Обоснование эффективности использования солнечной энергии в Липецкой области

1.

1
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра жилищно-коммунального хозяйства
Направление 08.04.01 «Строительство»
Программа «Техническая эксплуатация и реконструкция
сооружений»
зданий и
Магистерская диссертация на тему:
«Обоснование эффективности использования солнечной энергии в Липецкой
области»
Выполнил: магистрант гр. мТЭЗ-201
Гавриленко Д.Д.
Научный руководитель: к.т.н, доц.
Ишков А.Н.

2.

2
Цели и задачи исследования
Обоснование эффективности использования солнечной энергии в климатических
условиях Липецкой области.
Задачи
Рассмотреть базовые варианты использования солнечной энергии, актуальные на сегодняшний день;
Проанализировать преобразование солнечной радиации в другие виды энергии посредством мировой
практики;
Провести анализ территории Липецкой области на количество солнечного ресурса, которым
располагает регион;
Разработать алгоритм внедрения солнечных систем в МКД;
Сформировать методику по подбору коллекторов для МКД и ИЖС;
Обосновать экономическую целесообразность использования солнечной энергии в климатических
условиях Липецкой области посредством проведения расчета.
Объектом исследования являются вопросы эффективности использования солнечной энергии
в многоквартирном жилом доме, расположенного по адресу: Липецкая область, город Липецк.

3.

Основные технические аспекты использования солнечной
энергии
Использование
солнечной
энергии
Пассивное
Активное
Пассивные
солнечные
здания
Солнечные
системы
Солнечные
коллекторы
Электрическая
энергия
Плоские
Тепло
Вакуумные
Солнечные
тепловые
электростанции
Солнечные
системы
горячего
водоснабжения
Солнечные
системы ГВС и
поддержки
отопления
3

4.

4
Запасы мировых энергетических ресурсов
Энергетические запасы природных ископаемых
Расход запасов нефти и газа
1 Растущее потребление нефти, 4,46 млрд. т/год с 2010 года
2 Потребление нефти 3,32 млрд. т/год
3 Растущее потребление природного газа, 2,9 билн. m³/год с 2010 года
4 Потребление природного газа 2,3 билн. m³/год
b Верхняя граница запасов природного газа
d Нижняя граница запасов нефти, a Верхняя граница запасов нефти
c Нижняя граница запасов природного газа
ERгаз Энергетические запасы природного газа в билн. m³
ERмасло Энергетические запасы нефти в млрд. т ROE (1998)
Оценка известных месторождений нефти и газа показывает, что
при существующих объёмах добычи их хватит на следующий
период времени:
нефти до 2050 года
природного газа до 2065 года

5.

Исследование потенциала солнечной энергии на
территории Липецкой области
Сегодня в любой точке Липецкой области
можно эффективно использовать солнечную
энергию.
Годовое поступление солнечной радиации
составляет от 1500 до 1560 МДж/м2.
Среднее значение поступления солнечной
инсоляции по месяцам показано на графике.
Оптимальный угол наклона коллектора
для Липецкой области определяется по
таблице.
Солнечная
инсоляция,
кВт*ч/м2
Оптимальный угол наклона
коллектора, °
Январь
1,87
66
Февраль
3,14
59
Март
4,21
47
Апрель
4,38
30
Май
5,43
17
Июнь
5,54
11
Июль
5,47
13
Август
5,03
26
Сентябрь
3,68
40
Октябрь
2,60
54
Ноябрь
1,82
64
Декабрь
1,55
68
Среднее за год
3,73
41,1
5

6.

8
Исходные данные для расчета солнечных коллекторов в
системе ГВС
Тип коллектора
Исходные данные
Плоские
Достоинства
Недостатки
простота конструкции;
хорошая производительность в регионах с теплым
климатом;
многоквартирный жилой
дом
возможность установки под любым углом при
наличии приспособлений для изменения угла наклона;
Месторасположение объекта
г. Липецк
низкая цена;
способны улавливать рассеянное и прямое солнечное
излучение;
Общая площадь дома, м2
3 011,40
особенно выгодны, если их применение запланировано
еще на стадии проектирования. Срок службы у
качественных изделий составляет 50 лет.
Объект исследования
Общее количество помещений
(квартир), ед.
80
Количество жителей дома, ед.
117
Температура водопроводной
воды, ͦ С
Тип коллекторов
Расчетный месяц (месяц с
наибольшей суммарной
солнечной радиацией)
способность самоочищаться от снега и инея;
Вакуумные
5
Плоские одностекольные
июнь
низкие теплопотери;
способность работать при температуре до -30⁰С;
эффективная производительность в течение всего
светового дня;
хорошая работоспособность в областях с умеренным и
холодным климатом;
низкая парусность, обоснованная способностью
трубчатых систем пропускать сквозь себя воздушные
массы;
возможность производства
теплоносителя;
высокой
температуры
несмотря на первоначально высокую стоимость,
трубчатые коллекторы быстрее окупаются. Имеют
большой срок эксплуатации.
высокие теплопотери;
большой вес;
высокая парусность при
расположении панелей под
углом к горизонту;
ограничения
в
производительности
при
перепадах температуры
более
40°С.
не способна к самоочистке
от
снега, льда, инея;
высокая стоимость;
конструктивно трубчатая
конструкция
имеет
ограниченную апертурную
поверхность.

7.

Основные показатели полученные в ходе расчета
солнечной системы
Единицы
измерения
Показатель
ГДж/сутки
4,53
Σqпад
МДж/сутки
32,7
КПД установки