Науково-технічні основи використання сонячної енергії в системах теплопостачання - Автореферат

Серед різних напрямків впровадження НВДЕ використання сонячної енергії для теплопостачання займає провідне місце з огляду на постійне зростання вартості копального палива, сприятливі кліматичні умови, що дозволяють створювати такі системи в будь-якому місці країни, наявність кваліфікованих кадрів, ресурсної та технологічної бази і досвід опрацювання значної кількості експериментальних обєктів, які мають прийнятні терміни окупності. Дослідження, проведені дисертантом, виконані за завданнями ДКНТ СРСР та ДКНТП України, Держбуду СРСР та Держбуду України і Держкоменергозбереження України в рамках державних програм по використанню НВДЕ в народному господарстві: завдання 01 програми ДКНТ СРСР 0.01.08 “Створити і впровадити сонячні, геотермальні, вітрові установки та обладнання для виробництва тепла і електроенергії”, у 1986-1990р. - завдання 04 підпрограми РН.01.17Ц, програми РН.Ц.001, затвердженої Постановою Совміну УРСР від 11.07.86р. В рамках виконання завдань цих програм підготовлено більш ніж 30 звітів по НДР на результатах яких базується дисертаційна робота, серед яких найважливіші за останні роки наступні: Провести аналіз стану розвитку систем сонячного теплопостачання в Україні і зробити пропозиції щодо їх використання у теплопостачанні обєктів агропромислового комплексу (1996р., № ДР 0195V022472); Розробка розділів Програми державної підтримки розвитку нетрадиційних і відновлювальних джерел енергії (1997р., № ДР 0197V 013718); Провести дослідження, розробити технічні рішення і рекомендації щодо проектування, монтажу та експлуатації систем сонячного теплопостачання (1998р., № ДР 0195V 022043). Мета роботи - розробка і науково-технічні обгрунтування нормативно-методичної бази ефективного впровадження сонячної енергії в системи теплопостачання обєктів масового будівництва для зменшення витрат палива і забруднюючих викидів, яке базується на поєднанні засобів математичного і фізичного моделювання для виконання і узагальнення порівняльних розрахунків систем та обладнання, аналізу впливу окремих чинників та оптимізації техніко-економічних показників. Порівняння цих результатів з розрахунком за даними “типового року” показали, що жоден із розглянутих методів осереднення не може використовуватися для розрахунків довгострокових характеристик систем з похибкою менше 10%, яка досягається використанням "типового року".В дисертаційній роботі розроблені і теоретично обгрунтовані науково-технічні і методичні засади розробки і проектування ефективних ССТ, що дозволяє розвязати значну прикладну проблему - використання сонячної енергії в системах теплопостачання для зменшення витрат палива енергетичними системами окремих обєктів та їх комплексів і зниження забруднення і викидів в навколишнє середовище. Отримані результати базуються на виконанні повного циклу розробки: аналіз існуючого стану - технічне рішення - створення математичної моделі та виконання досліджень на моделях - експериментальне проектування та будівництво - натурні дослідження та дослідна експлуатація - розробка типових проектів та нормативно-методичної бази. На основі аналізу статистичних характеристик просторово-часового розподілу інтенсивності СР показано, що Україну можна розділити на 3 зони, і для кожної зони визначен пункт-представник, для котрого значення величин кліматичних параметрів не більше ніж на 10% відрізняються від значень будь-якого іншого пункту цієї зони і не перевищують відносну похибку опублікованих середніх величин кліматичних даних. Для найбільш поширених типів ССТ - установок сонячного гарячого водопостачання з природною і примусовою циркуляцією, із дублюючими джерелами енергії і без них, сонячно-паливних і сонячно-електричних котелень, а також сонячно-теплонасосних установок, у т.ч. із сезонним акумулюванням теплоти - розроблені математичні моделі, які слугували для дослідження впливу схемних рішень, режимів роботи і параметрів основного устаткування ССТ на їхню продуктивність, що дозволило суттєво скоротити терміни досліджень і витрати на отримання результатів. У цих моделях відомі аналітичні описи процесів перетворення сонячної енергії в теплову в СК і теплопередачі в елементах устаткування систем сформульовані в термінах e-NTU-методу, що дозволило зменшити кількість змінних параметрів і спростити моделі.