-готрлстазня соиячнях енергеткчкта установок, зокрг;;а у тешгапоста-Ч2ЕШ1 гггла, комунальши та щкаЕсгозяз Шдпрпаетв. обгруптсвол! та по дез 1 рзальн1 рекоцзндацп впроЕгдазкзя декретного способу ор1сятецИ сонячнта колсйтор1в. со пздз до роосщззшш каянгвостей засгосувеншз ивзышпотеЕц1£Еого тонга гзл1оспстсм. Робота как екожиМчзв та еавргозбвр1ггяла спрегуванш.

Йзукоз1 доал]д™е1гзя прозздазсь в (Встэтут! ЕЯД1СТ, на кгфодр! тепдогззопостачааня та вэитшвзш Дергжпого уШвзрсятету "1ьв1в-ська под1техв1ка" та на Централен Ш баз1 вщзоСшкого обслугопу-ВЗЕЕЯ УПрЗВЛ1ЕЯЯ Г-ЗПсТрЗЛЬШЕ ЕС^ГОПРОВОДШ "ДруЯЗа" (ТЕПС-р

йзуглво-внробаичэ п}дяраекство "Треаспретад 1121 "Еругба").

3

Мета роботи -■ розробкз науково методичних основ вдосконалвн ня технолог1чних прийом!в 1нтелсиф)кац) i використання сонячно] енерг!) гел)осистемами, яка бэзусться на принцип) дискретно» opl-ентац) 1 сонячних колектор|в. Задач) лосл!дження:

сформулювання принцип iв ! вироблення науково обгрунтованих критерпе вибору вих!дних даних для теоретичних досл!джеиь подход ' кешш сонячно 1 рад|ацП на гел)околектори;

розробка методики 1 алгоритму розрахунку надходжешш сонячно ( евергП на колектори при íx дискретна ор1ентац11;

визначення методолог 1чних принцип 1в вибору оптималышх ршень просторового розм1щення колектора та проведения тсоретичних дос л!ДЕ8Нь при р1зних вар1антах його ор1ентацП;

експериментальне п1дтвердквшш теоретичних принцип i в оптим1за ЦП дискретного ор1ентування приймач!в сонячно! еноргП;

розробка принцип 1в визначення доЩльност! використання диск ратного способу ор1ентацИ колектор1в у випадках ц1лор!чно! 1 се зонно! експлуатац! 1 гелЮсистем;

розробка методики визначення оптимальних кут!в просторового половення колектора при щоденному, щом1сячному, поквартальному, сезонному 1 т.п. коректуванн1 його ор)ентацП;

вивчепня впливу затIнення колектор1в один одним при розташу ванн! 1х на площин! обмеяених розм1р1в на роботу Шло! системи.

Методи вир!шення поставлених задач. Поставлен 1 задвч1 вир1ше н1 на баз1 теоретичних та натурних досл)дкень ) з застосуванням метод 1 в математично! статистики та обчислювзльяо/ тмн)ки. Об'ек-том досл!д»ень обрано практично вс1 perlони бвропи та колишнього СРСР (В1д 35° до 60° пн.ш.). Особлива увага зверталась на можли BOCTl використання запрбпонованнх метод1в на територП Укра/ни, а таков сус1дн1х з нею кра1н. Иаукова новизна роботи.

1. Застосований новий п!дх1д до вир1шення задач1 шдвищення ефективност1 гелЮсистем теплопостачання за рахунок дискретноt ор1ентаци сонячних колектор1в.

2. Побудована математична модель надходкення сонячно1 енерг i( на колектори р1зно1 просторово! ор1ентац11.

3. Розроблена методика розрахунку дискретного способу орЮнта

4

цП, яка базуеться на принципах максим 1л 1эац 11 надходкення енер-гп сонячного випромшювання на поверхню прийняття гел1околектора.

4. Розроблена методика пор!вняльних досл1джень дискретного способу ор1снтацГ1 колектор1в на спец)ально створен1й випробуваль-н!й досл!дн!й установЩ.

5. Проведено пор1вняння к1лькаразово! ор!ентацП (2. 3, 4 повороти за добу! з! стационарною та стежною ор!ентац1ЕЮ колектора на Сонце та узгодження отриманих результата з досл!дними. Визна-чепа ефективншть дискретного способу ор!ентац11.

6. Розроблена методика розрахунку гелЮсистем теплопостачашш з дискретно ор!ентованими сонячниш колекторами, розтапюваними на м1сцевоот! з географ)чними координатами в1д 35° до 60° пн.ш.. що в1дпов1дають координатам Свропи та б1льшост1 район1в колиинього СРСР, для р1зних перюд1в 1х роботи.

Наукова новизна роботи п!дтвердаена техн 'чшаш розробкагет, за-хкщеними ? авторсышми св!доцтвами на винаходи.

Практична ц!пн1сть роботи полягае у створенн! ефективного методолог !чного п 1 дходу до вибору 1 прийняття ' рацюнальннх р1иень при проектуванн! гел1окомплекс1в, як) мояуть спорудлуватись у кл1-матичних регюнах бвропи 1 колиинього СРСР в менах в1д 35° пн. а. до 60° пн. ш. Ефектнвн1сть реального використання дискретно! ор1ентац11 п1дтвердкена при проведешл натурних досл!д1в на ЦБВО Ш\ "Другйа".

Запропонована методика прийнята при проектуванн1 систем низь-копотенц1йного теплопостачанпя, зокрема 1пститутом ЮИВЗНД1ЕП за-проектована система гарячого водопостачання санатор1ю "Прськнй" в м. Ллт1. Метод дискретно1 ор1ентац!1, який базуеться на викладених засадах, впровадяеннй такоя 1ншими проектпими та експлуатац1йними орган 1зац1ями УкраШи.

Алробац1я роботи. 0сновн1 результати досл1джень, викладен1 у дисертацп, допов)дались на м1жнародних та республ1канських конференциях та сем1нарах: республ1канському сем!нар1 "Використання со-иячно) енергИ в народному господарствI", Ки(в, 1987 р.; науково-виробнич!й нарад) з обм!ну досв!дом "АгрометеоролоПчне забезпе-чення агропромислового комплексу Украизи"; Льв1в, 1.987 р.; реснуб-л1канському сем1нар1 "Проектування, спорудасення та експлуатаЩя установок сонячного теплохолодопостачэння", Ки1в, 1988 р.; респуб-

5

Л1кш2ськ!й иауково-прахтичнШ конференцп "Основы 1 напряшш та доев 1д шасорястайня соиячво I еверги в народному господарств!", Кар«1 (Узбекистан), 19вв р.; сем!нар) молоди* вчених за фахоы "Тешюгазопостачаппя 1 веитшшЩя" Ки1вського 1 нженерно-буд 1 вель-ного 1нституту, Ки1в, 1989 р.; Третьему Хешувсько-Льв1вському екм-поз1уц! на тему "Проблема буд1вництва та 1нженерП середовища", Еегув (Республ1ка Польша). 1993 р.; м1жнародн)й науково-практичн1Й ЕОЕферездП "Проблека 1 шшхи енергозабезпечення Украши", 1вапо-Фраяк1вськ, 1993 р.

Ь'атер 1 ала за темов дясэрггБЦП »допо'в 1 дались також па щор1чних науково-техн1чних конфаренц1кх 1нституту НД1СТ (1986...1990 рр.) та Дершавного уШверсятету "Льв1вська пол1техн1ка" (1991... ...1994 рр.).

Публ1кап1I. За результата:« досл1днень, як1 викладен1 в дисертацП, опубл1ковано 14 роб1т. з них 2 авторськ1 св1доцтва на винаходи.

На.9ажт виносяться так! освоен 1 подожевш--

- доц1льн!сть вибору Юлькост 1 ор1ентац1йних дискретних поворот 1в сонячного колектора протягом доби;

- визначення оптимальних азнмутальних кут!в повороту колектора протягом доби;

- визначення оптимальних кут!в нахилу колектора до горизонту протягом доби;

- пор1впяння надходяення добово) (чл за шиий перюд часу), сонячно! еньрг!I на колектори при певн1й к!лькост1 дискретних ор1-ентзц1й з надходнзнням енергП на колектори з! стацЮнарним та стешим способами 1х ор1ентац1й;

- ув'язка граф1ку надходаення еиергП сонячного випромшввання на колектори з дискретно зм!нною ор1ентац1ею-з граф1ком викорис-тання теплово! енергП р1зними спохивачами;

- визначення сумарноI шющ1 енергоприймально 1 поверхн1 установки з задано» дискретною ор1ентац1бЮ колектор1в.

Обсяг роботи. Дисертац1я складасться з! вступу, 5 роздШв, загальннх висновк1в, списку використано1 л)тератури 1з 115 найме -нувань та додатк1в. Викладена на 152 стор)нках машинописного тексту, враховуючи 4 таблиц1 та 39 рисунк1в.

б

;шст гошти

У встут оОгрунтонана актуальн ють роботи та дана п коротка характеристика.

У першому розд!л! проведений огляд {х>й ¡т в1тчизняних та за кордонних автор!в, присвячених винчению питания шдвищення ефек-тивност1 гелшоистем енергопостачання, який показав, що, не див лячись на шишку к1лькк:т1. доел(джень, 01льш1сть з них спрямован! на вдоекоиаленпн окремих елемеит!» н;л)осистем (сонячного колекто-ра. акумулнтора енергп тощо). Особливо Оагато розроОок вноситься до покращення конструкций самих сонячних колектор1в (матер1алу, форми, способш виготовлення 1 екенлуатацп тощо). Поряд з ткм, мало унаги звертасться на IX ор1снтац!ю. В1дом1 пост1йно стежна орюнтацш сонячного колектора за Сонцем, яка застосовусться, ■перепадаю, у високоиотенц!йних гел юсистемах енергопостачання. У нкзьконотешийних використовусться ф1ксована стац1онарна ор1сн тац!я на швдень з оптинальнин для -даного пер!оду роботи кутом нахилу до горизонту. Денна змша просторового полоиення колектора значно зомьшуи надходяеення сонячно I радкщМ на пловдшу прийнят-тя, хоча внажасться, що затрати на орюитушшня у таких системах не окупаються отриманою киьмстю снсргП. Це справедливо при застосупаши шдомих способт орилггацп з дорогими стегни,« ирист(х>нми. У зв'язку з цим виникла потреба розробки простого та скопом 1Чного способу ор1снтацп сонячних колектор!в на Сонце, яккй при мппмалышх затратах на повороти дозволив би отримати максимально можливу к)льк1сть енергп, яка кадходить на земну поверхшо.

При часткопому (дискретному) орюнтуванн» сонячного колектора нротягом доои кипжють екерп!, яка надходить на пього, майте риша кш.кост! енергП, що падас на пост1йно стеиниЯ колектор, а затрати на орюнтацш при цьому значно мениМ. Але в 1снуюч1Й литератур! иIдсути 1 вIдомоет) про те ск!лыш езме раз1в за добу треба шфеор]снтовувати колектор для отримакня оптимального енергозби-ршшя з одиниц! поверхн!. Тому перед нами поставлене завдашя про-в(!Д(!ШШ досл1дження роботи гел1осистем теплопостачання з дискретно ор1снтованими колекторами, створення математично! модэл1 падход-ження сонячно! рад!аци на площкни зм1ннб! ор1бНтац11, оптлм1з81Мя просторового положения колектора, к1лькост! переор1ентац1й, ув'яз-

7

ка режим 1в надходження та споживання енергП при робот! таких систем, внзначення економ1чно! ефективност! дискретного способу ор1ентацп.

У другому Розд1л! розглянуте питания вихцних параметр!в при розрахунку основного элементу гел1осистеми - совячного колектора.

1нтенсивн1сть рад)ацп на поверхню прийняття сонячного колектора, що ор1ентований у дов!льному напрямку, визпачають за в!домою формулою:

s = s_ сов 1, (1)

де сов i = cos& (з!пф oin5 + совф соэб COST) +

+ sincr 1созЦ1 (etn(p соаб соат-созф sin6) +

«ч

+ sin4i соаб aint ]. (2)

За час 1снування актинометрП проведено багато досл)дкень 1 запрононован1 р!зноман1тн1 формули для подання денного переб!гу рад 1ац11. Анал1з л1тератури показав, що теоретичн! метода для розрахунку рад1ац1йних характеристик, як1 0 виявляли ф1зичну суть процесу, не були знайден), а на практиц) використовуються р1вняння емп1ричного чи нап1вемп1ричного походження. У них використовуються значения сонячпо1 стало!, маси атмосфери i в р1зн)й форм) характеристика прозорост!. Остання. як I ув'язуюч! коеф!ц)енти. в 61 ль-шост! подавться у вигляд1 табличних даних. Тому певний практичний 1нтерес мае розробка методу визначення кореляц1йних залежностей надходження сонячно! рад1ацп в1д в1домих (або тих, що легко зна ходяться) характеристик денного переб1гу Сопця.

При роэрахушах гелЮсистем часто потр1бн! дан) про суми рад1-ац11 при в1дсутност1 хмарност!, так зван! можлив! суми. Для таких розрахунк!в !снуюч1 формули ц1лком достатш, але при подальшому вивченн1 впливу надходження енергп Сонця на по-р!зному ор!ентова Hi поверхн! при оптим!зац1йних задачах дискретноi орюнтацп ними трудно оперувати: На основ 1 статистичних даних багатор!чикк спос тережень, узагальнених у нормативних документах, нами знайден! за лежност1 надходження прямо! сонячно! рад1ац1i на перпендикуляр»! до промешв поверхн1, як! для м!сцевостей з географ1чиими коорди натами 35...60° пн.ш. огшсуються р!внянням:

8

ЕБ. Вт/М2

900 800 700. 600 500 400 300 200 100

•

ч-

У

) V

\

к

>

0.0 0.2 0.4

0.6 0.8 1 Т /Т

Рис.1. Денний перебI г прямо I сонячно) рад)ацП

= 5, ( 1 7

). (3)

Приклад сп1впадання (погоджен-ня) вих1дних точок статистич-них даних 1 знайдено! залекнос-т1 для м1сцевост1 50° пн.ш. по-даний на рис. 1.

Добове надходавння рад1ац11 на поверхню еб склададасться з миттввих надходаинь протягом дня, тобто визначаеться 1нтег-ралом в1д функцИ б в 1нтерваи1 часу в1д сходу (-т^) до заходу (тк) Сонця. Наприклад, для по-тр1йного способу дискретно! ор!ентацП сонячного колектора:

.г

лт + |

-Т

Тк

ат + |

1

2 Б.

( соаб {[соа(Р (соаа

соваг) + в1п?> *

« (а1пос соаЧ^-в!«*

+ бт^ а!пг1 -

- 3(т2-г)соаГ ] +■ в1пв а1п» [ (Т3-Т3+6Т )соаг +

1 1 1 1 к 1 1 г

+ 3 (т^-2) а^г^]} + а1пб [в1п?> (соео^-соаа.,) -

- соаф {в1па совф - в1па )]»( г3 г - т4/4 ) -

6 сов(р-«2) совб + 3 совб {{ соеЛ1 сов?) +

+ з1па1а1пр соаУ))»[2Г11 а1пТк-(тГ

-2)соаТ ]-

а1пб( в1пУГ

[ 2Т соат + (г' -2) а1пт ]} +

Ъ к Ъ .к

+ 3 я1пб (сов-в1па1соа?) совУ^) т*/4 ).

(4)

де э

Э - падходаення енергП на колектор ор1ентоваштй у

трьох напрямках, причому перше 1 останнс (трете) полоташя сгалет-ричн1 в¡дносно п1вдня ( у = у), а друге направлене строго на

9

о

шидонь (vi = Ш. Кут нахилу колектора при такому способ! мае два положения: а - для nofxuoi i тротыл орюнтащй, а — для друго!

(ПШДСШК) I).

Аналог mill рпшяння отримаш для Пниих cnocoöiB opicirrauii со-нячного колсктора: стаЩонярно встановленого, з дпома, чотирма по поротами протягом доои, а також иоспйно с.тежного за Сонцем.

В ТРОТЬОМУ ГОЗД1Л1 [ЮЗрОбЛОНИЙ МСТОЛ IipOCTOpODOI 0ПТИМ13аЦ11

положения окремо взятого к.олектора. Оитималып значения азимуту поворот} кута нахилу а I часу г початку чи кпщя ор1ен.тацп визначають як частков! диферешиали фушец! i добового надходкення сонячно! рад1ацп на нохилу поверхню колсктора:

<э( ¡:г>) а(>:г>) <)()::>)

V —-— О, а «=. - =-о, I = - = О. (!>)

а V ' о а ' ах

Лобове надходження сонячно] рад)ац|1 на поверхню колсктора Су де максимальним. коли не т!льки кожний напрямок i час переорюита ЦП буде оптималышм,але uei нев1Дом| значении купи положения Oy дуть узгоджеш м1к собою. Наприклад, для потршки дискретно i opi снтац| 1 нотр1б1ю розв'язати систему нелппйних ришяш. п чоти{)ма неи1домими:

СЛП'.Л ([, -(, )

VI arc.

arc i -

<.i>n(|i riirift (с — I- ) -!•. i ritfi CKiift (a pa )

OMUl^liiiny (а~.ч) —с.пяУ sin<*> (''fO I

eoiitp Cf>u6 (il-ll j 4- i»i 11 tp itlfi (<: ) iiinW nnr.b ( t> - t,. )

cosV co;j6 (a—a ) ■*■ гЛпф »irii> (с —с. )

>: l(>)

аItitp conß (а/~а ) — сгиф .".¡пЛ (< (X - arctg----

coalр couö 4 r,in9> üin 6 (с-t^)

D I / В' I ДС

T =2 arctg —- -

1 А

де а. Ь, с - коеф1Ц)снти. як! залежать В1д шитого моменту/ часу (однаков1 1ндекси означають один момент часу), а коефщн'.нти л, В, С визначають положения noBopxiii перед ¡числи иереори.-нтацп.

10

град

30 20 10 о,

Л / \ 5=

\ \ / \ Ч ег

\ /I \ k /

} \ V У Ь

/ / \ / \ *

У / \

5 е 1 101 и';

uicam року

Рис.?. Оптимально просторове положении колектора при пот-Р1Й1ПЙ дискроппй оркштацп

Для розв'язку системи нелишних р1внянь був розроблений алгоритм, результати обчяслень за яким для MicueBocTl 50° пн. и. подан i на рис.2, а для терито-pii еврони i колиинього СРСР -на рис.4.

При розрахунках гел!осистем було зверпено увагу, що в облает! опткмальних величин сума енерг i i, яка надходить на коллектор, майке не змшюеться при г; ¡дхиленп i кута положения в!д оптимального. Тому була оптим1-зована робота установки в за-лежност1 в1д сезонност1 роботи. 3 розраховано! к!лькост1-максимального надходження сояячно! енергп, яка може. поступати на noßepxni pi3i;oi ор!ентацП, знайде-н! коефнцснти пфектипност! кожного способу rípicii-rauil (рис.3). Найдоц|льнi тою иизнана нотр i йна дискретна opiciirauiH, яка при мппмальних екеплуатэциших зат ратах дозволне отримати до 9;!... ...9!» % вíд т!с! максимально мож-jiHHoi (jimpiMi, яка надходить на 1ЮСТ1ЙНО стежний колектор.

У четвертому роздШ опису еться доел i дна установка для пе-ршпрки адекватност! математич но! модел! дискретно! opicirranii дiйспому стану. Для цього була \ю:цюпл<ша спегиалыга методика щюиоденпя поришяльних випробу-нань дискретно i стац!онарно нстаноилених колектор:в. При по-

1.0

0.6

0,4

0.2

0.0

=====

/ '

!

i

/

/

Г

N

Рис.3. Коеф!ц!ент ефективност1 N-разовоК дискретно! ор1ентац1! при робот 1 системи протягом

1 - року; 2- л!тнього сезону.

V. град 90

а, град *

40 45 50 55 60 <р. град

2С35 ' 40 4Ъ " ЪЬ "55 " 60 V. град

б)

т, град 25

'' 40 '" 45 50 55 60 Ч>, град

В)

РИС. 4.

Оптимальн) кути положения колектора потр1йно! дискретно! ор!бнтацП для м1сцевос-тей, розташованих м)к 35° та ш.

50° пн.

а) оптимальний азимут повороту колектора;

б) оптимальний кут вахилу до горизонту;

в) оптимальний час пере-ор1ентац!I.

1...12 - М1сяц1 року.

р1внюючтс досл1дженнях р1зних способ1в ор1ентацп була доведена правильн1сть розроблених теоретичних положень оптимальност1 прос-.торового розташування та ефективност1 дискретного способу ор1ента-Ц11 колектор1в. Результата експериыентального досл!дження дали добре погодження з розрахунковими даними (рис.5), що стало основою

12

о

подалыюго вивчення вшшву дискретного ор)ентування колектор1в на роботу гелюсистем в ц]лому.

В п'ятому роздШ розгляда-еться робота гелюсистем тепло-постачання. На основ! стандарт-них граф]к¡в споживання теплово1 енергП проводиться ув'язка )х з графшами надходження енерг!) сонячного випром)шовання в>д ко-лектор)в зм1нно) ор)ентац)1, а також пор!Впяння з аналог¡чними результатами, отримаяими при робот) гелюсистем -)з стационарна^ ми колекторами. Наводиться конк-ретн1 приклади використання дискретного способу орюнтацп, в тому числ1 розглядаеться продук-тившсть системи при взаемному затшенн) колектор)в один одним, економ1чна та еколопчва ефектив-Н1сть впровадженпя дискретного способу ор)ентацП.

921

годинЬ доби

Рис.5. Коеф1ц1ент ефективност! потр1йно! дискретно! ор1еитацП

1 - теоретичний розрахунок;

2 - експериментальн) дан);

3 - час осв1тлення колектора

п)вденно! ор1ентацП;

4 - час сходу (заходу) Сонця.

ЗАГ'АЛЬН I ВИСНОВКИ

'1. Анал1з »оставлено) у дисертац)йн)й робот) проблеми створен-ня простого ] економ)чного способу п1двищеяня ефективност! гелюсистем теплопостачання, показав, що 1снуе практично мало досл1дже-па область гелютехнжи, яка пов'язана з дискретним ор!ентуванням сонячних колектор1в. Дискретне ор)ентування дозволяв розширити рамки сзастосування еколог^чно чистоI сонячно) енергИ у низько- та у деяких випадках середньопотенцшних гелЮсистемах енергопоста-чання ) створити новий напрям ор)ентованих гел)оустановок.

?. На основ1 обробки статистичних матер)ал)в багатор1чних ак-тинометричних спостережень сформульован1 принципи вибору вих1дних даних для теоретичних досл1джень 1 розроблен) кореляц!йн] залеж-ност1 надходження прямо! сонячно) рад)ад]'1 на площини р!зно! ор)-

13

ентацП, як1 ляг^и в основу онтим!зац|йних розрахунк!в гелюсистем.

3. Визначеп! методологии! принципи виОору оптимальних ршень просторового розмПцення сонячного колектора та проведен i теоретич ai досл!дяення, як! дозволяють визначити оптимальну його opieirra ц!с при р!зних дискретних положениях, а також оптимальний час по peopl ентацП з одного дискретного положения на наступне, Оеручи за основу максим¡л!зац!ю к!лькост1 поглинено! енерг!) сонячного випром1нюв^ння.

4. Розроблен1 алгоритм ! програма розрахунку системи нел1 н!йних р!внянь, як! вкзпачашть оптимальн1 просторов! та часов! характеристики дискретно1 ор1снтац!i.

5. На основ! прзведених розрахунк!в оптим1зована к!льк!сть дискретних поворот 1в гелюколектора i встановлено, що на тери тори, яка знаходиться м!ж 35 та 60° пн. ш., найдоп ¡лыпшою с потр!йна дискретна ор1ентац1я, яка дозволяе отримати до 93...95 % енергii Bifl Tleí максимально можливо1, яка надходить на пост1й но стежний за Сонцем приймач сонячноi енерг11.

6. Досл!джен! та знайден) залежност! продуктивной) гелюсис теми в 1д частоти коректування кут!в положения, як! дозволяют!; он тим1зувати роботу системи за м1сяць, квартал, сезон, р1к.

7. Розроблена методика визначения впливу взаемпого розташуван ня та зат!нення дискретно ор!ентованих солячних kojioktopib при розмИценн! ix на площин! обмежених розм!р1в на роботу гелюсистоми.

8. На основ! розроблених теоретичних основ дискретного ор1сн тування створена математична модель роботи гелюсистем теплопос; тачання з1 зм1нноор1ентованими сонячпими колекторами. Поведена ув'язка роботи таюи систем теплоиостачання з работою сноживача, характеристиками об'екту споживання енерг!i, показан i економ!чна та експлуатац1йна переваги дискретного способу ортнтуиашт в ио р1внянн1 з1 стац1онарним, який використовусться для виробництва низькопотенц!йного тепла.

9. Розроблена методика' експериментальних випробувань колекто р1в а р1зною к1льк1стю ор1снтованих положень, в результат! досл1д гзння якоК перев1рена правильн1сть запропонованоi теоретично i штезлатичноI модел! розрахунку гел1осистем з дискретним способом ор1ентац!1 сонячних колектор!в.

10. В результат i вяконано! дасертащяко! рооотя доказано. ср застосування дискретного способу ор1ентацП сонячних колскторю дозволяв на 30...35Ж Шдняти скопомIчпу ефективнЮть система теп-лолостачання за рахунок зменшения на 30..-.40 % площ1 гелюполя при одночасному продовтанн1 терм1ну роботи установки на 15...20 %.

Основний зм1ст дисеотацП одубл1кований в наступних роботах:

.' 1. Шнерх A.C., Щербатюк Б.И. Установка для испытания солнечных коллекторов.//Вестн. Львов, политехнич. ин-тз, N 227: Теплоэнерге-тич. системы и устройства. Львов, 1988, с. 69-70.

2. Шнерх A.C., Щербатюк Б.И. Ориентация гелиоприемников по Солнцу. // Исследование процесса рационального использования топливно-энергетических ресурсов в системах тешгогазоснабжешш и вентиляции. Дец. УкрНИИНТИ N 289 - Ук 88. К.. 1988, с. 14-20.

3. Способ ориентации гелиоустановок на Солнце. / A.C. Шнерх.

A.c. Н 1490398 СССР. Б.И. N 24, 1989.

4. Шнерх A.C., Данылкив Е.И. Эффективность ориентации солнечных коллекторов. // Вестн. Львов, политехнич. ин-та, N 237: Тедло-энергетич. систейы и устройства. Львов, 1989, с. 63-64.

5. Шнерх A.C. Определение прихода прямой солнечной радиации при оптимизационных расчетах гелиосистем.//Строит.материалы, изделия и санит. техника. Вып. 12. К.: Буд]вельник,1989, с. 110-113.

6. Инерх A.C. Усоверэенствовэние гелиосистем за счет ориентации солнечных коллекторов. //Осн. направления и опыт использования солнечной энергии в народном хозяйстве. Карши,1988, с. 86-87.

7. Инерх A.C., Остапущенко П.Г. Оптимизационные расчеты гелиосистем с дискретным способом ориентации солнечных коллекторов. Деп. в УкоНИИНТИ N 935 - Ук 90, 12 с.

8. Система солнечного теплоснабжения. / А.С.Шнерх. Е.П.Легкун,

B.В.Мойсеенко, С.В.Смирнов. A.c. Н 1661548 СССР, Б-И- N 25. 1991.

9. Шнерх О.С., Щербатюк Б..1. Експериментальне досл1дженкя ефективност1 дискретного способу ор1ентац11 сонячних колектор!в.// В1сн. Льв1в. пол1техн1чн. )н-ту, н 266: Теплоенергетич.. система та яристро). Льв1в-„ 1992, с. 81-83.

10. Использование дискретного способа ориентации солнечных коллекторов на территории Украины./А.С.Шнерх, Е.П.Легкун, В.В.Ной- .

15

сеенко и др.. // ВНИИЭСМ. Сер. 10. Промышленность отопительного и санитарно-техшгческого оборудования. М.-К., 1992, с. 35-41.

11. Рабинович Н.Д., Шнерх A.C. Расчет солнечной радиации, падащей на коллектор с изменявшейся ориентацией. // Гелиотехника,

1992, N 3.

12. Еиерх О.С. Сеэонна робота гел1осистем з дискретним ор1сн-туваншш колектор]в.//В1сн. Дера, ун-ту "Льв1вська пол!техн!ка", н 273: Тешгоенергет. систеш? та пристро!. Льв1в, 1993, с. 59-61.

13. Езерх 0. Гел1осясте!.и гарячого водопостачапня будинк1в з дискретно ор1бНтовашшл колекторами. / zeszyty naukowe poiitechni-fcl Rzessowsklej. Kp. 116. BudoNKlictwo i irvzynleria ¡irodowiaka. Z. 21. III Rzeszowsko-Lwowskie Byrapozjun n.t. Problem? budownietwa i inzyhleril srodowiska. Св. II. Inzynieria Srodowiska. Rzeozow,

1993, а. 10T-112.

14. Сзерх О.С. Рейяда робота сезонно! системи гел1отеплопос-тачазЕЯ щлг стЕд1опарл!С 1 за1Еп1й ор1ентац11 колектор1в.// В1сн. Дери, ун-ту "Льв1вська пол1техн1ка": Теплоенергетнч. системи та пристро!. У друц!.

К - кое0)Ц1ент ефзптппзост 1 дискретного способу ор!ентацп соняч них колектор1в; з, б , в - 1нтенсквн1сть пряко! сонячно! рад 1 а ЦП на дов1льну, нерпездккулярлу до сонячннх промен 1 в поверхн) та оп1вдн1, Вт/нг; Ев - добова суиа праго! сонячно! рад1ацп, (Вт'доб)/ мг: 1 -кут пад1шш процент на колектор, град; а - кут нахилу колектора до горизонту, град; б - схилення Сонця. град; т -годошннй кут певноГо шыенту часу, град (рад); т - час заходу чи сходу Сонця, град (рад); <р - географ 1чна иирота м!сцевост1, град; - азимут колектора, град.

0СИ0Ш1 УШВН1 ПОЗНАЧЕННЯ

Дисертант

О.С. Шнерх