ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА
RENEWABLE ENERGY
ш
СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
SOLAR ENERGY
Статья поступила в редакцию 09.10.14. Ред. рег. № 2105
The article has entered in publishing office 09.10.14. Ed. reg. No. 2105
УДК 658.264:621.577
АНАЛИЗ СИСТЕМЫ СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ С ЭКСЕРГОЭКОНОМИЧЕСКОЙ ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ
P.A. Амерханов1, A.C. Кириченко1, В.П. Снисаренко
2
'Кубанский государственный аграрный университет 350044 Краснодар, ул. Калинина, д. 13 E-mail: energyksau@mail.ru; kir89ann@mail.com 2ООО «Аква-Юг» 350901 Краснодар, ул. Российская, д. 63 Тел.: +79180327373, e-mail: sbasil@inbox.ru
Заключение совета рецензентов: 15.10.14 Заключение совета экспертов: 20.10.14 Принято к публикации: 25.10.14
Проведен анализ с эксергоэкономической точки зрения способов экономии энергетических ресурсов в быту, производственных процессах промышленного и сельскохозяйственного производства. Приведены особенности эксергоэкономической оптимизации системы, использующей возобновляемые источники энергии. Приведено распределение потоков эксергии в солнечном коллекторе и тепловом насосе, оценена их энергетическая эффективность.
Ключевые слова: энергетические ресурсы, экономия, солнечные системы теплоснабжения, тепловые насосы, эксергия, эк-сергоэкономический анализ, оптимизация, возобновляемые источники энергии, энергетическая установка, плотность потока энергии, солнечная радиация, энергетическая эффективность, коэффициент преобразования.
ANALYSIS OF SYSTEM OF SOLAR HEAT SUPPLY WITH EXERGOECONOMIC POINT OF VIEW AT USE OF HEATING PUMPS
R.A. Amerkhanov1, A.S. Kirichenko1, V.P. Snisarenko2
'Kuban State Agrarian University 13 Kalinin ave., Krasnodar, 350044, Russia E-mail: energyksau@mail.ru 2Ltd Company "Akva-Yug" 63 Rossiyskaya str., Krasnodar, 350901, Russia Tel.: +79180327373, e-mail: sbasil@inbox.ru
Referred: 15.10.14 Expertise: 20.10.14 Accepted: 25.10.14
There was carried out the analysis with exergoeconomic point of view of ways of economy of energetic resources in household use, production processes of industrial and agricultural production. There were cited the peculiarities of exergoeconomic optimization of a system using renewable sources of energy. There was cited the distribution of exergy flows in solar collector and heating pump, there was assessed their energetic effectiveness.
Keywords: energetic resources, economy, solar system of heat supply, heating pumps, exergy, exergoeconomic analysis, optimization, renewable energy sources, energetic installations, density of energy flow, solar radiation, energetic effectiveness, coefficient of transformation.
№ 18 (158) Международный научный журнал
Роберт Александрович Амерханов Robert Aleksandrovich Amerkhanov
Сведения об авторе: профессор кафедры электротехники, теплотехники и возобновляемых источников энергии КубГАУ, д-р техн. наук. Заслуженный работник высшей школы РФ, почетный работник высшего профессионального образования РФ, почетный работник по науке и технике РФ, награжден орденом Почета.
Профессиональный опыт: 53 года работы в вузе.
Область научных интересов: энергосбережение естественных ресурсов при использовании нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в агропромышленном комплексе.
Публикации: около 370.
Author information: professor of the chair of electric technology, heat technology and renewable sources of energy Kuban State Agrarian University, Doctor of technical sciences. Honored worker of the RF Higher school, Deserved worker of Higher professional education of the RF, Deserved Worker of Science and Technology of the RF. Honored Order.
Professional experience: 53 years of university work.
Main research interests: energy saving of natural resources under usage of non-traditional and renewable sources of energy in agro industrial complex.
Publications: about 370.
Анна Сергеевна
Кириченко Anna Sergeevna Kirichenko
Сведения об авторе: аспирант КубГАУ.
Основной круг научных интересов: энергосбережение естественных ресурсов при использовании нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в агропромышленном комплексе.
Публикации: около 15.
Author information: Kuban State Agrarian University, postgraduate.
Main research interests: energy saving of natural resources under usage of non-traditional and renewable sources of energy in agro industrial complex.
Publications: about 15.
Василий Павлович Снисаренко Vasily Pavlovich Snisarenko
Сведения об авторе: главный инженер ООО «Аква-ЮГ».
Область научных интересов:
энергосбережение естественных ресурсов при использовании нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в агропромышленном комплексе.
Author information: "Aqua-JUG", ^ef engineer.
Main research interests: energy saving of natural resources under usage of non-traditional and renewable sources of energy in agro industrial complex.
Одной из наиболее актуальных проблем современности является экономия энергетических ресурсов как в быту, так и в производственных процессах. Причиной тому явились существующие тенденции истощения топливно-энергетических ресурсов, роста затрат на производство энергии и глобальные экологические проблемы [1-4].
Энергосберегающие технологии позволяют использовать полученную энергию с максимальной эффективностью. Одним из эффективных средств экономии топливных ресурсов и защиты окружающей среды является широкое использование солнечных систем теплоснабжения, которые с наименьшими потерями дают возможность в комплексе решать острые проблемы энергоснабжения, энергосбережения и охраны окружающей среды, применение в таких системах тепловых насосов позволяет в полной мере использовать энергию возобновляемых источников и низкопотенциальных выбросов теплоты предприятий [4].
Очевидно, что важнейшая цель производителя энергии заключается в получении максимальной прибыли, при этом, если общественными институтами не предприняты соответствующие меры, то производитель не планирует никаких затрат на охрану окружающей среды и не учитывает их в цене производимой энергии. Потребители энергии также платят меньшую цену, поскольку в нее не включены затраты по энергосбережению, на охрану окружающей среды или на преодоление последствий воздействия на окружающую среду.
Однако практически во всех развитых странах формируются и реализуются программы развития возобновляемой энергетики [5, 6], причем интерес к этой проблеме тесно связывается с экологией, осознанием того факта, что быстрый экспоненциальный рост негативного антропогенного воздействия на окружающую среду ведет к существенному ухудшению условий обитания человека. Поддержание этой среды в нормальном состоянии становится одной из приори-
№ 18 (158) Международный научный журнал
тетных целей жизнедеятельности общества. В этих условиях прежние узкоэкономические оценки различных направлений развития техники, технологии хозяйствования становятся явно недостаточными, так как не учитывают социальные и экологические аспекты.
При проектировании и оптимизации современных солнечных теплонасосных систем необходимо учитывать множество технических и других видов ограничений. Это указывает на большую сложность внутренних и внешних связей в теплонасосных системах и тенденции к дальнейшему их усложнению. Отсюда следует возрастание значимости технико-экономических исследований по определению оптимальных параметров и структуры теплонасосных установок, вида технологической схемы и профиля оборудования на стадиях проектной разработки. При этом даже частичное решение этой проблемы за счет приближения выбранных характеристик к оптимальным обеспечивает, как показывают многочисленные исследования, высокий экономический эффект и, что немаловажно, повышает надежность системы [7].
Существуют разные методы оценки эффективности теплоэнергетических технологий на основе различных коэффициентов, показателей и т.д., которые не всегда имеют ясный физический смысл и неприменимы для сравнения показателей эффективности технологий разных видов.
Продолжительное время для оценки эффективности в энергетике применялись методы термодинамического анализа. Одним из недостатков показателей эффективности данного метода является то, что термодинамические потери, которые являются наибольшими, учитываются совместно с потерями механическими, гидро- и аэродинамическими, химическими потерями через тепловую изоляцию, с затратами энергии на собственные нужды и др. Это ведет к прогрессирующей ошибке и, как следствие, низкой объективности полученных результатов [8].
В отличие от ранее применявшихся методов термодинамического анализа, в предлагаемом к рассмотрению эксергоэкономическом методе учитывается не только количество, но и качество потоков энергии, что ставит этот метод на первое место по своей объективности [9].
Особенностью эксергоэкономического метода является универсальность, это объясняется тем, что использование эксергии позволяет оценить запасы и потоки энергии всех видов, входящих в баланс любой энерготехнологической системы, посредством единого критерия эффективности. Этому методу присуща также простота и наглядность способов анализа и расчета. Эксергоэкономический метод показывает связь между эксергетическими и технико-экономическими характеристиками системы. Применение эксергии, учитывая ее связь с экономикой, позволяет сравнительно просто и однозначно решить еще один важный вопрос - выбор критерия эффективности при оценке и оптимизации систем с использованием возобновляемых источников энергии.
Расчет при эксергоэкономическом методе разделяется на две составляющие: эксергетическую (определение потоков эксергии) и экономическую (оценка стоимости этих потоков).
Эксергетический метод состоит в том, чтобы определить не только количество поступающей, преобразующейся, передающейся потребителю и теряющейся в теплоэнергетической установке энергии, но и ценность ее.
Эксергия вещества в замкнутом объеме с термодинамическими параметрами и, £, Т, р и V определяется соотношением [10]
«V =(U - U 0)-Т0 (S - S0) +р0 (V - V).
(1)
где ^ - удельная (на единицу м
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.