Угол наклона коллектора к горизонту 60°

21.09.06г. 24389,34 25538,04 11487,64 0,9 13 1 Зап 46,8 45,0 1,8

22.09.06г. 31058,76 32204,67 14483,76 0,9 12,5 1 Зап

23.09.06г. 16242,03 16940,28 7684,393 0,55 14,8 1 Зап

24.09.06г. 31101,82 32241,78 14499,4 0,9 14,8 1 Зап

25.09.06г. 26543,63 27553,64 12403,37 0,8 16,1 1 Зап

Угол наклона коллектора к горизонту 45°

26.09.06г. 19116,36 20766,24 9354,24 0,6 10,9 1 Сев 48,8 45,0 3,8

27.09.06г. 23255,64 25175,88 11319,48 0,7 9,3 1 Сев

28.09.06г. 25412,4 27463,32 12362,76 0,75 13,3 1 Ю

29.09.06г. 27633,24 29815,2 13413,56 0,8 12,7 1 Ю

30.09.06г. 11483,64 12571,92 5666,904 0,4 12,8 1 Сев

Угол наклона коллектора к горизонту 30°

1.10.06г. 8352,72 9740,16 4420,861 0,3 11,2 1 Сев 52,5 45,1 7,4

2.10.06г. 8334,72 9718,56 4366,839 0,3 9,8 1 Ю

3.10.06г. 11628 13469,76 6096,512 0,4 12,6 1 Ю

4.10.06г. 11607,48 13442,4 6042,414 0,4 12,6 2 Ю

5.10.06г. 8282,52 9653,76 4357,362 0,3 13,6 2 Ю

Угол наклона коллектора к горизонту 15°

6.10.06г. 11234,66 13938,54 6301,839 0,4 11,1 2 Ю 55,4 45,0 10,4

7.10.06г. 14366,33 17736,7 7986,455 0,5 10,3 1 Ю

8.10.06г. 11181,63 13869,9 6257,857 0,4 11 0

9.10.06г. 5254,411 6594,447 2941,915 0,2 11 0

10.10.06г. 6642,361 7769,688 3482,931 0,25 9,8 1 Вос

Рис. 6 наглядно показывает, сколько энергии потерялось бы при установке коллектора с этими же характеристиками на крыше здания. При этом для замкнутого контура теплоносителя потребовался бы расход энергии на циркуляционный насос. Линия на рис. 6 «Эффективность коллектора с учетом отраженной энергии, %» показывает реальное значение тепловой эффективности этого коллектора.

Как видно из табл. 8 и рис. 6, при угле наклона коллектора в 15° выигрыш КПД составляет 10,4%, а это очень существенно при собственном КПД коллектора в 45%.

Рис. 8. Экономический эффект от установки коллектора на стене, руб./м2

Стоимость солнечной энергии в зависимости от широты положения отображает график на рис. 6. Стоимость рассчитана при всех равных условиях: угол наклона коллектора – 30°; коэффициент ориентация плоскости коллектора – южная; коэффициент отражения стены - 0,7; средний коэффициент ясности атмосферы – 0,65. При учете всех местных условий возможно снижение стоимости. Эффект от установки коллектора на стене очевиден, к примеру в Московской области (55° с.ш.), даст экономический эффект 650 руб./м2 (см. рис. 8.).

Основные выводы:

1.Подтверждено, что при использовании солнечной энергии, как самой экологически безопасной и универсальной, легко преобразуемой в другие виды энергии, повышение эффективности гелиосистем отопления и охлаждения зданий связано с необходимостью совершенствования гелиотехнического оборудования в сочетании с оптимальными архитектурно-техническими решениями, направленными на сокращение тепловых потерь и на соответствующее снижение потребности в энергии, а также на использование конструкций самого здания для улавливания солнечной энергии. Использование экологичных возобновляющихся первичных источников не приводит к выбросу в атмосферу дополнительного тепла.

2.На основании анализа существующих методик расчета поступающей солнечной энергии в диссертационной работе разработан алгоритм расчета, отличающийся простотой, который можно рекомендовать для практических расчетов. Эффективность разработанного алгоритма подтверждена экспериментально.

3.Выявлены зависимости тепловой эффективности коллектора от различных факторов, как зависимых, так и независимых от человека. В частности, зависимым является угол наклона коллектора к горизонту и отражательные способности стены, а независимыми – наружная температура воздуха, коэффициент ясности атмосферы и скорости ветра.

4.Предложено уравнение для вычисления оптимального угла наклона поверхности, ориентированной на юг в любой точке северного полушария, в любой день года. Математически определен и подтвержден экспериментально оптимальный угол наклона коллектора к горизонту для условий исследования.

5.Обоснована экологическая и экономическая эффективность солнечных коллекторов как локальных источников энергии; оценена степень влияния конструкций здания на количество поступающей на наклонную поверхность солнечной энергии; разработаны рекомендации по интеграции плоских солнечных коллекторов в системы комплексного теплоснабжения зданий с учетом полученных экспериментальных зависимостей.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1.Рахнов О.Е., Воронин А.И. «Инженерные аспекты децентрализованного теплоснабжения на основе солнечной энергии». Материалы VI региональной конференции «Вузовская наука – Северо-Кавказскому региону». Том второй. Общественные науки. Ставрополь: СевКавГТУ, 2003, с.175.

2.Рахнов О.Е., Воронин А.И. «Анализ эффективности использования солнечной энергии в Ставропольском крае». Материалы XXXIII научно-технической конференции по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ за 2003год. Том первый. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки. Ставрополь: СевКавГТУ, 2004, с. 115.

3.Рахнов О.Е. «Исследование эффективности работы плоского солнечного коллектора». Материалы VI региональной научно-практической конференции «Вузовская наука: из настоящего в будущее» 21-24 апреля 2005г – Кисловодск: изд-во филиала СевКавГТУ в г. Кисловодске, 2005, с.166.

4.Рахнов О.Е. «О перспективах использования коллекторов солнечной энергии (КСЭ) в московском регионе». Научно-технический журнал «Вестник МГСУ», №4, 2007, с.111.

5.Рахнов О.Е. «Геоэкологическая эффективность от использования солнечной энергии». Сб. «IV-е Денисовские чтения» М.МГСУ. 2008 г., с.218