MINISTERSTVO VYSShEGO I SREDNEGO SPETsIALNOGO [601937]

MINISTERSTVO VYSShEGO I SREDNEGO SPETsIALNOGO
OBRAZOVANIYa RESPUBLIKI UZBEKISTAN
TAShKENTSKIY GOSUDARSTVENNYY TEHNIChESKIY UNIVERSITET
IMENI ABU RAYHANA BERUNI

Karshibae v Furkat

VOPROSY ISPOLZOVANI Ya FOTOELEKTRIChESKIH SI STEM V
ENERGOSNABZhEN II ZDANIY

DISSERTATsIYa
na soiskanie stepeni magistra po
spetsialnosti: 5A 310108 – «Teploenergetika »

TAShKENT 201 4 Rabota rassmotrena i
dopuskaetsya k zashchite.
Zav. kaf. «Teploenergetika»
dots. R. P. Babahodzhae v
«___ »_____ 201 4 g.
Nauchnyy rukovoditel:
prof. R. A. Zahidov

2 Soderzhanie

VVEDENIE
Glava 1. OBZOR ISPOLZOVANIYa FOTOELEKTRIChESKIH
SISTEM DLYa ENERGOSNABZhENIYa ZDANIY ……………………………..5
1.1. Shemy fotoelektricheskih sistem dlya energosnabzheniya zdaniy …………5
1.2 Kombinirovanye shemy energosnabzheniya fotoelektricheskimi
sistemami s teplovymi nasosami ………………………………………………..15
GLAVA 2 ANALIZ ISPOLZOVANI Ya FOTOELEKTRIChESKIH
SISTEM V KOMBINATsII S TEPLOVYMI NASOSAMI DLYa
TEPLOSNABZhENIYa ZDANIY …………… ……………………………………18
2.1 Otsenka kombinirovannogo ispolzovaniya teplovyh nasosov
i solnechnyh ustanovok dlya energosnabzheniya zhilyh obektov ……………….18
2.2 Vnedrenie pri novom stroitelstve v sistemah otopleniya
teplovyh nasosov. …………………………………………………………………2 6
GLA VA 3 RASChET FOTOELEKTRIChESKIH SISTEM DLYa
ENERGOSNABZhENIYa ZhILOGO ZDANIYa ……………………………………2 7
3.1 Raschet fotoelektricheskoy sistemy…………………..……… ………….…..29
3.2 Ekonomicheskoe obosnovanie proekta geliosistemy
s fotoelektricheskimi preobrazovatelyami…………….……… ……………………44
3.3 Raschѐt invertora…………………………………………….… ……………… 49
3.4. Ustroystvo zaryada -razryada akkumulyatornyh batarey……… ………………53
ZAKLYuChENIE …………………………………………………………………….60
LITERATURA …………………………………………………..… ………………61

3 VVEDENIE

Aktu alnost temy .
Izuchenie voprosov avtonomnogo energosnabzheniya zhilyh zdani y
priobretaet v usloviyah defitsita organicheskogo topliva i iznosa struktury
bolshoe znachenie kak dlya ustoychivogo razvitiya energetiki, tak i sotsialnoy
politike v respubliki .
Zadacha issledovaniya shem i razrabotki metodiki rascheta parametrov
fotoelektricheskih sistem priobrela v nastoyashchee vremya osobuyu vazhnost v
svyazi s problemami energ osberezheniya, v chastnosti s zadachami umensheniya
poter energii v zhilyh i proizvodstvennyh zd aniyah v elek tro- i teplosetyah .
Dannaya problema kasaetsya takzhe ekonomicheski tselesoobraznogo vybora
oborudovaniya solnechnyh fotoelektricheskih sistem .
V konechnom schete, dlya teplosnabzheniya eta zadacha svoditsya k vyboru
fotoelektricheskih sistem dlya teplonasosnyh ustanovok .
Kak pokazyvaet analiz literatury, zadacha vybora oborudovaniya
fotoelektricheskih sistem kak pri proektirovanii zdaniy tak i osobenno pri
proektirovanii kombinirovannyh solnechnyh teplonasosnyh ustanovok
reshaetsya v nastoyashchee vremya s "zapasom", t.e. parametry pr i takom podhode
vybirayutsya maksimaln ymi, chto ne mozhet ne skazatsya na stoimosti .
Pri etom dolzhny uchityvatsya dinamika izmeneniya temperatur i
potokov solnechnoy insolyatsii , kot orye dlya rayonov s kontinentalnym
klimatom mogut zametno izmenyatsya v techenie dnya i sutok. Pri etom vremya
vyhoda fotoelektricheskih elementov na ustoychivy e rezhimy mozhet byt
odnogo poryadka s periodi chnostyu postupleniya solnechnogo izlucheniya.

Tsel dissertatsii.
Issledovanie i razrabotka metodov rascheta parametrov elementov
fotoelektricheski h sistem dlya energosnabzheniya zdaniy s uchetom vozmozhnosti
ih raboty v kombinirovannom rezhime s teplonasosnymi ustanovkami , kotoraya
opredelyaet ustoychivost energosnabzheniya zhilyh zdaniy, kak individualnogo,
tak mnogokvartirnyh domov .

Zadachi.
1. Sostavlenie met odiki rascheta fotoelektricheskih sistem dlya
individualnogo doma s uchetom ego elektricheskih nagruzok .
2. Opredelenie ekonomicheskoy sostavlyayushchey kombinirovannoy
ustanovki, sostoyashchey iz fotoelektricheskoy sistemy i teplovogo nasosa dlya
energosnabzheniya mnogokvarti rnyh zdaniy.

Prakticheskaya znachimost.
Reshenie et ih zadach pozvolit ispolzovat poluchennuyu metodiku dlya
predvaritelnogo proektirovaniya fotoelektricheskih sistem v
energosnabzhenii zdaniy .

4 Novizna.
Vpervye dlya klimaticheskih usloviy respubliki rassmatrivayut sya
voprosy ekon omicheskoy otsenki fotoelektricheskih sistem v kombinatsii s
teplovymi nasosami dlya sistem energosnabzheniya zdaniy .

Predmet issledovaniya.
Raschet fotoelektricheskih sistem energosnabzheniya zhilyh zdaniy s
uchetom klimaticheskih faktorov (naruzhnoy temp eratury, solnechnoy radiatsii).

Obekt issledovaniya.
Avtonomnye sistemy energosnabzheniya zdaniy.

5 GLAVA 1

OBZOR ISPOLZOVANIYa FOTOELEKTRIChESKIH SISTEM DLYa
ENERGOSNABZhENIYa ZDANIY

1.1. Shemy fotoelektricheskih si stem dlya energosnabzheniya zdaniy

Solnechnye elektrostantsii dlya zdaniy predstavlyayut soboy sistemy,
kotorye funktsioniruyut na baze solnechnyh moduley, vyrabatyvayushchih iz
solnechnoy energii elektricheskuyu. Ispolzovanie takih avtonomnyh sistem
aktualno prakticheski v lyubom meste v bolshey ili menshey stepeni.
Avtonomnye sistemy elektropitaniya s kazhdym godom stanovyatsya vse
populyarnee, tak kak dazhe malye sistemy yavlyayutsya ekonomicheski vygodnym
vlozheniem sredstv.
Sistemy na baze solnechnyh moduley i akkumulyatornyh batare y
ispolzuyutsya tam, gde net vozmozhnosti poluchat elektricheskuyu energiyu
tsentralizovanno. Takie sistemy takzhe nakaplivayut energiyu, poetomu
elektricheskaya energiya est v lyuboe vremya sutok, dazhe nochyu ili v pasmurnuyu
pogodu. Solnechnye elektrostantsii dayut postoya nnyy i peremennyy tok, dlya
polucheniya peremennogo v sostav sistemy dobavlyayut invertor neobhodimoy
moshchnosti.
Gibridy solnechnyh generatorov s prochimi tipami elektrostantsiy po
pravu schitayutsya naibolee effektivnymi. V sisteme mozhno sochetat
dizelnye i solnechny e generatory, vetrovye s solnechnymi ili vse tri tipa
odnovremenno. S pomoshchyu takih ustroystv mozhno obespechit potrebnosti
neskolkih kvartir ili bolshogo osobnyaka.
Solnechnaya elektrostantsiya dlya zdaniy predstavlena v vide polnotsennoy
sistemy, kotoraya sostoit iz treh osnovnyh elementov:
1. Solnechnye moduli. Oni yavlyayutsya osnovoy lyuboy sistemy i vypolnyayut
osnovnuyu funktsiyu – lovyat luchi solntsa. Imenno eti elementy sozdayut
elektricheskuyu energiyu iz solnechnoy. Sushchestvuyut klassifikatsii solnechnyh
moduley soglasno stroe niyu fotoelektricheskih moduley, konstruktivnym
osobennostyam, moshchnosti i tipu funktsionirovaniya. Takzhe oni mogut byt
standartnymi ili razrabotannymi na zakaz, uchityvaya individualnye
chertezhi, potrebnosti zdaniya i solnechnuyu obstanovku regiona.
2. Akkumulyatory . Aktualnost dannogo elementa obyasnyaetsya tem, chto my
ne postoyanno vidim solntse na nebosvode i pryamoy protsess preobrazovaniya
mozhno realizovat ne kruglye sutki. Imenno dlya resheniya etoy problemy v
solnechnoy elektrostantsii prisutstvuyut akkumulyatory, kotory e nakaplivayut
energiyu. V dalneyshem ona ispolzuetsya dlya preobrazovaniya v peremennyy tok.
3. Invertory. Etot element sozdan dlya preobrazovaniya postoyannogo toka v
peremennyy, kotoryy tak neobhodim dlya pitaniya elektricheskih priborov.
Blagodarya invertoru sist emu mozhno primenyat v bytovyh tselyah, dlya aktivatsii
raboty elektricheskih i osvetitelnyh priborov.

6 Fotoelektricheskie paneli ne trebuyut obsluzhivaniya i rasschitany na
rabotu v techenie 25 let. Maksimalno dopustimaya mehanicheskaya nagruzka
fotoelektricheskih panel ey ne dolzhna prevyshat 250 kg/kv.m. Solnechnye
paneli yavlyayutsya glavnoy sostavlyayushchey dlya postroeniya fotoelektricheskih
sistem. Sobirayutsya oni iz otdelnyh solnechnyh elementov, printsip raboty
kotoryh postroen na osnove yavleniya vnutrennego fotoeffekta v
polupro vodnikah, prichem tolshchina poluprovodnika ne prevyshaet 0,25 ÷0,35 mm.
V fotoelektricheskih panelyah pri preobrazovanii solnechnoy energii v
elektricheskuyu ispolzuetsya kremniy s dobavkami drugih elementov,
obrazuyushchih strukturu s r -n-perehodom. Energiya mozhet isp olzovatsya
napryamuyu razlichnymi nagruzkami postoyannogo toka, zapasatsya v
akkumulyatornyh batareyah dlya posleduyushchego ispolzovaniya ili pokrytiya
pikovoy nagruzki, a takzhe preobrazovyvatsya v peremennyy tok napryazheniem
220 Volt dlya pitaniya razlichnoy nagruzki peremennogo toka po GOSTu. Pri
ispolzovanii fotoelekt richeskih sistem v kachestve rezervnyh sistem
pitaniya dlya zdaniy s avtonomnoy sistemoy obogreva, rekomenduetsya
ispolzovat kachestvennye stroitelnye i otdelochnye materialy v zdanii
dlya umensheniya teplopo ter v zdanii i umensheniya nagruzki na avtonomnuyu
sistemu elektropitaniya.
Mozhno vydelit dva tipa fotoelektricheskih sistem: avtonomnye sistemy
i sistemy soedinennye s elektricheskoy setyu. Poslednie otdayut izbytok
elektricheskoy energii v set, kotoraya sluzhi t rezervom v sluchae vozniknoveniya
vnutrennego defitsita elektroenergii. Naprimer, esli ustanovit solnechnye
batarei, sostoyashchih iz dvuh fotoelektricheskih paneley obshchey moshchnostyu 100
vatt i akkumulyatornoy batarei na 100 amper/chasov, to takaya sistema mozhet
vyrabatyvat dostatochnoe kolichestvo energii dlya osveshcheniya pomeshcheniya,
raboty kompyutera i ohrannoy sistemy.
Takim obrazom solnechnye batarei osushchestvlyayut prakticheski
avtonomnoe energosnabzheniya zdaniya, ispolzuya pri etom tolko energiyu
solntsa. V poslednee vremya vse chashche mozhno uvidet zdaniya s podobnymi
sistemami elektrifikatsii. Solnechnye malomoshchnye batarei pozvolyayut ne
zaviset ot tsentralnogo elektrosnabzheniya i polnostyu osvobozhdayut ot
platy za elektroenergiyu. No prezhde chem ustanavlivat solnechnye batarei na
zdanie s tselyu vyrabotki elektrichestva, neobhodimo rasschitat
effektivnost primeneniya dannogo metoda.
Fotoelektricheskie paneli generiruyut elektroenergiyu ne tolko pri
pryamom solnechnom osveshchenii, no dazhe i v pasmurnye dni. Otmetim, chto
otdelka fasada zdaniya s olnechnymi batareyami ne narushaet ventilyatsiyu zdaniya.
S ekonomicheskoy i tehnicheskoy tochki zreniya ochen vygodno ispolzovat
fotoelektricheskie paneli v otdelke zdaniya. Tem bolee, chto sistema na baze
solnechnyh batarey okupaetsya v blizhayshee vremya.
Slozhno predsta vit sovremennoe zhilishche bez elektrobytovyh priborov,
sistem konditsionirovaniya, vodosnabzheniya, otopleniya, kanalizatsii,
elektronnyh sistem bezopasnosti i t. d., sozdayushchih neobhodimyy komfort
zhizni za gorodom. Rabota vse etih sistem napryamuyu svyazana s otsutst viem

7 pereboev v elektrosnabzhenii. Odnako vse chashche zagorodnye doma vozvodyat v
rayonah, udalennyh ot tsentralizovannogo energosnabzheniya. A esli dom i
podklyuchen k tsentralnoy elektroseti, to i togda on ne zastrahovan ot chastyh
otklyucheniy elektroenergii, ee niz kogo kachestva, peregruzki seti, da i prosto
nedostatka elektroenergii, kotorye yavlyayutsya dostatochno rasprostranennymi
yavleniyami na territorii respubliki. Tolko postoyannyy i nezavisimyy
istochnik energosnabzheniya dast Vam garantiyu polnotsennoy i kachestvennoy
zhizni za gorodom, komforta i spokoystviya, tak neobhodimyh gorodskomu
zhitelyu posle suety sovremennyh megapolisov.
V kakih sluchayah luchshe generirovat sobstvennuyu elektroenergiyu, a
kogda luchshe podsoedinitsya k sushchestvuyushchim tsentralizovannym setyam
elektrosnabzhen iya?
Generator sobstvennoy elektroenergii ot vozobnovlyaemyh istochnikov
yavlyaetsya edinstvenno vozmozhnym resheniem, pozvolyayushchim poluchat
trebuemoe kolichestvo elektroenergii vne zavisimosti ot tsentralnogo
elektrosnabzheniya, ne nanosya pri etom vreda okruzhayushchey sr ede. Takoe
reshenie problemy potrebuet opredelennyh vlozheniy sredstv i vremeni, chto
kompensiruetsya nezavisimostyu i garantiey bespereboynoy raboty. Chto
kasaetsya rentabelnosti, po raschetam spetsialistov avtonomnaya sistema
elektrosnabzheniya bolee ekonomicheski tselesoobrazna dlya Vashego zagorodnogo
doma, esli summarnaya moshchnost elektricheskih nagruzok ne prevyshaet
neskolkih kilovatt, a rasstoyanie do mesta podklyucheniya k setyam
tsentralizovannogo elektrosnabzheniya neskolko soten metrov, a takzhe, esli
Vasha mestnost bo gata istochnikami vozobnovlyaemoy energii. Rentabelnost
solnechnyh sistem tem vyshe, chem bolshe solnechnyh dney v dannoy mestnosti,
takoy, naprimer, kak Krym libo vysokogornye plato, raspolozhennye vyshe
zony oblachnosti. Opravdano primenenie solnechnoy elektrost antsii v sluchayah
neobhodimosti obespecheniya bespereboynogo pitaniya takih sistem kak
kompyuternaya set libo ohrannaya signalizatsiya. Zatraty pri podklyuchenii k
setyam tsentralnogo elektrosnabzheniya skladyvayutsya iz sobstvenno stoimosti
podklyucheniya, stoimosti prokla dki linii elektroperedach, variruyushchuyusya v
predelah ot 10 000 do 17 000 dollarov SShA za 1 km, v zavisimosti ot regiona,
a takzhe schetov za potreblyaemuyu elektroenergiyu. Esli zakazchikov neskolko,
to stoimost podklyucheniya i stroitelstva LEP delitsya na chislo z akazchikov,
pri samostoyatelnom zhe podklyuchenii zatraty vesma znachitelny.
Avtonomnaya sistema elektrosnabzheniya pozvolyaet ne platit ni za
podklyuchenie k setyam tsentralizovannogo elektrosnabzheniya, ni za prokladku
LEP. Vashi zatraty na elektrosnabzhenie doma uzhe ne zavisyat ot tsen na
elektroenergiyu, Vy mozhete proizvodit elektroenergiyu po mere
neobhodimosti. Odnako v etom sluchae Vam pridetsya samostoyatelno
proizvodit profilakticheskoe obsluzhivanie i neobhodimyy remont Vashey
avtonomnoy energosistemy (eto bolee otnos itsya k sistemam, soderzhashchim
dizel – ili benzogenerator, kak osnovnoy ili rezervnyy istochnik
elektrosnabzheniya, poskolku fotoelektricheskie batarei trebuyut minimum
obsluzhivaniya). V nastoyashchee vremya stoimost elektroenergii ot seti menshe,

8 chem stoimost elektr oenergii, poluchaemoy ot avtonomnogo istochnika
vozobnovlyaemoy energii, takogo, naprimer, kak Solntse. Odnako, s kazhdym
godom tarify na setevuyu elektroenergiyu rastut, a stoimost elektroenergii
ot avtonomnyh sistem umenshaetsya. K tomu zhe est nadezhda, chto i v nashem
gosudarstve, kak i v bolshinstve evropeyskih stran, Yaponii i SShA budut
prinyaty programmy, podderzhivayushchie «zelenye tehnologii».
Naibolee vysokuyu stoimost iz alternativnyh istochnikov energii
seychas imeyut solnechnye moduli i batarei (3 -7 dollarov za v att). Odnako,
uchityvaya razvitie fiziki poluprovodnikov, mikroelektroniki, progress
nalitso. Uzhe v blizhayshie 3 -5 let tsena solnechnoy elektroenergii snizitsya do
1 dollara za vatt, chto sopostavimo so stoimostyu energii ot vetryanyh
elektrostantsiy, a prognoz na b udushchee eshche bolee optimistichen: solnechnaya
energiya stanet samym deshevym istochnikom vozobnovlyaemoy energii.
Solnechnye moduli i batarei – eto samoe perspektivnoe napravlenie razvitiya
energetiki, tak kak uzhe seychas obladayut vysochayshey nadezhnostyu pri
sravnitel noy prostote sborki i ekspluatatsii. Vybor solnechnyh moduley dlya
sistemy avtonomnogo elektroobespecheniya Vashego doma ne vyzovet
zatrudneniy, poskolku pri analogichnyh tehnicheskih harakteristikah
assortiment ih dostatochno raznoobrazen.
Odin iz samyh novyh neb oskrebov Manhettena, 48 -etazhnyy « Conde Nast
Building @Four Times Square », yavlyaetsya takzhe odnim iz samyh ekologichnyh.
Ego vysota sostavlyaet 264 m, ploshchad – 150 tys. m2. Ofisnoe zdanie nahoditsya
na uglu Brodveya i 42 -y ulitsy.
Zdanie sproektirovano amerikanski mi arhitektorami Robertom Foksom
(Robert Fox) i Bryusom Foulom ( Bruce C. Fowle ), arhitekturnoe byuro « Fox &
Fowle Architects ». Stroitelstvo zdaniya bylo nachato v 1996 godu i zakoncheno v
yanvare 2000 goda.
Ispolzovanie energosberegayushchih meropriyatiy potreboval o bolee
vysokih investitsiy v stroitelstvo, no pri etom obespechilo sushchestvennoe
snizhenie ekspluatatsionnyh rashodov, umenshenie vrednogo vozdeystviya na
okruzhayushchuyu sredu i uluchshenie kachestva mikroklimata. Po pervonachalnym
otsenkam, ekspluatatsionnye rashody v etom zdanii na 15 –20 % nizhe, chem v
podobnyh zdaniyah, postroennyh bez ispolzovaniya energosberegayushchih
meropriyatiy. Period okupaemosti energosberegayushchih meropriyatiy
otsenivaetsya v 6 –10 let. Obshchaya stoimost stroitelstva sostavila $270 mln.
Osnovnye energoeff ektivnye meropriyatiya, ispolzovannye pri
stroitelstve zdaniya
1. Sobstvennaya elektrostantsiya na toplivnyh elementah dlya
elektrosnabzheniya, pobochnyy produkt himicheskoy reaktsii (goryachaya voda)
ispolzuetsya dlya teplosnabzheniya i goryachego vodosnabzheniya
2. Ispolz ovanie fotoelektrichestva dlya elektrosnabzheniya.
3. Absorbtsionnye chillery/nagrevateli s pryamym ispolzovaniem
prirodnogo gaza (direct -fired absorption chiller/heaters).
4. Ispolzovanie glavnym obrazom estestvennogo osveshcheniya.
5. Okna s povyshennymi teplo – i solntsezashchitnymi harakteristikami.

9 6. Ograzhdayushchie konstruktsii s soprotivleniem teploperedache 3,52
m2•°S/Vt.
7. Avtomaticheskoe upravlenie osveshcheniem s datchikami, registri –
ruyushchimi nalichie lyudey v podsobnyh pomeshcheniyah i na lestnichnyh kletkah.
8. Osvetitelnye pribory s malym energopotrebleniem i svetovye
ukazateli na svetodiodah.
9. Nasosy i ventilyatory s reguliruemym elektroprivodom.
Krome energosberezheniya, bolshoe vnimanie udelyalos povysheniyu
kachestva mikroklimata za schet uvelicheniya vozduhoobmena i primeneniya
netoksichnyh materialov.
Proektirovshchiki ispolz uyut sistemnyy podhod, rassmatrivaya zdanie
kak edinuyu sistemu (whole -building approach).
Dlya vybora optimalnyh harakteristik naruzhnyh ograzhdayushchih
konstruktsiy i parametrov sistemy klimatizatsii ispolzovalos
matematicheskoe modelirovanie pri pomoshchi programmnogo paketa «DOE -2.1»,
razrabotannogo Amerikanskim ministerstvom energetiki (Departament of
Energy, DOE). Programmnyy paket «DOE -2.1» pozvolyaet modelirovat
pochasovoe potreblenie energii zdaniem s uchetom uslovi y naruzhnogo klimata
i sravnivat razlichnye sposoby dostizheniya energoeffektivnosti.
Pervonachalnyy zamysel predusmatrival vybor formy zdaniya,
pozvolyayushchey optimalnym obrazom ispolzovat teplopostupleniya s
solnechnoy radiatsiey, odnako v svyazi s ogranichennymi razmerami uchastka,
otvedennogo pod stroitelstvo, ot etogo zamysla prishlos otkazatsya.
Naibolee interesnym elementom zdaniya yavlyaetsya ego sistema
energosnabzheniya.
Zdanie ispolzuet tri vida energii:
– elektricheskuyu energiyu ot gorodskoy elektroseti;
– prirodnyy gaz dlya teplo – i holodosnabzheniya zdaniya, a takzhe dlya
polucheniya elektricheskoy energii, tepla i vody v spetsialnyh
elektrohimicheskih generatorah – toplivnyh elementah;
– solnechnuyu radiatsiyu dlya polucheniya elektricheskoy energii v
fotoelektricheskih panelya h (solnechnyh batareyah), kotorymi oblitsovany
verhnie etazhi zdaniya.
Proizvodstvo energii na meste pozvolyaet snizit poteri pri
transportirovke.
Vstroennye v zdanie fotoelektricheskie paneli pozvolyayut snizit
potrebnosti zdaniya v elektroenergii. Pikovaya moshchnos t fotoelektricheskih
paneley dostigaet 15 kVt. Fotoelektricheskie paneli raspolozheny na verhnih
19 etazhah zdaniya s yuzhnoy i vostochnoy storon (ris. 1.1). Tonkoplenochnye
fotoelektricheskie elementy byli nakleeny na listy zakalennogo stekla i
integrirovany v fas ad mezhdu ryadami okon v vide polos shirinoy 150 sm.
Paneli, integrirovannye v ograzhdayushchie konstruktsii, uvelichivayut
teplozashchitnye harakteristiki ograzhdeniy.
V sistem e klimatizatsii zdaniya mehanicheskaya sistema ventilyatsii
obespechivaet pomeshcheniya naruzhnym vozduhom . Vozduhozabornye ustroystva

10 raspolagayutsya na vysote 24 i 213 m nad urovnem zemli. Sistema ventilyatsii –
s peremennym rashodom pritochnogo vozduha ( VAV ). Rashod pritochnogo
vozduha sostavlyaet 3,66 m3/(ch•m2). Po trebovaniyu arendatorov mozhno
obespechit dopolnit elnuyu ventilyatsiyu 0,9 m3/(ch•m2). Vozduhoobmen v
pomeshcheniyah na 50 % vyshe, chem trebuetsya po amerikanskim normam.
Gazovyy sostav naruzhnogo vozduha, postupayushchego v zdanie,
kontroliruetsya pri pomoshchi gazoanalizatorov, ustanovlennyh v pritochnyh
ustroystvah. Cherez zadannye promezhutki vremeni v naruzhnom vozduhe
otsenivaetsya kontsentratsiya dioksida ugleroda ( CO2, uglekislogo gaza) i oksida
ugleroda ( CO, ugarnogo gaza).
Sistema podachi vozduha v pomeshcheniya – cherez vozduhoraspredeliteli,
ustanovlennye v polu, i s prokladkoy vozduhovodov pod falshpolom
obsluzhivaemogo pomeshcheniya. Tam zhe, pod falshpolom, prokladyvayutsya
elektricheskie kommunikatsii.
Pomeshcheniya so shodnymi trebovaniyami k parametram mikroklimata i
osveshchennosti obedineny v gruppy, chto pozvolyaet tochnee i effektivnee
regulirovat eti parametry, a takzhe umenshit summarnuyu dlinu sistemy
vozduhovodov. Na kazhdom etazhe uroven ventilyatsii mozhet ustanavlivatsya
individualno.
Poluchenie holodnoy i goryachey vody dlya ohlazhdeniya i otopleniya zdaniya
obespechivaetsya absorbtsionnymi chil lerami/nagrevatelyami s pryamym
ispolzovaniem prirodnogo gaza ( direct -fired natural -gas absorption
chiller /heaters ). V otlichie ot kompressornyh ustanovok konditsionirovaniya
vozduha, rabotayushchih na elektricheskoy energii, v dannyh ustanovkah v
kachestve istochnik a energii ispolzuetsya otnositelno deshevyy prirodnyy
gaz. Krome snizheniya zatrat na teplo – i holodosnabzhenie, ispolzovanie
prirodnogo gaza pozvolyaet snizit zagryaznenie vozdushnoy sredy, poskolku v
ustanovkah etogo tipa ne primenyayutsya ozonorazrushayushchie soe dineniya ( CFC i
HCFC ). Proektirovshchiki nazyvayut eti ustanovki «ekologicheski
effektivnymi» (« environmentally efficient »).
Chetyre takih ustanovki raspolagayutsya na 48 etazhe (ris. 1.1). Kazhdaya
ustanovka sostoit iz absorbera, generatora, nasosa i rekuperativnogo
teploobmennika. Ustanovki imeyut raznuyu moshchnost, chto pozvolyaet
ispolzovat ih v razlichnyh kombinatsiyah dlya nailuchshego udovletvoreniya
potrebnostey zdaniya. Ustanovka oborudovaniya teplosnabzheniya
neposredstvenno v zdanii pozvolila snizit poteri, svyazannye s
transportirovkoy energii.
Ustanovka takogo oborudovaniya potrebovala bolee vysokih kapitalnyh
zatrat, odnako ekspluatatsionnye rashody znachitelno snizilis. Period
okupaemosti etih ustanovok sostavlyaet 3 goda.
Dlya upravleniya vsem oborudovaniem klimatizatsii ispolzuetsya
kompyuternaya sistema ( DDC – Direct Digital Control ).

11

Risunok 1.1 Verhnie etazhi zdaniya s integrirovannymi
fotoelektricheskimi panelyami (istochnik www .wirednewyork .com)

Ris. 1.2. Avtonomnaya sistema elektrosnabzheniya na solnechnyh batareyah s
nizkovoltnoy setyu dlya osveshcheniya

12 Osveshchenie i okna Dlya snizheniya zatrat energii i sozdaniya luchshego
psihologicheskogo komforta v zdanii shiroko ispolzovalos estestvennoe
osveshchenie rabochih mest. Dl ya etogo primenyalis okna bolshoy ploshchadi,
vysota kotoryh sostavlyaet 2,1 m pri vysote pomeshcheniy 2,7 m. Odnako pri
bolshoy ploshchadi ostekleniya neobhodimo bylo reshit problemy, svyazannye
so znachitelnymi teplopostupleniyami ot solnechnoy radiatsii, kotorye
uvelich ivayut nagruzku na sistemu klimatizatsii zdaniya v letnee vremya, a takzhe
so znachitelnymi teplopoteryami cherez osteklenie v zimnee vremya. Dlya
resheniya etih problem proektirovshchikami bylo ispolzovano steklo s
povyshennymi teplo – i solntsezashchitnymi harakteristikami , pozvolyayushchee
snizit teplopoteri i teplopostupleniya ot solnechnoy radiatsii, no horosho
propuskayushchee svet vidimogo diapazona. Soprotivlenie teploperedache okon
sostavlyaet 0,59 m2•°S/Vt pri koeffitsiente zateneniya 0,30 i koeffitsiente
svetopropuskaniya 0,40.
Pome shcheniya, raspolozhennye vdol naruzhnogo perimetra zdaniya, ne
prepyatstvuyut estestvennoy osveshchennosti vnutrennego prostranstva. Vsego na
kazhdom etazhe estestvennym obrazom mozhet byt osveshcheno do 25 % ploshchadey.
Vnutrennie pomeshcheniya zdaniya okrashivalis preimushchestv enno v
svetlye tsveta, chto takzhe pozvolilo uluchshit estestvennuyu osveshchennost
rabochih mest za schet otrazheniya sveta.
Dlya umensheniya rashoda energii osvetitelnymi priborami
proektirovshchiki ispolzovali ryad resheniy, povyshayushchih effektivnost
osveshcheniya. Eti reshe niya vklyuchali ustanovku vysokoeffektivnyh
lyuminestsentnyh osvetitelnyh priborov s malym energopotrebleniem i
tsentralizovannym upravleniem, primenenie svetovyh ukazateley na
svetodiodah ( LED ), a takzhe vklyuchenie osveshcheniya v mestah vremennogo
prebyvaniya lyudey (naprimer, na lestnichnyh kletkah) tolko pri ih
prisutstvii. Dlya opredeleniya nalichiya lyudey v etih zonah ispolzuyutsya
datchiki dvizheniya ( motion sensing ).
Pri sozdanii sistemy elektrosnabzheniya na solnechnyh batareyah dlya
zagorodnogo doma, kak i v sluchae s vetro energeticheskimi ustanovkami,
vozmozhny razlichnye varianty. Odna shema avtonomnogo elektrosnabzheniya
mozhet byt postroena s nalichiem nizkovoltnoy seti postoyannogo toka s
napryazheniem 12 V dlya osveshcheniya (ris. 1.2). Pri etom zagorodnyy dom
oboruduetsya dlya osveshch eniya energosberegayushchimi lampami 12 V, a dlya pitaniya
bytovoy tehniki na 220 V ispolzuetsya invertor, podklyuchennyy k
akkumulyatoru. Tsena energosberegayushchih lamp ELS NAPS moshchnostyu 5 Vt na
napryazhenie 12 V (ris. 1.3) sostavlyaet 20 $ [27].
Obychno takie sistemy pr imenyayutsya, esli maksimalnoe rasstoyanie ot
akkumulyatora do samoy dalney podklyuchennoy nagruzki ne prevyshaet 10 –15 m,
a ee moshchnost ne bolee 100 Vt. Pri etom nuzhno sledit za tem, chtoby padenie
napryazheniya pri vseh vklyuchennyh potrebitelyah v samoy dalney toch ke bylo v
predelah dopustimogo (obychno ne bolee 10 %).
Dalneyshee razvitie shemy – vvedenie v nee kontrollera i otkaz ot
nizkovoltnoy seti osveshcheniya – illyustriruet ris. 1.4.

13

Ris. 1.3 . Avtonomnoe obespechenie elektroenergiey zagorodnogo doma ot
solnechn yh moduley i akkumulyatorov

Ris. 1.4. Avtonomnoe obespechenie zagorodnogo doma ot solnechnyh moduley s
vozmozhnostyu pereklyucheniya na tsentralnuyu elektricheskuyu set

14

Kontroller zaryada sluzhit dlya predohraneniya akkumulyatorov ot
izbytochnoy podzaryadk i solnechnoy batareey, a takzhe ot izbytochnoy razryadki v
hode ee ispolzovaniya. Tak kak vse eto otritsatelno vliyaet na
funktsionalnost i sokrashchaet srok sluzhby oborudovaniya. Pri takoy sheme
proizvodimaya elektroenergiya akkumuliruetsya v batareyah i rashoduetsya zatem v
temnoe vremya sutok ili v period slaboy insolyatsii
Sistema dannogo tipa trebuet, chtoby fotoelektricheskoe pole imelo
razmery, obespechivayushchie v period normalnoy insolyatsii kak
neposredstvenno nagruzku rabochego elektricheskogo kontura, tak i podzaryadku
akkumulyatornyh batarey.
Esli zagorodnyy dom podklyuchen k seti tsentralizovannogo
elektrosnabzheniya, to zhelatelno vybrat sistemu elektrosnabzheniya s
fotoelektricheskoy ustanovkoy v kachestve rezerva (ris. 1.4). Pri otklyuchenii
seti ili nedostatochnom setevom naprya zhenii vklyuchaetsya fotoelektricheskaya
ustanovka. Malye rezervnye fotoelektricheskie ustanovki sluzhat dlya
elektrosnabzheniya naibolee vazhnoy nagruzki: osveshchenie, kompyuter i
sredstva svyazi. Bolee krupnye sistemy mogut takzhe snabzhat energiey,
naprimer, holodilni k. Chem bolshe moshchnost, neobhodimaya dlya pitaniya
otvetstvennoy nagruzki, i chem dolshe periody otklyucheniya seti, tem bolshaya
moshchnost fotoelektricheskoy sistemy neobhodima.
Ustroystvo avtomaticheskogo vvoda rezerva (AVR) pozvolyaet pereklyuchit
pitanie obekta pr i otsutstvii solnechnoy energii i polnom razryade
akkumulyatorov na elektroset. Eta zhe shema mozhet funktsionirovat i
naoborot: solnechnyy modul sluzhit rezervnym istochnikom pitaniya. V etom
sluchae AVR pereklyuchaetsya na akkumulyatornye batarei pri potere pitaniya ot
elektroseti.
Kolichestvo vyrabatyvaemoy generatorom elektroenergii zavisit ot
tselogo ryada faktorov, v chastnosti ugla naklona i orientatsii ustanovki.
Kriteriem orientatsii generatora yavlyaetsya azimut.
Ugol naklona – eto ugol mezhdu gorizontalyu i batareey. P ri ustanovke
na skatnoy kryshe ugol naklona zadaetsya skatom krovli. Naibolshee
kolichestvo energii vosprinimaetsya panelyu batarei pri raspolozhenii ee
ploskosti pod pryamym uglom k napravleniyu solnechnyh luchey. Poskolku ugol
padeniya sveta zavisit ot vremeni su tok i goda, orientatsiyu ploskosti batarei
sleduet vypolnyat v sootvetstvii s vysotoy Solntsa v period postupleniya
naibolshego kolichestva solnechnoy energii.
Azimut opisyvaet otklonenie ploskosti solnechnoy batarei ot
napravleniya na yug; esli ploskost batarei orientirovana na yug, to azimut
raven nulyu.
Ustanavlivat solnechnuyu batareyu i opredelyat ee razmery nuzhno tak,
chtoby vozdeystvie dayushchih ten sosednih zdaniy, derevev, liniy
elektroperedachi i t. p. bylo neznachitelnym.

15 1.2. Kombiniro vanye sh emy energosnab zheniya fotoelektricheskimi
sistemami s teplovymi nasosami.

Sistema geotermalnogo teplosnabzheniya vklyuchaet gelioustanovki dlya
obespecheniya goryachego vodosnabzheniya v letniy period, kogda geotermalnye
skvazhiny ne rabotayut, nakaplivaya gidropotentsial. Krome togo, v
tehnologicheskoy sheme ispolzuetsya teplovoy nasos i fotoelektricheskie
moduli.
Strukturnaya shema sistemy geotermalnogo teplosnabzheniya pokazana na ris.
1.5. V nee vhodyat:

– dve geotermalnye skvazhiny (3T, 4T) s obshchim raschetnym debitom 1 718,4
m3/sut. s povysitelnymi nasosami i bakami;

– magistralnye teplovye seti ot skvazhin do TsTP (Du = 150 mm) obshchey
protyazhennostyu 1,6 km;

– tsentralnyy teplovoy punkt teplovoy moshchnostyu 5,28 MVt s
teploobmennym i nasosnym oborudovaniem;

– gelioteplonasosnaya ustanovk a proizvoditelnostyu 8 –20 m3/sut. pri
temperature GVS 55 °S;

– raspredelitelnye teplovye seti diametrom 32 –150 mm obshchey
protyazhennostyu 12 km;

– slivnoy truboprovod obrabotannoy geotermalnoy vody Du = 200 mm, dlinoy
0,465 km;

– nasosnaya stantsiya avariy nogo rasholazhivaniya;

– seti elektrosnabzheniya 10 –0,4 kV;

– transformatornaya podstantsiya 150 kVt;

– ASU sistemy geotermalnogo teplosnabzheniya.

16

Risunok 1.5 Strukturnaya shema geotermalnogo teplosnabzheniya

Risunok 1.6 Shema gelioteplonasosnoy ustanovki
1 – solnechnye kollektory
2 – fotoelektricheskie preobrazovateli (FEP)
3 – draykulery
4 – nasos kontura TN
5 – teplovoy nasos (TN)
6 – nasos TN -teploobmennik
7 – teplovychislitel
8 – rashodomer
9 – termodatchik
10 – teploobmennik TN
11 – nasos kontura teploobm ennika
12 – nasos GVS
13 – bak-akkumulyator
14 – invertor FEP
15 – elektrodvigatel ; 16 – nasos geliokontura

17 Osobennostyu geotermalnyh skvazhin yavlyaetsya snizhenie davleniya na
uste do 3 m vod. st. v otdelnye dni otopitelnogo sezona. Predusmotreny
nasosy s chastotno -reguliruemym privodom, baki razryva strui, pribory
ucheta teplovoy energii. Konstruktsiya skvazhinnogo sborno -razbornogo
pavilona pozvolyaet proizvodit kapitalnyy remont skvazhiny.
Tsentralnyy geotermalnyy teplovoy punkt zaproektirovan v tsentre
tepl ovyh nagruzok. Podklyuchenie sistemy teplosnabzheniya k geotermalnym
skvazhinam vypolneno po nezavisimoy sheme. Raschetnye temperaturnye
grafiki potrebiteley poselka 90 –60 °S opredelyayutsya sushchestvuyushchimi
sistemami otopleniya. Sistema teplosnabzheniya poselka dvuhtru bnaya s
otkrytym vodorazborom na goryachee vodosnabzhenie. Geotermalnaya voda posle
nagreva teplonositelya sistemy teplosnabzheniya poselka postupaet v
teploobmenniki teplits, rabotayushchih s raschetnym temperaturnym grafikom
60–30 °S. Ohlazhdennyy geotermalnyy teplon ositel sbrasyvaetsya v
sushchestvuyushchiy prud.
Predusmotrena nasosnaya stantsiya avariynogo rasholazhivaniya. V zdanii
TsTP pomimo tehnologicheskogo oborudovaniya predusmotreny pomeshcheniya dlya
demonstratsionnogo tsentra tehnologiy ispolzovaniya VIE.
Predusmatrivaetsya sbros obrabotannoy geotermalnoy vody v prud, a na
vtorom – ee obratnaya zakachka. Dlya vosstanovleniya vnutriplastovogo davleniya
mestorozhdeniya v letnee vremya zaproektirovana gelioustanovka dlya goryachego
vodosnabzheniya s teplovymi nasosami «vozduh -voda» dlya nagreva v ody pri
pasmurnoy pogode. Na ris. 1.6 predstavlena shema dannoy gelioteplonasosnoy
ustanovki s fotoelektricheskim privodom nasosov. Solnechnye kollektory
raspolozheny na navese na vysote 3,5 –4,2 m nad zemley. Dlya elektrosnabzheniya
tsirkulyatsionnyh nasosov geliou stanovki zaproektirovany fotoelektricheskie
preobrazovateli ustanovlennoy moshchnostyu 1 kVt.
Pri rabote nad etim proektom resh ayutsya sleduyushchie osnovnye zadachi:
– nadezhnoe obespechenie teplosnabzheniya obektov v usloviyah
peremennogo debita skvazhin;
– kaskadnoe sra batyvanie teplovogo potentsiala geotermalnogo
teplonositelya posledovatelno v sistemah otopleniya zhilyh domov i
dalee v teplitsah;
– vosstanovlenie davleniy skvazhin v mezhotopitelnyy period za schet
raboty na goryachee vodosnabzhenie gelioteplonasosnoy ustanovki ;
– ustoychivoe goryachee vodosnabzhenie v mezhotopitelnyy period ot
kombinirovannoy solnechnoy vodonagrevatelnoy ustanovki s teplovymi
nasosami, ispolzuyushchimi teplo vozduha;
– vydelenie otdelnyh konturov teplosnabzheniya obektov po etazhnosti
i naznacheniyu (tep litsy).

18 GLAVA 2
ANALIZ ISPOLZOVANIE FOTOELEKTRIChESKIH SISTEM V
KOMBINATsII S TEPLOVYMI NASOSAMI DLYa TEPLOSNABZhENIYa
ZDANIY

2.1 Otsenka kombinirovannogo ispolzovaniya teplovyh nasosov i
solnechnyh ustanovok dlya energosnabzheniya zhilyh obektov.

Odnim iz effektivnyh putey ekonomii toplivno -energeticheskih
resursov yavlyaetsya ispolzovanie vozobnovlyaemyh istochnikov energii, i v
pervuyu ochered solnechnoy energii, akkumulirovannoy posredstvom solnechnyh
kollektorov v bake -akkumulyatore. Odnako periodichnost deystv iya i nizkiy
temperaturnyy potentsial etih istochnikov ne pozvolyaet ispolzovat ih
energiyu dlya otopleniya i konditsionirovaniya zdaniy neposredstvenno bez
preobrazovaniy. Teplonasosnye sistemy teplosnabzheniya pozvolyayut povysit
temperaturnyy potentsial solnechno y sistemy i skompensirovat
nesovpadenie po vremeni ih maksimalnoy energoemkosti i pika
teplopotrebleniya. Nezavisimo ot tipa teplovogo nasosa i tipa privoda
kompressora na edinitsu zatrachennogo ishodnogo topliva potrebitel poluchaet
v 1,1 -2,3 raza bolshe t epla, chem pri pryamom szhiganii topliva. Takaya vysokaya
effektivnost ego proizvodstva dostigaetsya tem, chto teplovoy nasos vovlekaet
v poleznoe ispolzovanie nizkopotentsialnoe teplo ot solnechnoy energii v
zhilyh zdaniyah s temperaturoy ot +3 do 400S, kotoroe ne mozhet byt
napryamuyu ispolzovano dlya teplosnabzheniya.
V nastoyashchee vremya v mire rabotaet bolee 20 mln. teplovyh nasosov
razlichnoy moshchnosti – ot neskolkih kilovatt do soten megavatt [1]. V SShA
bolee 30% zhilyh domov oborudovany teplovymi nasosami. V Shvetsii
deystvuet krupnaya ustanovka v g.Stokgolme moshchnostyu 320 MVt, rabotayushchaya
na printsipe otbora tepla vody postupayushchey iz Baltiyskogo morya, v tom chisle
i zimoy ohlazhdaya morskuyu vodu s temperaturoy 40S, ohlazhdaya eѐ do 20S.
Sebestoimost tepla ot etoy ustanov ki na 20% nizhe sebestoimosti tepla,
poluchaemoy ot gazovoy kotelnoy. Obshchee kolichestvo tepla, vyrabatyvaemogo
teplonasosnymi ustanovkami v Shvetsii sostavlyaet okolo 50% neobhodimogo
dlya potrebleniya. V Yaponii predprinimayut znachitelnye usiliya dlya razvitiya
teplonasosnogo teplosnabzheniya, tam ezhegodno prodaetsya 3 mln. teplovyh
nasosov protiv 1 mln. v SShA. V Shveytsarii dlya realizatsii natsionalnoy
programmy energosnabzheniya, predusmatrivayushchey v blizhayshee vremya
troynoe uvelichenie do 2250 GVtch proizvodstva tepla tepl ovymi nasosami
investoram vydelyayutsya znachitelnye dotatsii. V Germanii predostavlyaetsya
samaya krupnaya iz razvityh stran gosudarstvennaya dotatsiya – na 1 kVt teplovoy
moshchnosti zapushchennogo v ekspluatatsiyu teplovogo nasosa vyplachivaetsya 300
evro. I eto pri tom, cht o po proizvodstvu ekonomichnyh individualnyh kotlov
na zhidkom ili gazoobraznom toplive dlya tsentralizovannogo i

19 individualnogo teplosnabzheniya Germaniya zanimaet odno iz pervyh mest v
mire.
Predstavlyaet interes vypolnenie energosnabzheniya zdaniy na osnove
kombinirovannogo primeneniya fotoelektricheskih batarey, solnechnyh
teplovyh kollektorov i teplovyh nasosov.
Na ris.1 pokazana shema sistemy teplosnabzheniya s teplovym nasosom.
Kogda temperatura v akkumulyatore priblizhaetsya k komnatnoy, regulirovanie
temperatury za schet tepla v bake v obychnyh sistemah stanovitsya
nevozmozhnym. V etih usloviyah mozhno zapustit holodilnyy kompressor dlya
perekachki tepla iz akkumulyatora v teploobmennik na linii podachi vody v
pomeshchenie posredstvom pnevmaticheskogo vyklyuchatelya na vyhode re gulyatora
temperatury vody. Kogda temperatura v akkumulyatore nachinaet opuskatsya
nizhe temperatury v teploobmennike, differentsialnyy termovyklyuchatel
prekrashchaet tsirkulyatsiyu cherez bak.
V akkumulyatorah sistem solnechnogo otopleniya temperatura vody v
techenie dnya mozhet povysitsya do 600S. V rezultate otvoda tepla iz
akkumulyatora v techenie nochi eta temperatura mozhet upast do 37,80S v
zavisimosti ot pogodnyh usloviy, razmerov baka -akkumulyatora, temperatury v
pomeshchenii i t.p. Uvelichenie razmerov baka, teplovaya emko st kotorogo
prevyshaet 1 -2 sutochnuyu potrebnost v teple, mozhet okazatsya ekonomicheski
nevygodnym. Pri vklyuchenii v shemu teplovogo nasosa temperaturu v
akkumulyatore mozhno ponizit do 00S i fakticheski udvoit teplovuyu emkost
sistemy.
Vakuumirovannye kollek tory s selektivnymi pokrytiyami pozvolyayut
nagrevat teplonositeli – vodu ili antifriz (dazhe pri bolshih skorostyah
prohozhdeniya teplonositelya po vnutrennim kanalam kollektora) do temperatur
80-900S, chto delaet vozmozhnym primenenie v zhilom dome ne tolko siste my
solnechnogo otopleniya i goryachego vodosnabzheniya, no i sistemy
konditsionirovaniya na osnove, naprimer, adsorbtsionnyh holodilnyh mashin
s hladagentom, imeyushchem podhodyashchuyu temperaturu ispareniya.
Issledovaniya [2] pokazali, chto solnechnyy kollektor, osobenno trub chato –
vakuumirovannyy, mozhet byt ispolzovan pri rabote teplovogo nasosa doma
v kachestve isparitelya, a v bak -akkumulyator mozhet byt pomeshchen
teploobmennik, v kotorom budet proishodit kondensatsiya hladogenta i tem
samym nagrev soderzhimogo baka -akkumulyatora. Dlya raboty kompressora
teplovogo nasosa neobhodima elektricheskaya energiya, istochnikom kotoroy
mogut sluzhit fotoelektricheskie batarei. Pri yarkom solnechnom osveshchenii
solnechnye batarei ploshchadyu do 30 m2 mogut generirovat do 3 kVt
elektricheskoy moshchnosti kotor aya mozhet chastichno idti pitanie kompressora i
bytovogo osveshcheniya, a takzhe na podzaryadku elektrohimicheskih batarey,
ispolzuemyh v nochnoe vremya.
Izvestny razrabotki [3] fotoelektricheskih kollektorov, obedinyayushchie
v odnoy konstruktsii fotoelektricheskie batarei i solnechnye kollektora.
Summarnyy koeffitsient usvoeniya solnechnogo izlucheniya mozhet sostavlyat
55÷60%. Vozmozhnaya konstruktsiya fotoelektricheskogo kollektora mozhet byt

20 vypolnena na osnove steklyannogo trubchato – vakuumirovannogo kollektora, u
kotorogo selektivn oe pokrytie mozhet byt zameneno na kristallicheskoe iz
plenochnyh solnechnyh elementov, s poverhnostyu imeyushchey nizkuyu
izluchatelnuyu sposobnost. V takom fotoelektricheskom kollektore
teplonositel prohodit po vnutrenney trubke. Pri etom imeetsya vozmozhnost
nastila etimi ustanovkami kryshi zhilogo doma, chto znachitelno umenshaet
rashody na ego sooruzhenie. Sleduet otmetit sereznyy konstruktivnyy
nedostatok – nizkiy koeffitsient zapolneniya svetovosprinimayushchey
poverhnostyu ploshchadi kryshi. Eto svyazano s tem, chto slishk om mnogo mesta
zanimayut vakuumirovannye zazory mezhdu vneshney i vnutrenney trubkoy.
Etot nedostatok preodolevaetsya naneseniem na vnutrennyuyu poverhnost
vneshney trubki otrazhayushchego sloya alyuminiya, kotoryy vypolnyaet rol
vstroennogo v kollektor kontsentratora s olnechnogo izlucheniya, napravlyayushchego
k vnutrenney pogloshchayushchey izluchenie trubke dopolnitelnoe kolichestvo
energii. Takoy kontsentrator solnechnogo izlucheniya izolirovan ot vrednogo
vozdeystviya vneshnih faktorov, takih kak pyl i osadki.
Vyshe skazannoe podtverzhda et predstavlennyy na vystavke Intersolar
2009 v Myunhene (Germaniya) proekt energoeffektivnogo zdaniya « SOLARHAUS
50+» kompanii DSTTP pri Frangoferskom institute solnechnyh sistem, v
kotorom v zavisimosti ot stoimosti ego energopotreblenie mozhet
pokryvatsya o t 50 do 100% za schet vozobnovlyaemyh istochnikov energii, v
pervuyu ochered solnechnoy [4]. Po otsenkam nemetskih spetsialistov naibolee
priemlemaya s ekonomicheskoy tochki zreniya velichina godovogo zameshcheniya
teplovoy nagruzki sostavlyaet 60÷70%.
Osnovnymi komponent ami solnechnoy sistemy teplosnabzheniya yavlyayutsya
solnechnye kollektory na kryshe zhilogo doma ploshchadyu ot 30 do 60 m2 i bak –
akkumulyator obemom sootvetstvenno 6000÷10000 litrov v podvale, obem
kotorogo vybiraetsya iz rascheta obespecheniya potrebnostey prozhivayushchih
lyudey v techenie 2 -3 dney. Potrebnosti v elektroenergii dlya zhilogo doma na 3
cheloveka potrebuet ustanovki primerno 30 m2 solnechnyh fotoelektricheskih
moduley s vozmozhnostyu parallelnoy raboty s setyu. Dizaynerskoe reshenie
predusmatrivaet ustanovku PV modul ey na oknah sboku dlya ispolzovaniya v
kachestve zateneniya. Dlya stabilizatsii teplosnabzheniya predusmotreno
podklyuchenie biogazovyh kotlov libo teplonasosnyh ustanovok.
Analogichnye sistemy na osnove trubchato -vakuumirovannyh kollektorov
ustanavlivaet krupnaya fi rma Riomay iz Velikobritanii. V chastnosti imi
byli oborudovany obekty olimpiyskoy derevni v Pekine, pri etom
obespechivalos takzhe konditsionirovanie vozduha v letniy period.
Strany SNG sushchestvenno otstayut v etoy sfere dazhe ot malyh stran,
naprimer v Rossii moshchnost teplonasosnyh ustanovok menshe chem v
Lyuksemburge. Prichin takomu otstavaniyu neskolko:
– iskusstvenno zanizhennaya stoimost topliva, chto delaet proizvodstvo
teplonasosnyh ustanovok nerentabelnym;

21

Ris.2.1. Sistema teplosn abzheniya s teplovym nasosom: TS –
differentsialnyy regulyator temperatury; TS – regulyator temperatury; LC –
regulyator urovnya; ΔTS – differentsialnyy termovyklyuchatel; PS –
pnevmaticheskiy vyklyuchatel; D – ispolnitelnyy mehanizm.

Ris. 2.2. a) termodinamicheskiy tsikl teplovogo nasosa ; b) koeffitsient
preobrazovaniya teplovogo nasosa s porshnevym kompressorom
Nastroen na
temperaturu
0,6 0S Kollektor
V pomeshchenie
Vozvr at vody Kondensator Kompressor Hladagent D
TS
ΔTS
LC TC PS
ΔTS
1-2 szhatie v kompressore
2-3 otvod tepla potrebitelyu
3-4 rasshirenie cherez drossel
4-1 podvod tepla ot nizkopotentsialnogo istochnika 3
4 1 2
ispT

+100S
+ 50S
00S
-100S
-200S Qkond T
S Lkomp
d
Qnsp
Tkond,0S φ

8

6

4

2

0
20 40 60 80 100

22 – otsutstvie razrabotok po teplovym nasosam i, sootvetstvenno, otsutstvie
spetsializirovannogo proizvodstva,
– otsutstvie kakih -libo lgot so storony gosudarstva, stimuliruyushchih bolee
intensivnoe primenenie dannogo vida tehniki.
Sozdanie teplonasosnyh kompressorov i drugih komplektuyushchih trebuet
znachitelnyh sredstv, bolshinstvo firm v Rossii poshli po puti
ispolzovaniya bez kakoy li bo modernizatsii oborudovaniya dlya holodilnyh
mashin sootvetstvuyushchey holodoproizvoditelnosti ili po puti
ispolzovaniya chrezvychayno dorogih importnyh komplektuyushchih [1].
Stoimost teplovyh nasosov, vypuskaemyh v Rossii, sostavlyaet ot 90 do 110
tys. dollarov S ShA pri ego teploproizvoditelnosti 1 Gkal/chas, chto na 40 –
320% nizhe stoimosti zarubezhnyh proizvoditeley.
Parokompressionnyy teplovoy nasos rabotaet sleduyushchim obrazom. V
isparitele freon otbiraet teplo ot teplonositelya sistemy teplosbora
(solnechnogo kollek tora), pri etom isparyayas i v paroobraznom sostoyanii
zasasyvaetsya v kompressor, rabotayushchiy za schet podvodimoy elektroenergii. V
nem par szhimaetsya, v rezultate chego povyshaetsya ego termodinamicheskiy
potentsial. V kondensatore pary freona kondensiruyutsya, polu chennaya im v
isparitele i kompressore energiya vysvobozhdaetsya v vide tepla i peredaetsya
teplonositelyu sistemy otopleniya. Na kazhdyy kilovatt, zatrachennyy na
privod kompressora, v sistemu otopleniya postupaet 2,45 -4 kVt tepla.
V nastoyashchee vremya nekotorye firmy , v chastnosti OAO « INSOLAR –
INVEST » [4], pri proizvodstve sobstvennogo teplonasosnogo oborudovaniya
prisposobili ih k usloviyam, v kotoryh oni rabotayut. Tak, naprimer,
otnoshenie davleniya nagnetaniya k davleniyu vsasyvaniya v porshnevyh
kompressorah holodilnyh ma shin ne dolzhno prevyshat
76
vsas nagn k R PP , a
raznost dolzhna byt
vsas nagn R RR
=11.
V teplovyh nasosah v normalnom rezhime raboty
109
kP , a mozhet
dostigat 15÷17, t.e. ves shatunno -porshnevoy mehanizm, kolenval, maslyanyy
nasos i mehanizm ego privoda rabotayut v zapredelnom rezhime. V itoge, kak
pokazala praktika, resurs raboty holodilnoy tehniki v teplonasosnom
rezhime rezko sokrashchaetsya i sostavlyaet tret resursa polozhennogo pri rabote
v holodilnom rezhime. Dlya modernizatsii us tanavlivayut usilennyy kolenval,
maslonasosnyy privod na porshnevyh kompressorah P -110 i P -220. Shiroko
ispolzuemye parokompressionnye teplovye nasosy razlichayutsya po
termodinamicheskim tsiklam. Naibolshee rasprostranenie poluchili
rabotayushchie po tsiklu Renkina . V tablitse 1 privedeny tehnicheskie
harakteristiki raznyh tipov teplovyh nasosov [5].
Kak vidno iz tabl. 2.1 teplovye nasosy s porshnevymi kompressorami –
maloy moshchnosti do 0,5 Gkal/chas i ispolzuyutsya oni dlya otopleniya zhilyh
zdaniy, nebolshih obektov. Oni imeyut naibolshiy KPD, no menshiy resurs
raboty (do 40000 chasov) i trebuyut bolee kvalifitsirovannogo personala.

23 Tablitsa 2.1
Tip teplovyh
nasosov ATNU -10 NT-300 NT-500, NT -1000,
NT-3000 NT-9000
Tip kompressora Porshnevoy Vintovoy Turbokom –
pressornyy
Teplo proizvoditelnost, tys.kkal
-dlya vody 80S 8,9 300 500,1000,2500 6150
-dlya vody 250S 11 400 800,1600,4000 7500
Potreblyaemaya elektricheskaya moshchnost, kVt
-dlya vody 80S 3,5 90 150,300,630 1250
Ploshchad otaplivaemogo pomeshcheniya (m2) iz rascheta 0,7kVt /m2
-dlya vody 80S 250 500 830,1660,4150 10200
-dlya vody 250S 267 655 1330,2660,6640 12500
Temperatura (kondensatsii) hladagenta
– dlya R142 v 70 80 80 80
– dlya R134a 55 60 60 60
Zapravochnaya massa, kg
– freona 13 430 450,1200,2700 6200
– masla 1,1 40 250,3 20,2700 6200
Massa teplovogo
nasosa 130 4300 9700,15000,22000 60500
Rashody, m3/chas
– goryachey vody 25 25 35,85,140 340
– vody
nizkopotentsial –
nogo istochnika 50 50 70,165,310 810

Teplovye nasosy s vintovymi kompressorami – sredney moshchnosti, do 3
Gkal/ chas. Oni bolee prosty v obsluzhivanii, nadezhny i bolee dostupny dlya
polnoy avtomatizatsii. Ih resurs do kapitalnogo remonta dostigaet 60000 ch.
Turbokompressornye teplovye nasosy imeyut resurs do 100000 chasov, no
imeyut bolshuyu moshchnost 9÷30 Gkal/chas. Pri men shey edinichnoy moshchnosti
ih KPD znachitelno snizhaetsya.
Pri raschetah solnechnyh teplonasosnyh ustanovok v osnovnom bazi –
ruyutsya na uproshchennom opisanii koeffitsienta preobrazovaniya nasosa [1,4].
Kak pokazano na ris. 2.2,a energeticheskiy balans teplovogo nasosa
komp isp kond L Q Q

gde
kondQ – teplo k potrebitelyu,
ispQ
– teplo ot nizkopotentsialnogo istochnika,
kompL
– elektroenergiya na privod kompressora,
Pri etom koeffitsient preobrazovaniya teplovogo n asosa
isp kondkond
kompkond
T TT
LQ

gde
ispT ,
kondT – temperatura ispareniya i kondensatsii hladogenta,
– summarnyy koeffitsient poter teplovogo nasosa (poteri tsikla,
poteri v kompressore, poteri ot neobra timosti pri teploperedache).

24 Detalnaya matematicheskaya model teplovogo nasosa dostatochno slozhna,
poetomu dlya raschetov mozhet byt ispolzovana model, baziruyushchayasya na
raschetah empiricheskih zavisimostey s ispolzovaniem metoda planirovaniya
eksperimenta po gra fikam dlya kompressorov tipa P110, rabotayushchih na
ozonobezopasnom hladone R-134a (ris. 2.2,b) pri rabochem obeme kompressora
0,083m3. Eti grafiki pokazyvayut, chto pri temperature ispareniya hladagenta
ispT
, (uchityvaya temperaturnyy gradient te ploobmennika, nizhe temperatury
teplonositelya na vhode v kollektor na 50S), izmenyayushcheysya v predelah 0÷100S,
i temperature kondensatsii
kondT ravnoy 60÷700S, koeffitsient preobrazovaniya
lezhit v predelah 2÷4, chto yavlyaet sya dostatochno vysokim znacheniem.
Krome togo, effektivnost solnechnogo teplopriemnogo kontura, kotoraya
malo svyazana s velichinoy
kondT , blagodarya umensheniyu temperatury na vhode v
kollektor uvelichivaetsya na 15÷25% po sravneniyu s KPD dvuhko nturnyh
solnechnyh sistem goryachego vodosnabzheniya bez teplovogo nasosa. Obratnoe
polozhitelnoe vozdeystvie zaklyuchaetsya v povyshenii
ispT v teplovom nasose i
uluchshenii za schet etogo termodinamicheskih pokazateley tsikla.
Uchityvaya intensivnyy rost stroitelstva kottedzhey, dlya tehniko –
ekonomicheskoy otsenki vybrano zdanie, otaplivaemoe kombinirovannoy
ustanovkoy s teplovym nasosom i solnechnymi ustanovkami ploshchadyu 250 m2, v
kotorom prozhivayut 7 chelovek. Srednie godovye rashody naseleniya po
tekushchim mesyachnym tarifam v Uzbekistane na goryachee vodosnabzhenie (2,4$ na
odnogo cheloveka) i otoplenie (0,25$ za 1 m2 otaplivaemogo pomeshcheniya) obshchie
godovye zatraty na teplosnabzhenie doma sostavlyayut poryadka CT=950$.
Priobretenie teplovogo nasosa s tehnicheskimi parametrami ATNU -10
oboydetsya potrebitelyu primerno v 1200$. Analiz predlozheniy
solnechnyh ustanovok na rynke Uzbekistana razlichnyh mestnyh
proizvoditeley pokazyvaet, chto ih udelnaya stoimost privedennaya ko vsemu
postavlyaemomu oborudovaniyu, vklyuchaya bak i avtomatiku, kolebletsya ot 250 do
400$/m2.
Eto pozvolyaet pereyti k tehniko -ekonomicheskoy otsenke i vyyavleniyu
oblastey optimalnogo primeneniya solnechnoy teplonasosnoy ustanovki, dlya
chego neobhodimo opredelit kapitalnye zatraty i izderzhki pri
ekspluatatsii d annoy ustanovki
eksp komp e ud H T NcPFk I EC

gde
NE – normativnyy koeffitsient okupaemosti kapitalnyh vlozheniy v god
(prinyat 0,1);
I – norma ekspluatatsionnyh izderzhek kak dolya kapitalnyh
vlozheniy 5%;
udk – privedennaya udelnaya stoimost solnechnoy ustanovki;
F –
ploshchad solnechnyh kollektorov;
P – stoimost teplovogo nasosa;
ec –
stoimost 1 kVtch elektroenergii 0,04$;
kompN – moshchnost kompressora;
ekspT –
chislo chasov ekspluatatsii kompressora v god 2190 pri rabote teplovogo nasosa
6 chasov v sutki.

25

321
00,511,522,533,544,55
30 35 40 45 50 55 60
F,m2C/C T

Ris.2.3. Grafik otnosheniya otnositelnyh godovyh izderzhek
kombinir ovannoy solnechnoy teplonasosnoy ustanovki k zatratam po
traditsionnomu istochniku v zavisimosti ot ploshchadi solnechnyh kollektorov
pri ih udelnoy stoimosti:1 -400$/m2, 2-325$/m2, 3-250$/m2.

26 Na ris. 2.3 priveden grafik izmeneniya otnositelnyh godovyh izderzhek, v
kotorom uchityvaetsya diapazon ploshchadey solnechnyh kollektorov
primenitelno k izmeneniyu usloviy prihoda solnechnoy radiatsii dlya rayonov
respubliki [6].
Ekonomicheskaya effektivnost vnedreniya kombinirovannoy solnechnoy
teplonasosnoy ustanovki vozra staet po napravleniyu k bolee yuzhnym shirotam.
Pri etom stoimost solnechnyh komponentov naibolshim obrazom vliyaet na
srok okupaemosti sistemy teplosnabzheniya. Optimalnyy srok okupaemosti
pri tekushchih tsenah na energoresursy sostavit 12÷15 let.
V tselom, mozhno sdelat vyvod, chto v usloviyah respubliki
kombinirovannoe ispolzovanie teplovyh nasosov i solnechnyh ustanovok
yavlyaetsya perspektivnym v plane energo – i ekonomicheskoy effektivnosti pri
novom stroitelstve zhilyh domov kottedzhnogo tipa.

2.2 Vnedrenie pri no vom stroitelstve v sistemah otopleniya
teplovyh nasosov.

V oblastyah i rayonah, gde sushchestvuet otnositelnyy izbytok
elektroenergii i otnositelnyy nedostatok teploty krayne vygodna
ustanovka teplovyh nasosov. Teplonasosnye ustanovki, ispolzuya
vozobnovlya emuyu nizkopotentsialnuyu energiyu okruzhayushchey sredy i povyshaya
ee potentsial do urovnya, neobhodimogo dlya teplosnabzheniya, zatrachivayut v 3 ÷
7 raz menshe pervichnoy energii, chem pri szhiganii topliva. V tselom za schet
ekonomii na inzhenernyh kommunikatsiyah stoimost k vadratnogo metra v
zdanii, osnashchennom sistemami VIE, primerno na 30 –40 % nizhe, chem v
obychnom dome.
Srednyaya ploshchad kryshi tipichnogo mnogokvartirnogo doma sostavlyaet
1200m2. Esli polovinu etoy ploshchadi pokryt solnechnymi batareyami, to
mozhno poluchit 60 tys. k Vtch energii v god v kazhdom dome dazhe pri tom, esli
oni imeyut KPD tolko 10%. Izbytochnaya energiya mozhet nakaplivatsya za leto
v spetsialnom akkumulyatore, raspolozhennom pod domom, i ispolzovatsya
zimoy.
Stoimost FEP v sostave avtonomnyh energous tanovok ravna na
mirovom rynke $6 /Vt pik s radiusom fotoelementa 2,5 sm na 1 Vt pik. Stoimost
teplovogo nasosa $279tys. za 1Gkal/chas ustanovlennoy moshchnosti
Otopitelnyy period v respublike dlitsya v srednem 3000 chasov.
Dlya srednestatisticheskogo doma potr eblyaetsya teplovaya energiya pri
otaplivaemyh ploshchadyah 1500m2 × 0,43Gkal/m2 ≈ 640 Gkal. Takim obrazom,
dopolnitelnye kapvlozheniya dlya odnogo doma sostavlyayut
$6 × (1200/2)/(3,14×(2,5×10-1 )2) + $279 000 × 640/3000 = ($18 345 + $ 59 520) = $
77 865
V etom slucha e srok okupaemosti s uchetom stoimosti ekonomii elektro – i
teploenergii, chto nenamnogo bolshe pokazateley razvityh stran
$ 77 865/($0,03 × 60000 + $15,5 × 640) = 6,65 let

27 GLAVA 3
RASChET FOTOELEKT RIChESKIH SISTEM DLYa ENERGOSNABZhENIYa
ZhILOGO ZDANIYa

1. Zadaetsya obekt , dlya kotorogo nuzhno rasschitat fotoelektricheskuyu
sistemu, i mesto stroitelstva. Dlya rascheta neobhodimy plany vseh etazhey s
oboznacheniem ploshchadey pomeshcheniy i ih funk tsionalnogo naznacheniya, plan
krovli i/ili prilezhashchey terri torii, na kotoryh budut razmeshcheny solnechnye
batarei;
2. Ukazyvayutsya klimaticheskie usloviya dlya obekta, to est
intensivnosti pryamoy, diffuznoy i summarnoy radiatsii dlya kazhdogo mesyatsa,
shirota mestnosti, maksimalnoe kolichestvo dney bez solntsa;
3. Vybiraetsya shema, po kotoroy budet osushchestvlyatsya
elektrosnabzhenie: avtonomnaya rabota fotoelektricheskoy sistemy, rabota s
generatorom v kachestve dublera, sovmestnaya rabota s setyu;
4. Ukazyvaetsya hozyaystvennoe naznachenie obekta, ego potrebnost v
elektro energii. Naprimer, dl ya zagorodnogo doma osnovnoe potreblenie
energii prihod itsya na vyhodnye dni, v to vremya kak v rabochie dni
vyrabotannaya elektroenergiya mozhet peredavatsya v set. Dlya yuridicheskih
obektov, rabotayushchih pyat dney v nedelyu, naoborot, v vyhodnye dni
vyrabatyvaemaya elektroenergiya mozhet peredavatsya v set ili
akkumulirovatsya. Eti dannye takzhe dolzhny uchityvatsya pri raschete emkosti
akkumulyatornyh batarey.

Raschet osveshcheniya po metodu udelnoy moshchnosti

1. Soglasno SNiP 23 -05-95 «Estestvennoe i iskusstvennoe osveshchenie»
opredelyaetsya trebuemaya osveshchennost E dlya zadannogo pomeshcheniya (tabl . 2.1).
2. Prinimaetsya, chto dlya sozdaniya sredney osveshchennosti 100 lk na kazhdyy
kvadratnyy metr ploshchadi osveshchaemogo pomeshcheniya trebuetsya udelnaya
moshchnost
udR 16 – 20 Vt/m2 pri pryamom osveshchenii lampami nakalivaniya i 6 –
10 Vt/m2 pri pryamom osveshchenii lyuminestsentnymi lampami. Eti raschety
verny pri svetlyh potolkah i stenah. Bolshie znacheniya udelnoy moshchnosti
prinimayutsya dlya pomeshcheniy s menshey ploshchadyu.
3. Nahoditsya udelnaya moshchn ost dlya trebuemogo urovnya osveshchennosti:
100ER Rudtr
ud
, gde E – trebuemaya osveshchennost, v lk.
4. Opredelyaetsya obshchaya trebuemaya moshchnost lamp R tr:
F R Rtr
ud tr
, gde
F – ploshchad pomeshcheniya.
5. Zadaetsya moshchnost ispolzuemoy lampy R lampy.
6. Opredelyaetsya kolichestvo lamp, trebuemoe dlya osveshcheniya pomeshcheniya
(rezultat okruglyaetsya do bolshego tselogo):
lampytr
RRN
.

28 Tablitsa 2.1
Osveshchennost nekotoryh pomeshcheniy.
Naimenovanie pomeshcheniya Naimenshaya
osveshchennost
E, lk
Ploskost , dlya kotoroy
normiruetsya osveshchennost , i ee
vysota ot pola, m Pri
gazorazryadnyh
lampah
Pri lampah
nakalivaniya
Kontory, kabinety, komnaty dlya zanyatiy,
klassy
Konstruktorskie, chertezhnye, kopirovalnye
byuro, pomeshcheniya dlya proektnyh rabot
Chitalnyy zal
Pomeshcheniya dlya zapisi i registratsii
chitateley, spravochnyy otdel
Konferents -zal
Kinoapparatnaya, shchitovaya
Svetokopirovalnaya masterskaya
Prohodnaya
Pomeshchenie dlya otdyha, kulturnogo
obsluzhivaniya, ozhidaniya
Pomeshchenie obshchestvennyh organizatsiy
Foye
Vystavochnyy zal
Otdelenie svyazi i sberbanka
Pomeshchenie dlya programmistov
Kabinety vrachey
Kulinariya
Sportivnyy zal
Aktovyy zal v uchebnom zdanii
Kabinety i komnaty prepodavateley
Rekreatsionnye pomeshcheniya
Komnaty dlya igr
Obedennye zaly
Torgovye zaly univermagov, magazinov gotovogo
platya, belya, obuvi, tkaney, mehovyh izdeliy,
golovnyh uborov, yuvelirnyh, knizhnyh,
kustarno -hudozhestvennyh izdeliy, torgovye
zaly prodovolstvennyh magazinov
Ploshchadki u liftov
Razdevalki v banyah, preddushevye
Moechnye v banyah, dushe vye
Vestibyuli, holly, garderobnye v shkolah i
tsentralnyh gostinitsah
Lestnitsy glavnye v obshchestvennyh zdaniyah
Lestnitsy glavnye v uchrezhdeniyah otdyha i
gostinitsah
Prochie lestnitsy v obshchestvennyh zdaniyah
Shahta lifta
Tehnicheskie etazhi
Kladovye produktov
Cherdak 300

500

300
300

200
75
200

100
150

200

150
200
300
300

200
300
200
200
200

150
200
200
300

150
(75)
G-0,8

G-0,8

G-0,8
G-0,8

G-0,0
G-0,8
G-0,8

G-0,8
G-0,8

G-0,8

G-0,0
G-0,8
G-0,8
G-0,8

G-0,8
G-0,8
G-0,0
G-0,0
G-0,8

G-0,0
G-0,5
G-0,8
G-0,8

G-0,0
G-0,8

29 Raschet osveshcheniya
1. Obektom rascheta budet yavlyatsya zhiloe pomeshchenie – gostinaya chastnogo
doma, ploshchadyu 16 m2. Osveshchennost po tablitse 2.1 E=75 lk dlya lamp
nakalivaniya.
2. Prinimaem, chto udelnaya moshchnost R ud=20 Vt/m2.
3. Udelnaya mo shchnost dlya trebuemogo urovnya osveshcheniya:
151007520100
ER Rudtr
ud
Vt/m2.
4. Obshchaya trebuemaya moshchnost lamp R tr:
240 1615
F R Rtr
ud tr
Vt.
5. Prinimaem k ispolzovaniyu lampy nakalivaniya s R lampy=60 Vt.
6. Trebuemoe kolichestvo lamp:
460240
lampytr
RRN
.

3.1 Raschet fotoelektricheskoy sistemy

Raschet sistemy vklyuchaet sleduyushchie etapy:

1. Opredelenie nagruzki, potreblyaemoy energii i neobhodimoy moshchnosti
invertora.
2. Opredelenie znacheniya emkosti akkumul yatornoy batarei i ih kolichestva.
3. Opredelenie neobhodimogo kolichestva soln echnyh batarey.

Opredelenie energopotrebleniya i moshchnosti invertora.
1.1. Perechislit vsyu nagruzku peremennogo toka s ukazaniem ee
nominalnoy moshchnosti i chisla chasov raboty v nedelyu. Zanesti dannye v
tablitsu 3.1. Umnozhit moshchnost na chislo chasov raboty dlya kazhdo go pribora
i slozhit poluchivshiesya znacheniya dlya opredeleniya summarnoy potreblyaemoy
energii peremennogo toka v nedelyu
perW . Znacheniya moshchnostey nekotoryh
priborov dany v tablitse 3.2. Raschet osveshcheniya byl priveden vyshe.
Neobhodimo umnozhit z nachenie obshchey trebuemoy moshchnosti lamp dlya kazhdogo
pomeshcheniya na chislo chasov raboty i zapisat summarnyy rezultat v tabl . 3.1.

Tablitsa 3.1
Nagruzka peremennogo toka.
№ Nagruzka
peremennogo toka Moshchnost
v Vt × Chasov v
nedelyu = Vt*ch/nedelyu
1 × =
2 × =
3 × =
Vsego =

30 Tablitsa 3.2
Moshchnosti potrebiteley.
№ Potrebitel Moshchnost v Vt
1 Mikrovolnovaya pech 850 – 1500
2 Chaynik 1200 – 1500
3 Holodilnik 230 – 550
4 Posudomoechnaya mashina 2000 – 2500
5 Kofemolka 140 – 220
6 Toster 800 -1500
7 Blender 220 – 700
8 Kuhonnyy kombayn 500 – 800
9
Kofevarka 150 – 3000
(zavisit ot tipa, obema, temperatury
nagreva)
10 Televizor 17 – 300
(zavisit ot modeli i diagonali)
11 Kompyuter 150 – 300
12 Konditsioner 800 – 2500
(zavisit ot rezhima raboty)
13 Pylesos 700 – 2000
14 Fen 1200 – 1800
15 Stiralnaya mashina 700 – 2000
16
Utyug 800 – 2400
(delyatsya na malomoshchnye, sredney i
maksimalnoy moshchnosti)
17 Elektroplita 1200 – 4000
18 Printer 100 – 650
19 Kopirovalnoe ustroystvo 2000 – 5000
20 Faks 130
21 Nasos 250-500
22 Muzykalnyy tsentr 100
23 DVD -pleer 35 – 60
24 Vytyazhka 100 – 150
25 Ventilyator 10 – 60
26 Elektrosushilka 400 – 2000
27 Elektroodeyalo 40 – 100
28 Britva 10 – 15
29
Obogrevatel 1500 – 6000
(zavisit ot ploshchadi obogrevaemogo
pomeshche niya)
30 Drel 600 – 1000

1.2. Dalee nuzhno poschitat, skolko energii postoyannogo toka
potrebuetsya. Dlya etogo n eobhodimo umnozhit poluchivsheesya znachenie na
koeffitsient k=1,2, uchityvayushchiy poteri v invertore:
k W Wper tr
.
1.3. Opredelit znachenie vhodnog o napryazheniya invertora
invU po
harakteristikam vybrannogo invertora. Obychno eto 12 ili 24 V, dlya moshchnyh
sistem 48 V i bolee. Invertor vybiraetsya takim obrazom, chtoby ego moshchnost
byla vyshe moshchnosti peremennogo toka umnozhennoy na k.
1.4. Chislo Amper -chasov v nedelyu, trebuemoe dlya pokrytiya nagruzki
peremennogo toka, opredelyaetsya po formule:
invtr per
nedUWq
.

31 1.5. Poschitat nagruzku postoyannogo toka
postW i zanesti rezultat v
tablitsu 3 .3.
Tablitsa 3.3
Nagruzka postoyannogo toka .
№ Nagruzka postoyannogo toka Moshchnost
v Vt × Chasov v
nedelyu = Vt*ch/nedelyu
1 × =
2 × =
3 × =
Vsego =
1.6. Opredelit napryazhenie v sisteme postoyannogo toka
postU . Obychno
eto 12 ili 24 V.
1.7. Chislo Amper -chasov v nedelyu, trebuemoe dlya pokrytiya nagruzki
postoyannogo toka, opredelyaetsya po formule:
postpost post
nedUWq
.
1.8. Summarnaya trebuemaya emkost akkumulyatornoy batarei, to est
kolichestvo A*ch (Amper -chasov), potreblyaemyh v nedelyu:
post
nedper
ned ned q q q
.
1.9. Sutochnoe znachenie potreb lyaemyh A*ch opredelyaetsya deleniem
sutq
na 7 dney:
7ned
sutqq
.
Opredelenie znacheniya neobhodimoy emkosti akkumulyatornoy batarei i ih
kolichestva.
2.1. Opredelit maksimalnoe chislo posledovatelnyh "dney bez
solntsa" Nbs (to est kogd a solnechnoy energii nedostatochno dlya zaryada
akkumulyatornoy batarei i sootvetstvenno dlya raboty nagruzki iz -za nepogody
ili oblachnosti), polzuyas tablitsey 3.4 i orientiruyas na rezhim
ekspluatatsii. Pri kruglogodichnoy ekspluatatsii fotoelektricheskoy sistemy
s dublerom, v tom chisle pri rabote s obshchey energosetyu, dlya umensheniya
zatrat mozhno vybrat minimalno vozmozhnoe kolichestvo dney bez solntsa – 1.
Eto obuslavlivaetsya podzaryadkoy ot rezervnogo istochnika v lyuboe vremya.
Takzhe vozmozhno prinyat za etot parametr v ybrannoe kolichestvo dney, v
techenie kotoryh akkumulyatornye batarei budet pitat nagruzku
samostoyatelno bez podzaryadki. Esli sistema primenyaetsya dlya zagorodnogo
doma, poseshchaemogo tolko po vyhodnym, neobhodima bolshaya emkost batarey,
potomu chto oni mogut zaryazhatsya v techenie vsey nedeli, a otdavat energiyu
tolko v vyhodnye dni.

32
Tablitsa 3.4
Kolichestvo dney bez solntsa, obuslovlennoe pogodnymi usloviyami.
Shirota
mestnosti Period
Letnie mesyatsy
Osennie i
vesennie mesyatsy Zimnie
mesyatsy
30 2-4 3-4 4-6
40 2-4 4-6 6-10
50 2-4 6-8 10-15
60 3-5 8-12 15-25
70 3-5 12-14 20-35

2.2. Summarnaya emkost akkumulyatorov, uchityvayushchaya kolichestvo dney
bez solntsa Nbs:
bs sut N N q q
.
2.3. Zadat velichinu glubiny dopustimogo razryada akkumulyatornoy
batarei. Pri etom ne obhodimo uchest, chto chem bolshe glubina razryada, tem
bystree batarei vyydut iz stroya. Rekomenduetsya znachenie glubiny razryada
20% – 50% (ispolzuetsya 20% – 50% ot znacheniya nominalnoy emkosti).
Sootvetstvenno koeffitsient ispolzovaniya γ sostavit ot 0,2 do 0 ,5. Ni pri
kakih obstoyatelstvah razryad batarei ne dolzhen prevyshat 80%.
2.4. Zaryad akkumulyatornoy batarei s uchetom glubiny razryada:
Nqq
.
2.5. Vybrat koeffitsient α iz tablitsy 3.5, kotoryy uchityvaet
temperaturu okruzhayushchey sredy v pomeshchenii, gde ustanovleny
akkumulyatornye batarei. Obychno eto srednyaya temperatura v zimnee vremya.
Koeffitsient uchityvaet umenshenie emkosti pri ponizhenii temperatury.

Tablitsa 3.5
Temperaturnyy koeffitsient dlya akkumulyatornoy batarei.

2.6. Obshchaya trebuemaya emkost akkumulyatornyh batarey:
q qobshch
.
2.7. Vybrat tip akkumulyatornoy batarei, kotoryy budet
ispolzovatsya (luchshe svintsovo -kislotnye akkumulyatory). Vypisat dlya nego
nominalnuyu emkost
nomq i nominalnoe napryazhenie
nomU . Temperatura v gradusah Koeffitsient
Tselsiya Farengeyta
26,7C 80F 1,00
21,2C 70F 1,04
15,6C 60F 1,11
10,0C 50F 1,19
4,4C 40F 1,30
-1,1C 30F 1,40
-6,7C 20F 1,59

33 2.8. Razdelit obshchuyu trebuemuyu emkost batarey
obshchq na nominalnuyu
emkost vybrannoy akkumulyatornoy batarei i okruglit poluchennoe znachenie
do blizhayshego bolshego tselogo. Eto budet kolichestvo batarey, soedinennyh
parallelno:
nomobshch AKB
parqqN
.
2.9. Razdelit nominalnoe napryazhenie postoyannogo toka sistemy
invU
na nominalnoe napryazhenie akkumulyatornoy batarei (chashche 2, 6 ili 12 V).
Okruglit poluchennoe znachenie do blizhayshego bolshego tselogo. Rezultat
zadast kolichestvo posledovatelno soedinennyh batarey:
nominv AKB
poslUUN
.
2.10. Podschitat trebuemoe kol ichestvo akkumulyatornyh batarey:
AKB
poslAKB
parAKBN N N
.

Opredelenie neobhodimogo kolichestva solnechnyh batarey.
3.1. Opredelit kolichestvo i pikovyh solntse -chasov v den dlya zadannoy
mestnosti. Dlya etogo srednemesyachnoe postuplenie solnechnogo izlucheniya v
kVt*ch/ mesyats na ploshchadku, imeyushchuyu tot zhe ugol naklona, chto i solnechnye
batarei, neobhodimo razdelit na kolichestvo dney mesyatsa. Pod pikovymi
chasami ponimayutsya chasy s intensivnostyu 1000 Vt/m2. Takim obrazom, pri
ekspluatatsii sistemy v letniy period mozhno schitat po mesyatsu s
naimenshim znacheniem. Esli elektrosnabzhenie polnostyu dolzhno
obespechivatsya za schet solnechnyh batarey, to podschet dolzhen provoditsya po
naibolee holodnomu mesyatsu. Nedostatkom v etom sluchae budet bolshoe chislo
trebuemyh solnechnyh batarey, a, zna chit, i nesravnimo bolshie zatraty
vsledstvie ochen malogo znacheniya pikovyh solntse -chasov. Dlya moshchnyh sistem
ustanovka solnechnyh batarey stanovitsya ekonomicheski netselesoobraznoy.
Poetomu pri nalichii rezervnogo istochnika pitaniya rekomenduetsya provodit
raschet po srednegodovomu znacheniyu pikovyh solntse -chasov. Eto pozvolit
sokratit zatraty na fotoelektricheskuyu sistemu. V teploe vremya goda
vyrabatyvaemaya energiya mozhet peredavatsya v obshchuyu set, a v holodnoe
sootvetstvenno zabiratsya iz seti ili ot rezervnogo isto chnika pitaniya.
Esli solnechnye batarei ustanavlivayutsya pod nekotorym uglom β k
gorizontu, to srednemesyachnoe dnevnoe summarnoe kolichestvo solnechnoy
energii, postupayushchee na naklonnuyu poverhnost, mozhet byt naydeno po
formule:
ER En
,
gde E – srednemesyachnoe dnevnoe summarnoe kolichestvo solnechnoy energii,
postupayushchey na gorizontalnuyu poverhnost;
R – otnoshenie srednemesyachnyh dnevnyh kolichestv solnechnoy radiatsii,
postupayushchey na naklonnuyu i gorizontalnuyu poverhnosti.

34 Koeffitsient peresch eta s gorizontalnoy ploskosti na naklonnuyu s
yuzhnoy orientatsiey raven summe treh sostavlyayushchih, sootvetstvuyushchih
pryamomu, rasseyannomu i otrazhennomu solnechnomu izlucheniyu:
2cos1
2cos1) 1(
EEREERp
pp
,
gde ER – srednemesyachnoe dnevnoe kolichestvo rasseyannogo solnechno go
izlucheniya, postupayushchego na gorizontalnuyu poverhnost;
EEp –
srednemesyachnaya dnevnaya dolya rasseyannogo solnechnogo izlucheniya; Rp –
srednemesyachnyy koeffitsient perescheta pryamogo solnechnogo izlucheniya s
gorizontalnoy na naklonnuyu poverhnos t; β – ugol naklona poverhnosti
solnechnoy batarei k gorizontu; ρ – koeffitsient otrazheniya (albedo)
poverhnosti Zemli i okruzhayushchih tel, obychno prinimaemyy ravnym 0,7 dlya
zimy i 0,2 dlya leta.
Srednemesyachnyy koeffitsient perescheta pryamogo solnechnogo izlucheniya
s gorizontalnoy na naklonnuyu poverhnost:
sin sin180sin cos cossin) sin(180sin cos) cos(
z zzn zn
pR
,
gde
– shirota mestnosti, grad;
– ugol naklona solnechnoy batarei k
gorizontu, grad;
– sklonenie Solntsa (ugol mezhdu li niey, soedinyayushchey
tsentry Zemli i Solntsa, i ee proektsiey na ploskost ekvatora) v sredniy den
mesyatsa, grad:
)365284360sin(45,23n
,
n – poryadkovyy nomer dnya, otschitannyy ot 1 yanvarya (nomer srednego
raschetnogo dnya dlya kazhdogo mesyatsa goda).
Znachenie
mozhno vzyat iz tablitsy 3.6.
Tablitsa 3.6
Ugol skloneniya Solntsa
Mesyats I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
n 17 47 75 105 135 162 198 228 258 288 318 344
,
grad -20,9 -13 -2,4 9,4 18,8 23,1 21,2 13,5 2,2 -9,6 -18,9 -23

z
– chasovoy ugol zahoda (voshoda) Solntsa dlya gorizontalnoy poverhnosti:
) arccos(
tg tgz
.
zn
– chasovoy ugol zahoda Solntsa dlya naklonnoy poverhnosti s yuzhnoy
orientatsiey:
) ) ( arccos
tg tgzn
.
3.2. Vybr at tip solnechnoy batarei, kotoryy planiruetsya ispolzovat.
Dlya nego vypisat nominalnuyu moshchnost
SB
nomR i napryazhenie
SB
nomU , a takzhe tok
v tochke maksimalnoy moshchnosti Impp .

35 3.3. Umnozhit znachenie
sutq na koeffitsient δ=1,2 dlya ucheta poter na
zaryad -razryad akkumulyatornoy batarei:
sut rz q q
.
3.4. Razdelit znachenie
rzq
na chislo pikovyh solntse -chasov dlya zadannoy
mestnosti i. V rezultate budet polucheno znachenie toka, kotoryy dolzhn y
generirovat solnechnye batarei:
iqIrz SB
.
3.5. Dlya opredeleniya chisla moduley, soedinennyh parallelno,
razdelit znachenie toka, vyrabatyvaemogo batareyami, na maksimalnyy tok
Impp odnogo modulya i okruglit poluchennoe do blizhayshego bolshego tsel ogo
mppSB
SB
parIIN
.
3.6. Dlya opredeleniya chisla moduley, soedinennyh posledovatelno,
razdelit napryazhenie postoyannogo toka sistemy
invU na nominalnoe
napryazhenie solnechnoy batarei (obychno 12 ili 24 V):
SB
nominv SB
poslUUN
.
3.7. Obshchee kolichestvo trebuemyh fotoelektricheskih moduley:
SB
poslSB
parSBN N N
.
3.8. Ploshchad solnechnyh batarey:
SB SB SBS N S1
,
gde
SBS1 – ploshchad odnoy solnechnoy batarei.

Raschet fotoelektricheskoy sistemy

Opredel enie energopotrebleniya i moshchnosti invertora

1.1. Raschet proizvoditsya dlya dvuhetazhnogo chastnogo doma s
gabaritnymi razmerami 11,4 m × 11,4 m, raspolozhennogo v g. Tashkent e. Na
pervom etazhe nahodyatsya: gostinaya, stolovaya, kuhnya, kabinet, prihozhaya, sanuzel,
garazh. Na vtorom etazhe sootvetstvenno: tri spalni, vannaya , sanuzel, koridor.
Potreblenie energii v nedelyu sostavit
6,151
perW kVt*ch (tablitsa 3.7). Dom
podklyuchen k obshchey energoseti. Kogda energii, vyrabatyvaemoy solnechnymi
batareyami, budet nedostatochn o, energiya budet potreblyatsya iz seti. I
naoborot, kogda vyrabotka budet bolshe potrebleniya, elektroenergiya
peredaetsya v set.

36

a)

b) v)
Ris. 3.1. Dvuhetazhnyy cha stnyy dom. a). Fasad; b). Plan pervogo etazha;
v). Plan vtorogo etazha.

37 Tablitsa 3.7
Nagruzka peremennogo toka
№ Nagruzka
peremennogo
toka Moshchnost v
Vt × Chasov v
nedelyu = kVt*ch/nedelyu
1 Osveshchenie 1460 × 30,3 = 44,2
2 SVCh -Pech 1000 × 7,0 = 7,0
3 Chaynik 1500 × 3,7 = 5,6
4 Drugie kuhonnye
ustroystva 200 × 4,2 = 0,8
5 Holodilnik 230 × 103,6 = 23,8
6 Televizor 300 × 21,5 = 6,4
7 Kompyuter 300 × 43,4 = 13
8 Konditsioner 1000 × 32,2 = 32,2
9 Pylesos 1000 × 3,9 = 3,9
10 Fen 1200 × 3,3 = 4,0
11 Stiralnaya
mashina 700 × 4,9 = 3,4
12 Utyug 800 × 6,7 = 5,3
13 Instrumenty 1500 × 1,3 = 2,0
Vsego = 151,6

Grafiki raspredeleniya moshchnosti pokazany na ris. 3.2.

1.2. Energii postoyannogo toka s uchetom poter v invertore potrebuetsya:
92,1812,16,151
k W Wper tr
kVtch.
1.3. Dlya togo chtoby vybrat invertor, razdelim znachenie
trW na chislo chasov
za nedelyu, to est na 7*24=168 ch:
86, 10822471092,181
2473
tr
invWR
Vt.
Vybiraem invertor Simin SIM-1500 P. Nominalnoe napryazhenie
invertora
V Uinv 24
, nominalnaya moshchnost:
Vt Pinvn 1500.
.
1.4. Chislo Amper -chasov v nedelyu, trebuemoe dlya pokrytiya nagruzki
peremennogo toka:
7580241092,1813
invtr per
nedUWq
Ach.
1.5. Prinimaem, chto v dome net nagruzki postoyannogo toka
0
postW .
1.6. Sutochno e znachenie potreblyaemyh Ach:
86, 108277580
7 7
per
ned ned
sutq qq
Ach.

Opredelenie znacheniya neobhodimoy emkosti akkumulyatornoy batarei i ih
kolichestva
2.1. Prinimaem, chto maksimalnoe chislo posledovatelnyh "dney bez
solntsa" v svyazi s kruglogodichnym rezhimom raboty i ispolzo vaniem
obshchey energoseti, to est v usloviyah, kogda podzaryadka akkumulyatornyh
batarey mozhet osushchestvlyatsya v lyuboe vremya sutok i v lyuboy den
Nbs=1.

38
Ris. 3.2. Grafiki raspredeleniya nagruzki .
Osveshchenie 1460 Vt

SVCh -pech 1000 Vt

Chaynik 1500 Vt

Drugie kuhonnye ust roystva 200 Vt

39
Ris. 3.2. Grafiki raspredeleniya nagruzki.
Holodilnik 1000 Vt

Televizor 300 Vt

Kompyuter 300 Vt

Konditsioner 1000 Vt

40
Ris. 3.2. Grafiki raspredeleniya nagruzki.
Pylesos 1000 Vt

Fen 1200 Vt

Stiralnaya mashina 700 Vt

Utyug 800 Vt

41

Ris. 3.2. Grafiki raspredeleniya nagruzki.
Instrumenty 1500 Vt

Summa nagruzok 151,6 kVt·ch/ned

42 2.2. Summarnaya emkost akkumulyatorov, uchityvayushchaya kolichestvo dney bez
solntsa:
86, 1082186, 1082
bs sut N N q q
Ach.
2.3. Zadaemsya velichinoy glubiny dopustimogo razryada akkumulyatornoy
batarei 50%. Sootvetstvenno koeffitsient is polzovaniya γ=0,5.
2.4. Zaryad akkumulyatornoy batarei s uchetom glubiny razryada:
2165,725,086, 1082
Nqq
Ach.
2.5. Vybiraem iz tablitsy 3.4 koeffitsient, uchityvayushchiy temperaturu
okruzhayushchey sredy v pomeshchenii, gde ustanovleny akkumulyatornye
batarei. Esli akkumulyatornye b atarei raspolagayutsya v garazhe, to pri
15,6S α=1,11.
2.6. Obshchaya trebuemaya emkost akkumulyatornyh batarey:
2403,95 11,1 2165,72
q qobshch
Ach.
2.7. Vybiraem akkumulyatornuyu batareyu DJM 12200. Nominalnoe
napryazhenie
nomU =12 V, emkost
nomq =200 A*ch.
2.8. Kolichestvo batarey, soedinennyh parallelno:
1220095, 2403
nomobshch AKB
parqqN
.
2.9. Kolichestvo batarey, soedinennyh posledovatelno:
21224
nominv AKB
poslUUN
.
2.10. Obshchee kolichestvo trebuemyh akkumulyatornyh batarey:
24212
AKB
poslAKB
parAKBN N N
.

Opredelenie neobhodimo go kolichestva solnechnyh batarey .
3.1. Dlya togo chtoby opredelit chislo pikovyh solntse -chasov,
neobhodimo znat znacheniya srednemesyachnogo postupleniya solnechnogo
izlucheniya v Tashkent e.
Esli solnechnye batarei ustanavlivayutsya pod nekotorym uglom β=450 k
gorizontu, to proizvoditsya pereraschet solnechnogo izlucheniya s gorizontalnoy
poverhnosti na naklonnuyu. Znacheniya shiroty mestnosti, ugla naklona
solnechnyh batarey, chasovogo ugla zahoda Solntsa dlya gorizontalnoy
poverhnosti, chasovogo ugla zahoda Solntsa dlya naklonnoy poverhn osti s yuzhnoy
orientatsiey, koeffitsienta perescheta s gorizontalnoy ploskosti na
naklonnuyu s yuzhnoy orientatsiey, znacheniya solnechnoy energii, postupayushchey
na gorizontalnuyu poverhnost, albedo zemnoy poverhnosti,
srednemesyachnyy koeffitsient perescheta pryamogo s olnechnogo izlucheniya s
gorizontalnoy na naklonnuyu poverhnost i chislo chasov solnechnogo siyaniya
privedeny v tablitse 3.8.
Raschet v dannom sluchae budet proizvoditsya po srednegodovomu
kolichestvu pikovyh solntse -chasov, chtoby umenshit zatraty na
fotoelektrichesku yu sistemu. Eto vozmozhno za schet ispolzovaniya obshchey

43 energosistemy v kachestve dublera. V teploe vremya goda vyrabatyvaemaya
energiya mozhet peredavatsya v obshchuyu set, a v holodnoe sootvetstvenno
zabiratsya.
Tablitsa 3.8
Raschet chisla pikovyh solntse -chasov dlya ugla naklona β=450
Mesyats φ β

Rp Pryamoe
izluchenie E S,
kVt*ch/m2 Rasseyannoe
izluchenie E D,
kVt*ch/m2 Summarnoe
izluchenie E,
kVt*ch/m2 ρ R i
Yanvar 45 45 67,55 90 2,98 15,13 24,44 39,57 0,7 1,78 2,37
Fevral 45 45 76,65 90 2,13 20,95 31,43 52,38 0,7 1,48 2,58
Mart 45 45 87,60 90 1,51 47,72 51,22 98,94 0,7 1,29 4,26
Aprel 45 45 99,53 90 1,11 77,99 59,36 137,35 0,2 1,01 4,61
May 45 45 109,90 90 0,89 96,61 73,33 169,94 0,2 0,88 4,99
Iyun 45 45 115,25 90 0,80 123,38 69,84 193,22 0,2 0,84 5,38
Iyul 45 45 112,82 90 0,84 145,5 66,35 211,85 0,2 0,86 6,09
Avgust 45 45 103,89 90 1,01 123,3 57,04 180,42 0,2 0,98 5,87
Sentyabr 45 45 92,20 90 1,33 87,3 48,89 136,19 0,2 1,18 5,34
oktyabr 45 45 80,26 90 1,89 59,3 38,41 97,77 0,7 1,61 5,26
noyabr 45 45 69,98 90 2,71 22,12 27,94 50,06 0,7 1,79 2,99
dekabr 45 45 64,88 90 3,33 11,64 20,95 32,59 0,7 1,85 2,00
Srednee: 4,31

3.2. Vybiraem solnechnuyu batareyu KV 175, to est
SB
nomR =175 Vt,
SB
mppU
=36 V, tok v tochke maksi malnoy moshchnosti Impp = 4,93A. Ploshchad
solnechnoy batarei 1,28 m2.
Dlya pitaniya invertora ustanavlivaem ponizhayushchiy stabilizator
napryazheniya i prinimaem minimalnoe napryazhenie na vyhode solnechnoy
batarei
SB
minU. = 24 V. Eto obespechit stabilnost raboty energosistemy pri
nizkih intensivnostyah solnechnoy radiatsii.
Uchityvaem poteri na zaryad -razryad akkumulyatornoy batarei:
43, 12992,186, 1082
sut rz q q
A*ch.
3.3. Znachenie toka, kotoryy dolzhny generirovat solnechnye batarei:
49,30131,443, 1299
iqIrz SB
A.
3.4. Obshchee koli chestvo trebuemyh solnechnyh batarey :
411752449,301
SB
nominvSB
SB
PUIN
.
3.5. Chislo moduley, soedinennyh posledovatelno:
12424
SB
mininv SB
poslUUN
.
3.6. Chislo moduley, soedinennyh parallelno :
41141
SB
poslSB
SB
parNNN
.
3.8. Ploshchad solnechnyh batarey:
48,52 28,1*411
SB SB SBS N S
m2.

z
zn

44 3.2 Ekonomicheskoe obosnovanie proekta geliosistemy s
fotoelektricheskimi preobrazovatelyami

1. Ishodnye dannye .
V sootvetstvii s predshestvuyushchim raschetom podbiraem oborudovanie,
neobhodimoe dlya raboty energosistemy, ispolzuya tablitsy 3.9, 3.10, 3.11,
3.12.

Tabl itsa 3.9
Stoimost fotopreobrazovateley .
Naimenov
anie Gabarity, mm Ves,
kg Nominalnaya
moshchnost, Vt Napryazhenie
pri Pmax , V Tok pri
Pmax , A Stoimost,
$
KV-10 440x285x35 1,85 10 18 0,7 Ot 700
KV-25 527x487x35 3,5 25 18 1,4 Ot 1400
KV-80 1210h527h35 7,5 80 17,5 4,57 Ot 3840
KV-85 1210h527h35 7,5 85 17,65 4,82 Ot 4080
KV-90 1210h660h35 7,5 90 18 5 Ot 4320
KV-175 1585h805h35 16 175 35,5 4,93 Ot 7770
KV-180 1585h805h35 16 180 36 5 Ot 7992
KV-185 1585h805h35 16 185 36,1 5,14 Ot 8214
Tablitsa 3.10
Stoimost akkumulyatorov
Naimenovanie Ves, kg Napryazhenie, V Emkost, Ach Stoimost, $
DJM 1245
14,9 12 45 950
DJM 1255
19 12 55 1100
DJM 1275
25 12 75 1375
DJM 12100
32 12 100 1725
DJM 12120
37,6 12 120 2125
DJM 12150
48,2 12 150 2700
DJM 12200
64 12 200 3300
Haze HZB 12230
70 12 230 4625

Tablitsa 3.11
Stoimost invertorov
Naimenovanie Nominalnaya
moshchnost, Vt Vhodnoe
napryazhenie, V Stoimost, $
Powersine PS600-12
600 12 3950
Powersine PS800 -24
800 24 4050
Powersine PS1000 -12
1000 12 7087,5
Powe rsine PS1600 -12
1600 12 10025
Simin SIM -1500P
1500 12/24 3612,5
Simin SIM -2000P
2000 12/24 4866,25
Simin SIM -3000PC 3000 12/24 8223,75

45 Tablitsa 3.12
Rastsenki na stroitelno -montazhnye raboty

Vid provodimyh rabot Stoimost uslugi, $
Demontazh oborudov aniya 820
Zatyazhka kabelya v p/e trubu 16,40
Montazh, installyatsiya akkumulyatornoy batarei bolee
120Ach 225
Montazh, installyatsiya akkumulyatornoy batarei do
120Ach 150
Montazh, installyatsiya invertora bolee 2kVt 1500
Montazh, installyatsiya invertora do 2kVt 900
Monta zh, installyatsiya kontrollera zaryada (v
zavisimosti ot moshchnosti) 150 – 750
Montazh, installyatsiya solnechnogo
fotoelektricheskogo modulya bolee 100Vt 450
Montazh, installyatsiya solnechnogo
fotoelektricheskogo modulya do 100Vt 300
Montazh, installyatsiya stabilizatora bo lee 10kVt 900
Montazh, installyatsiya stabilizatora do 10kVt 600
Montazh, podklyuchenie modulya sinhronizatsii 1000
Perekommutatsiya avtomatov 32
Podklyuchenie generatora k sisteme bespereboynogo
pitaniya s ruchnym zapuskom 820
Podklyuchenie generatora s avtomatichesk im rezhimom
raboty 1640
Prokladka kabeley homutami (vysota do 3m) 32.80
Prokladka koroba secheniem 40 -100 mm na vysote do
3 m 24,60
Prohod cherez beton/stenu tolshch inoy do 550mm
diametrom do18mm 328
Prohod cherez kirpichnuyu stenu tolshch inoy do 550mm
diametrom do 18mm 164
Sborka, montazh, installyatsiya oborudovaniya –
ustroystv avtomatiki i zashchity 820
Ukladka kabelya v transhee 16,40

2. Raschet kapitalnyh vlozheniy .
Po ishodnym dannym, ishodya iz rasschitannoy moshchnosti sistemy i
neobhodimogo kolichestva oborudovaniya, a takzhe otsenki stroitelno –
montazhnyh izderzhek, sostavlyaem tablitsu 3.13, v kotoruyu vnosim
neobhodimye kapitalnye zatraty.
Tablitsa 3.13
Kapitalnye vlozheniya v pervyy god raboty proekta

Naimenovanie Kolichestvo Stoimost
edinitsy Obshchaya
stoimost
… … … …
… … … …
Itogo: …

46 Kapitalnye vlozheniya osushchestvlyayutsya odin raz vo vremya vnedreniya
proekta, a takzhe kazhdyy god dlya podderzhaniya ego rabotosposobnosti
(kapitalnyy remont, tekushchiy remont) .
Kapitalnye vlozheniya v 1 god raboty proekta oprede lyaem po formule:
m
ii iNC K
11
,
gde Ci – stoimost edinitsy i-oborudovaniya;
Ni – kolichestvo i-oborudovaniya.

Raschet vedem dlya kazhdoy i stroki tablitsy 4.5.
Kapitalnye vlozheniya v posleduyushchie gody raboty proekta dlya
osushchestvleniya planovyh remontov opredelyaem po formul am:
n fn kK K
1
,
c fc kK K
1
,
gde kn = 0,0 1 dlya tekushchego remonta;
kc = 0,05 dlya kapitalnogo remonta .
Kapitalnyy remont provodim kazhdyy 10 god raboty proekta. Tekushchiy
remont – kazhdyy god.
3. Raschet proizvodstvenny h zatrat .
Dlya rascheta proizvodstvennyh zatrat otsenivaem kolichestvo
obsluzhivayushchego personala i ego zarabotnuyu platu. Krome togo, ishodya iz
dannyh predydushchego rascheta, opredelyaem stoimost energii, vzyatoy iz
energoseti v holodnoe vremya goda. Dannye predstavl yaem v tablichnoy forme
(tablitsa. 3.14).

Tablitsa 3.14
Proizvodstvennye zatraty za 1 god raboty sistemy

Pokupka
elektroenergii iz
seti Kolichestvo
elektroenergii,
kVtch Stoimost 1
kVtch, $ Stoimost
elektroenergii, $

Zarplata personala Kolichestvo
chelove k Srednyaya
zarabotnaya
plata 1
cheloveka, $ Fond oplaty truda,
$

Itogo:

4. Raschet proizvodstvennyh dohodov i zameshcheniya setevoy elektroenergii .
Dlya rascheta dohodov i zameshcheniya topliva, opredelyaem stoimost
proizvedennoy elektroenergii, vklyuchaya tu ener giyu, kotoraya byla otdana v
set. Dannye svodim v tablitsu 3.15.

47 Tablitsa 3.15
Proizvodstvennye dohody za 1 god raboty sistemy

Prodazha
elektroenergii v
set Kolichestvo
elektroenergii,
kVtch Stoimost 1
kVtch, $ Stoimost
elektroenergii, $

Zameshchenie setevoy
elektroenergii Kolichestvo
elektroenergii,
kVtch Stoimost 1
kVtch, $ Stoimost
elektroenergii, $

Itogo:

5. Raschet sroka okupaemosti sistemy bez diskontirovaniya finansovyh
potokov .
Opredelyaem srok okupaemosti sistemy bez ucheta kapitalnyh remo ntov
kazhdye 10 let raboty:
i i i K CPKT
1
1
,
gde K1 – kapitalnye zatraty v pervyy god raboty sistemy;
Ki – kapitalnye zatraty v posleduyushchie gody raboty sistemy;
Ci – izderzhki proizvodstva za 1 god raboty;
Pi – dohody ot proizvodstva za 1 god ra boty .
Utochnyaem znachenie vremeni okupaemosti s uchetom kapitalnyh
remontov:
i i ifc fc
K CPN K KT
1
2
,
gde Nfc = T1/10. Otbrasyvaem drobnuyu chast, chtoby opredelit kolichestvo
kapitalnyh remontov, provedennyh za srok ekspluatatsii sistemy.
Pri neobhodimosti ut ochnyaem vremya okupaemosti eshche raz po formule :
i i i K CPKT
1
1
.

Ekonomicheskogo obosnovaniya fotoelektricheskoy sistemy

1. Ishodnye dannye .
V sootvetstvii s predydushchim raschet om geliosistemy dlya dvuhetazhnogo
doma, vypisyvaem n eobhodimye dannye dlya ekonomi cheskogo obosnovaniya:
Kolichestvo solnechnyh batarey ( KV 175): NSB = 41;
Kolichestvo akkumulyatornyh batarey (q=200 Ach, U=12 V): NAB = 24;
Kolichestvo proizvede nnoy za god elektroenergii (bez elektroenergii,
otdannoy v set): WAvt = 16612 kVtch ;
Kolichestvo energi i, vzyatoy iz seti: WVh = 2360 kVtch ;
Kolichestvo elektroenergii, otdannoy v set: WVyh = 2366 kVtch .

2. Sostavlyaem smetu kapitalnyh vlozheniy .

48 Tablitsa 3.16
Kapitalnye vlozheniya v pervyy god raboty proekta
Naimenovanie Kolichestvo Stoimost
edinitsy, $ Obshchaya stoi most,
$
Solnechnye batarei 41 971,25 39821,25
Akkumulyatory 24 412,5 9900
Invertor 1 451,5 451,5
Montazh solnechnyh
batarey 41 56,25 2306,25
Montazh akkumulyatorov 24 28,125 675
Ustanovka invertora 1 112,5 112,5
Ustanovka stabilizatora
napryazheniya 1 75 75
Ustanovka kontrollera
zaryada 1 25 25
Prokladka kabeley 20 4,1 82
Ustanovka ustroystv
avtomatiki i zashchity 1 102,5 102,5
Itogo: 53550

Opredelyaem godovye zatraty na tekushchiy remont:
5,535 01,0 53550
fnK
$;
3. Raschet proizvodstvennyh zatrat .
Ispolzuya r ezultaty predydushchih raschetov, sostavlyaem tablitsu 3.17, v
kotoruyu svodim vse proizvodstvennye zatraty.

Tablitsa 3.17
Proizvodstvennye zatraty za 1 god raboty sistemy
Pokupka
elektroenergii iz
seti Kolichestvo
elektroenergii,
kVtch Stoimost 1 kVtch,
$ Stoimo st
elektroenergii, $
2360 0,03 73,75
Zarplata personala Kolichestvo
chelovek Srednyaya
zarabotnaya plata 1
cheloveka, $ Fond oplaty
truda, grn
1 250 250
Itogo: 323,75

4. Raschet proizvodstvennyh dohodov .
Dlya rascheta dohodov i zameshcheniya topliva, opredelyaem stoimost
proizvedennoy elektroenergii, vklyuchaya tu energiyu, kotoraya byla otdana v
set. Stoimost edinitsy energii, otdannoy v set, prinimaem po usloviyam
«zelenogo tarifa», to est kak dlya potrebiteley vtoroy gruppy s
koeffitsientom 2. Ekonomicheskiy effekt ot zame shcheniya 1 kVtch setevoy
elektroenergii prinimaem kak raznitsu mezhdu tsenoy na elektroenergiyu,
kuplennuyu iz seti, i tsenoy na elektroenergiyu, prodavaemuyu v set v usloviyah
«zelenogo tarifa». Dannye svodim v tablitsu 3.18.

49 Tablitsa 3.18
Proizvodstvenn ye dohody za 1 god raboty sistemy
Zameshchenie setevoy
elektroenergii Kolichestvo
elektroenergii,
kVtch Stoimost 1
kVtch, $ Stoimost
elektroenergii, $
71243 0,03 2137,5

5. Raschet sroka okupaemosti sistemy .
Opredelyaem srok okupaemosti sistemy bez ucheta kapital nyh
remontov :
41,9,5355 75,323 2137,353550
1
T
(let) .

3.3 Raschyot invertora

Znaya nekotorye parametry invertora: vhodnoe napryazhenie
.vhU = 220V,
KPD
I = 0,94, a takzhe raschetnuyu potreblyaemuyu moshchnost , naprimer, Rr
=17kVt, a sledovatelno summarnuyu energiyu, potreblyaemuyu zdaniem za
nedelyu Wned=464 ,07 kVt·ch/ned, my mozhem opredelit neobhodimoe kolichestvo
postoyannogo toka dlya pitaniya invertora, chto v dalneyshem nam pozvolit
opredelit neobhodimye parametry dlya vybora kachestva i kolichestva
fotoelektriche skih moduley (FEM) solnechnyh batarey, akkumulyatornyh
batarey (A KB) i impulsnogo stabilizatora napryazheniya (ISN).
1. Opredelim neobhodimuyu nagruzku postoyannogo toka v nedelyu dlya
pitaniya invertora:
) / (,/ Wned . nedelyach kVt RI rned
,
gde Wned – summarnaya energiya, pot reblyaemaya zdaniem v nedelyu . Ona ravna
summe energii, potreblyaemoy elektropriborami i osveshcheniem.
I – KPD invertora,
I =0,94.
) / (7,493 94,0/07,464. nedelyach kVt Rrned
.
2. Opredelim kolichestvo postoyannogo toka v nedelyu, dlya pitaniya
invertora:
) / (, nedelyachAUvvRrnedAned
,
gde
.vhU – vhodnoe napryazhenie invertora.
) / (24,22207,493nedelyachkA Aned
.
3. Opredelim neobhodimoe kolichestvo postoyannogo toka v den (za sutki),
dlya pitaniya invertora:
) / (, denchAnAnedAdn

gde n – kolichestvo rabochih dney, v kotorye proishodi t naibolshee
potreblenie, prinimaem 5 dney.

50
denvchA Adn ) (4498,44852244
.

Vybor invertora dlya proektiruemoy sistemy elektrosnabzheniya
Pri vybore invertora dlya nashey sistemy sleduet rukovodstvovatsya
sleduyushchimi printsipami: prostota i nadezhnost konstruktsii, prost ota v
ekspluatatsii, nevysokaya stoimost naryadu s takimi harakteristikami, kak
vysokaya tochnost podderzhaniya chastoty i znacheniya vyhodnogo napryazheniya,
vysokaya peregruzochnaya sposobnost, sinusoidalnaya forma vyhodnogo
napryazheniya. Pri vsem etom trebuetsya odnofa znoe vyhodnoe napryazhenie i
dovolno vysokaya moshchnost invertora, dlya obespecheniya obshchey nagruzki na
invertor v 17 kVt.
Poetomu predpochtenie bylo otdano invertoram korporatsii Benning
serii INVERTRONIC , a imenno invertoru tipa DIN:G220 E230/…./2rfg,
vneshniy vid kotorogo predstavlen na ris. 3. 3.
Invertornyy silovoy blok preobrazuet postoyannyy tok v odnofaznyy
peremennyy sinusoidalnyy tok s postoyannoy amplitudoy i stabilnoy
chastotoy. Vyhodnoe napryazhenie ne zavisit ot iskazheniy ili pereboev v seti.
V sostav i nvertora vstroen baypas.
V sluchae pereboev ili propadaniya seti solnechnaya ili akkumulyatornaya
batareya, podklyuchennaya k vhodu postoyannogo toka, podklyuchaetsya momentalno,
bez pereryva v pitanii potrebitelya. Esli dostigaetsya uroven nizkogo razryada
batarey, inv ertor avtomaticheski vyklyuchaetsya, svoevremenno vydavaya
preduprezhdenie ob otklyuchenii.
Avtomaticheskoe pereklyuchenie nagruzki na baypas ili lyuboy drugoy
dostupnyy vvod proishodit v sluchae vyhoda invertora za ramki
predustanovlennogo diapazona.
Staticheskiy baypa s sostoit iz poluprovodnikovogo klyucha v tsepi
baypasa. V sluchae dopustimogo otkloneniya vyhodnogo napryazheniya ot
ustanovlennogo znacheniya on avtomaticheski i bespereboyno pereklyuchaet
nagruzku na set. Modul staticheskogo baypasa zadeystvuet bespereboynyy
statich eskiy klyuch dlya pereklyucheniya seti v zadannom diapazone.
Klyuch mozhet byt priveden v deystvie kak vruchnuyu, tak i avtomaticheski
– kontrollerom. Mikroprotsessornyy monitoring avtonomen, i predotvrashchaet
sboi v rabote modulya i lyubye nelogichnye pereklyucheniya statiche skogo
baypasa. Tak, naprimer, pereklyuchenie vozmozhno v ruchnom ili avtomaticheskom
rezhime tolko v sluchae esli napryazhenie, chastota i faznost invertora
sinhronizirovany s baypasom. Otkloneniya ot zadannyh znacheniy po chastote
privedut k blokirovke pereklyucheniya, ili pri otkaze invertora budet
provedeno pereklyuchenie s preryvaniem. Obratnoe pereklyuchenie mozhet byt
proizvedeno tolko v sluchae normalno rabotayushchego invertora, i v lyubom
sluchae yavlyaetsya nepreryvnym.

51

Ris.3.3. Vneshniy vid invertora: pere dnyaya panel, shkaf invertora v
zakrytom i otkrytom sostoyanii.

Ris.3.4. Vnutrennyaya struktura shkafa invertora.

52 Staticheskiy baypas imeet peregruzochnuyu sposobnost 150% na 10 min.,
i 1000% na 100 ms. Esli proshla peregruzka ili korotk oe zamykanie baypas
avtomaticheski perevodit nagruzku na invertor, v sluchae esli on rabotaet v
normalnom rezhime. Staticheskiy baypas sostoit iz antiparallelnogo
tiristornogo bloka s mikroprotsessornym upravleniem. Pereklyuchenie s
invertora na set i obratno osushchestvlyaetsya v sinhronizirovannom rezhime bez
razryva tsepi. Vnutrennyaya struktura shkafa invertora predstavlena na ris. 3.4.
Tehnicheskie dannye invertora predstavleny v tabl. 3.19.
Tablitsa 3.19
Tehnicheskie dannye invertora INVERTRONIC DIN:G220 E230/…/2rfg -WDG 20.
Nominalnaya vyhodnaya moshchnost (Sos φ = 0,8): 20kVA
VHOD INVERTORA
Vhodnoe napryazhenie: 220V
Dopuskaemoe otklonenie vhodnogo napryazheniya: ot -15 do +20%
Koeffitsient pulsatsii: < 5% eff.
Vhodnoy tok pri cos φ=0,8 i nominalnom vhodnom napryazhenii: 80A
Moshchnost pri rabote ot batarey: 17,6 kVt
KPD na nominalnoy nagruzke: 94%
VYHOD INVERTORA
Vyhodnoe napryazhenie: 1/N 230 RE
Predely regulirovaniya vyhodnogo napryazheniya: ±5%
Stabilizatsiya napryazheniya:
-dinamicheskaya: ±4% dl ya 100% izmeneniya nagruzki
Vremya regulirovaniya: <10ms
Nominalnyy vyhodnoy tok: 86A
Dopuskaemaya peregruzka: 50% na 60s; 25% na 10 min; 10% na 20min
Tok korotkogo zamykaniya: ustoychiv k tokam korotkogo zamykaniya;
Ikz = 3 h Inom v techenie 20s
Chastota n a vyhode: 50Gts (60Gts) ±0,1%; kvartsevaya ili setevaya sinhronizatsiya
Forma vyhodnogo signala: sinusoida
STATIChESKIY BAYPAS
Peregruzochnaya sposobnost: 150% na 10min, 500% na 100ms
Vremya pereklyucheniya:
-pri sboe invertora: <1%ms (bespereboyno)
-pri peregruzke ili ruchnom vklyuchenii: <1%ms (bespereboyno)
OBShchIE DANNYE
Razmery:
-Vysota: 2000
-Shirina: 800
-Glubina: 600
Proizvoditel: Germaniya . Stoimost: 1875 $.

53 Takim obrazom, dlya raboty v dannoy sisteme prinimaetsya invertor
INVERTRONIC DIN:G220 E230/…/2rfg -WDG 2 0, imeyushchiy polnuyu vyhodnuyu
moshchnost 20 kVA, vhodnoe napryazhenie postoyannogo toka 220V. Vybor
moshchnosti, neskolko bolshey, chem raschetnaya aktivnaya (17 kVt), obuslovlen
neobhodimostyu imet zapas po moshchnosti dlya obespecheniya puskovyh tokov
nekotorogo oborudovan iya (naprimer: holodilnik, elektrodvigatel, bolshaya
chast radiotehniki i t.d.), a takzhe tem, chto aktivnaya vyhodnaya moshchnost
invertora budet neskolko nizhe polnoy (poryadka 17,4 kVt).

3.4 Ustroystv o zaryada -razryada akkumulyatornyh batarey
Rassmotrim raschet ustro ystva, opredelyayushchego uroven «zaryad» -«razryad»
nominalnogo napryazheniya akkumulyatora .
Dlya rascheta kontrolya napryazheniya akkumulyatornyh batarey predlagaetsya
blok -shema (ris. 3.5) printsipialnaya shema (ris. 3.6) i metodika rascheta.
Kak izvestno, pri napryazhen ii na klemmah 12 -tivoltovogo akkumulyatora
ravnom 1 0,2 V akkumulyator schitaetsya razryazhennym; pri napryazhenii 14,4 V on
schitaetsya zaryazhennym.
Dlya opredeleniya etih porogov sluzhat dva komparatora (ris. 3.6) DA1-1 i
DA1-2, sobrannye na baze sdvoennogo operatsionno go usilitsya K140UD 2.
Pitaetsya ustro ystvo ot etog o zhe akkumulyatora. Datchikom napryazheniya
akkumulyatora sluzhit sam akkumulyator. Del itelem napryazhen iya R5, R6
napryazheni e akkumulyator a delitsya na dva. Istochnikom napryazheniya ustanovki:
Uakk<10,2V i Uakk>14,4V sluzhit parametricheskiy stabilizator, sobrannyy na
elementah. VD1, Rl, C1 (ris. 3.6). Napryazhenie stabilizatsii vybiraetsya nizhe
nizhnego poroga (akkumulyator schitaetsya razryazhennym).
Rasschitaem stabilizator. V kachestve VD1 vyberem stabilitron tipa
2S482A s tehnicheskimi dannymi Ust=8,2 V – napryazhenie stabilizatsii; Ist min=l
mA – tok stabilizatsi i minimalnyy. Pri Ist=5 mA: Uct=8,2 V; maksimalnyy tok
stabi lizatsii Ict max=96 mA .
Dlya rascheta soprotivleniya R1, uchityvaya, chto Umin akk ≤ 10,2 V,
vybiraem:
mA5 I;2,8 ;10min st st akk min
V UV U

0,36(kOm) 360(Om)31058,210
min stIstUakkmin U
R1

Proverim , ne budut li prevysheny predelno dopustimye parametry
stabilitrona pri napryazhenii zaryazhennogo akkumulyatora
akkmax U =14,4 V.
17,2(mA))( 0172,03608,2 14,4
R1stUakk max UI
Ast
.
Tak kak Ist<Ict.max; 17,2 mA<96 mA, znachit predelno dopustimye
parametry prevysheny ne budut. Sledovatelno, stabilitron vybran verno.
Pri vybore stabilitrona neobhodimo, chtoby pri trebuemom
napryazhenii stabilizatsii, maksimalny y tok stabilizatsii byl vysok.

54

Ris. 3.5. Blok -shema ustroystva ko ntrolya zaryada akkumulyatornyh batarey.

Ris.3.6. Printsipialnaya shema ustroystva kontrolya zaryada akkumulyatornyh
batarey.

55 Po spravochnoy literatur e podbiraem trebuemuyu mikroshemu DA1. V
dannom sluchae podobrana mikroshema – operatsionnyy usilitel tipa
K140UD20. Vhodnoy Ivh i vyhodno y Ivyh toki vybrannoy mikroshemy:
Ivh=0,2 mA; Ivyh=20 mA.
Tok cherez delitel dlya ustanovki porogovyh opornyh znacheniy
napryazheniya 10,2 V i 14,4 V nahoditsya sleduyushchim obrazom . Obychno to k cherez
delitel vybirayu t iz usloviya
ID≥(2÷4)· Inagr.,
gde Inagr. – tok cherez nagruzku;
ID– tok cherez delitel.
Dlya rassmatrivaemogo sluchaya Inagr:= Ivx znachit

ID≥(2÷4)·0,2≥0,4÷0,8 mA.
Vybiraem tok delitelya Id1=1 mA.
Opredelim soprotivleniya delitelya R2, R3, R4.
Soglasno zakonu Om a:
) (2,812,8
11 kOmIUR
Dct
D
.
Ranee bylo opredeleno, chto napryazhenie akkumulyatora rezistorami R5 i
R6 delitsya na dva. Pust R5, R6 est delitel na d va, togda soglasno vyshe
izlozhenno mu Rd2 dolzhno byt ≥ 1 mA. Pri izvestnom Umin akk imeem
kOm RD 10110
2
.
Pri napryazheni i zaryazhennog o akkumulyator a
)(44,1)( 00144,010104,14
3max
D
22mA ARUI
Dakk
,
chto > (2÷4) Inagr..
Soprotivleniya R5 i R6 ravny. R5=R6, pri delenii napryazheniya
akkumulyatora, sledovateln o:
) (52106 5 kOm R R
.
Blizhayshiy nominal, chtoby vypolnyalos Id≥ (2÷4)· Inagr. budet raven 4,7
kOm.
Sledovatelno R5 = R6 = 4,7kOm.
Napryazhenie U na delitel e budet menyatsya ot 5,1 V do 7,2 V pri
izmenenii napryazheniya na akkumulyatore ot 10,2 V do 14,4 V.
Opredelim nominaly rezistorov, vhodyashchih v delitel. Tak kak pri
izmenenii napryazhen iya na akkumulyatore v vysheukazannyh predelah : Id1=1 mA,
znachit
D1por. 1
I4UR
,
gde U1por.-znachenie napryazheniya pri razryazhennom akkumulyatore , ravno e
U1por.=5,1V.

56
) (1,5)( 51001011,543kOm Om R
.
Vtoroe porogovoe napryazhenie U2 por. – 7,2 V, to est
) (2,71012,74 33kOm R R
.
Togda
R3+R4=7,2,
R3=7,2·103- R4=7,2·103-5,1·103=2100(Om),
R2+R3+R4=8,2 (kOm),
R2=RD1-(R3+R4)=8,2 -7,2=1 (kOm).
Esli napryazhenie na rezistore R6 nizhe opornogo, stabilnogo na R4, to
na vyhode invertiruyushchego komparatora DA1-2 prisutstvuet nap ryazhenie + Ust
pita niya i svetitsya svetoizluchayushchi y diod VD2. VD2 podklyuchen cherez
tokoogranichivayushchiy rezistor R9. Vybiraem po spravochniku
svetoizluchayushchiy diod tipa A L102G krasnogo tsveta, maksimalno dopustimyy
pryamoy tok 10 mA. Primem
,IR9 togdamA,9
VD2 max 2- vyhDA12 max
DVD
U UI

gde UvyhDA1-2≈10B (znachenie pri razryade) ; UD≤3V;
) (777,0)(77710931093kOm Om R
.
Blizhayshiy nominal R9=820 Om .
Esli napryazhenie na rezistore R6 vyshe opornogo, stabilnogo na R4, to
na vyhode invertiruyushchego komparatora DA1 -2 prisutstvuet napryazhenie – Ust.
pitaniya. Svetoizluchayushchiy diod VD2 ne svetitsya.
Esli napryazhenie na rezistore R3 (opornoe, stabilnoe) vyshe
napryazheniya na rezistore R6, na kotorom ono v predelah 5,1 +7,2 V na vyhode
neinvertiruyushchego komparatora DA1-1 sootvetstvuet -Uist. pitaniya,
svetoizluchayushchiy diod VD3 ne svetitsya.
Esli napryazhenie na rezistore R6 prevyshaet opornoe, stabilnoe na R3,
to na vyhode neinvertiruyushchego komparatora DA1-1 prisutstvuet napryazhenie
+Uist pitaniya i svetoizluchayushchiy diod VD3 svetitsya, prohodit tok cherez
rezistor R7, velichina kotoro go rasschityvaetsya takzhe, kak i R9, no po
znacheniyu napryazheniya dlya zaryazhennogo akkumulyatora s pomoshchyu vyrazheni ya:
kOm)(3,1)( 1267
10934,1473
Om R
.
Sledovatelno, kogda napryazhenie na akkumulyatore >10,2 V i < 14,4 V,
vyhod DA1-1 i vyhod DA1-2 nahodyatsya v sostoyanii «otkl », to est na etih
vyhodah uro ven – Uist. pitaniya, a znachit VT1 i VT2 nahodyatsya v rezhime otsechki,
to est Uk VT1 i Ur VT2 ravno Uist. pitaniya . Cherez delitel R14, R16, R17, a takzhe
diody VD4 i VD5 tok ne techet, sledovatelno tsepochka VD6, R18, R19 ne
shunt iruetsya tranzistorom VT3 i izluchayushchiy svetodiod svetitsya,
signaliziruya Uakk. nom.

57 Elementy VTI; VT2; VT3; VD5; VD6; R8; R10; R13; R14; R15; R16; R17
vypolnyayut logicheskuyu funktsiyu «I» (funktsiya logicheskogo umnozheniya) .
Naydem nominaly etih elementov. Ispolzue m dlya etogo osnovnye
sootnosheniya tranzistora :
Ik=β·Ib,
gde Ik – tok kollektora;
Ib – tok bazy;
β – koeffitsient obratnoy svyazi.
Primem toki kollektorov tranzistorov VT1 i VT2 1k=10 mA pri Uakk.
mah=14,4 V, otkuda po zakonu Oma
) (44,1)( 144010104,14
3 akk max
k kOm OmIUR
k
.
Vybir aem blizhayshiy nominal Rk=1,5 kOm. Sledovatelno,
R13=R15=1,5 kOm, togda naydem bazovyy tok Ib, otkuda rasschitaem
soprotivlenie Rb.
V dannom sluchae podhodyat tranzistory KT503V, u kotoryh βmin=40; Ik=150
mA; Uke=40V.
mAIIb 25,04010k
.
Naydem R10. Tak kak pri U min akk. =10,2 V na vyhode DA1 – 1+U min akk. =10,2
V.
Sledovatelno :
) (8,40)( 408001025,02,10
I103
b akk.minkOm OmUR
.
Blizhayshiy standartnyy nominal 3 9 kOm. R10=39 kOm.
Naydem R8 takzhe pri U max akk.=14,4 V. Na vyhode DA1-1 + U max akk., znachit:
) (58)( 576001025,04,14
I83
b akk maxkOm OmUR

Blizhayshiy standartnyy nomina l 56 kOm. R8=56 kOm.
V kachestve tranzistora VT3 podhodit tranzistor tipa KT502V,
imeyushchiy tehnicheskie dannye: β min=40; Ik=150 mA; Uke=40V; Ube max=1,2V.
Opredelim znacheniya soprotivleniy R12; R14; R15; R16; R17. Rasschitaem
ballastnyy rezistor R16+R17 v tsepi svetoizluchayushchego dioda VD6. Chtoby ne
prevysit predelno dopustimyy tok cherez VD6, primem stepen nasyshcheniya
N=1,5. Sledovatelno :
U' nas.be = U be max.·1,5=1,2·1,5=1,8 V .
Maksimalny y pryamoy tok cherez VD6 tak zhe, kak i chere z VD2 i VD3
raven 9 mA.
Ballastnyy rezistor Rl6+R17 rasschityvaetsya po formule:
(kOm)3,1)( 126710934,14
I)17 16(3
maxD akkmax
OmU UR R
.
Proizvolno primem R16=R17:

58
Om)(65021300
217 1617 16
R RR R.
Blizhayshiy standartnyy nominal 680 Om, togda R16=R17=680 Om.
V otkrytom, nasyshchennom sostoyanii tok IK max (ili
VT3 kI ) tranzistora VT3
raven
mA)(21)(021,01068,04,14
R173 akk max
max k
AUI
.
Sledovatelno
(mA) 525,04021VT3 k
VT3 b
II
.
Po ranee privedennomu vyrazheniyu tok Id :
ID>(2÷4)· Ib VT3>1,05÷2,1 (mA).
Primem Id=2 mA pri U' nas.be=1,8 V. V etom sluchae soprotivle nie R15 ravn o:
(kOm)9,028,1
2 U'15be as
nR
.
Blizhayshiy standartnyy nominal R15=910 Om .
Kogda tranzistor VT1 otkryt, to Uakk max=14,4 V.
Togda UR14+VD4=Uakk max-U'be nas=14,4 -1,8=12,6 V .
) (95,5)( 5950
1027,06,121234 14kOm OmIU UR
DVD R
,
gde UVD4≈0,7 V.
Blizhayshiy standartnyy nominal 5,9 kOm, to est , R12=5,9 kOm.
Kogda tranzistor VT2 otkryt U min akk. =10,2 V.
Opredelim soprotivlenie R14. Napryazhenie na R14 i diode VD5
opredelyaetsya iz vyrazheniya :
UR14+ VD5=U min akk -U'be =10,2 -1,8=8,4 (V),

) (85,3)( 3850
1027,04,8143-5 14kOm OmIU UR
DVD R
.
Blizhayshiy standartnyy nominal 3,9 kOm, znachit, R14=3,9 kOm.
UVD5 i UVD4 – pryamoe padenie napryazheniya na kremnievyh diodah, ravnoe
0,7 V. V kachestve diodov VD4 i VD5 mozhno vybrat malomoshchnye kremnievye
diody tipa KD522A .
Kondensator filtra vybiraem proizvolno, tipa K 50-29 –
elektroliticheskiy kondensator emkostyu 470 mkF · 16 V. Pri vybore
kondensatora neobhodimo, chtoby napryazhenie na kondensatore bylo bolshe
napryazheniya, na kotoroe on budet podklyuchatsya.
Na ris. 3.7 pokazana shema preobrazovaniya postoyannogo napryazheniya
solnechnyh b atarey v peremennoe trehfaznoe napryazhenie pri podklyuchenii k
promyshlennoy seti.

59

Ris. 3.7. Preobrazovanie postoyannogo napryazheniya solnechnyh batarey v
peremennoe trehfaznoe napryazhenie i podklyuchenie k promyshlennoy seti.

Sektsii 1/2 Sektsii 3/4 Sektsii
5/6

Glavnyy
vyklyuchatel
postoyannogo
toka
Preobrazovatel
Set

60 ZAKLYuChEN IE

1. Sistema dannogo tipa trebuet, chtoby fotoelektricheskoe pole imelo
razmery, obespechivayushchie v period normalnoy insolyatsii kak
neposredstvenno nagruzku rabochego elektricheskogo kontura, tak i podzaryadku
akkumulyatornyh batarey.
2. Dlya raboty nasos ov v she mah teplosnabzheniya neobhodima
elektricheskaya energiya, istochnikom kotoroy mogut sluzhit fotoelektricheskie
batarei.
3. V usloviyah respubliki kombinirovannoe ispolzovanie teplovyh
nasosov i solnechnyh ustanovok yavlyaetsya perspektivnym v plane energo – i
ekonomich eskoy effektivnosti pri novom stroitelstve zhilyh domov . V etom
sluchae srok okupaemosti s uchetom stoimosti ekonomii elektro – i
teploenergii, chto nenamnogo bolshe pokazateley razvityh stran
$ 77 865/($0,03 × 60000 + $15,5 × 640) = 6,65 let
4. Sostavlena metodika i vypolnen raschet fotoelektricheskoy sistemy
dlya energosnabzheniya zhilogo doma kottedzhnogo tipa pri klimaticheskih
usloviyah g.Tashkenta.

61 LITERATURA

po 1 glave

1. Times Square New York City. Highlighting high performance. US DOE. 2001.
2. Energy efficiency in a Manhattan skyscraper. CADDET. 2000.
3. Environmental Guidelines For Tenant Improvements. Conde Nast
Building @Four Times Square .Sistema elektrosnabzheniya na solnechnyh batareyah
4. Povarov O. S., Tomarov G. V. Razvitie geoterm alnoy energetiki v Rossii i
za rubezhom // Teploenergetika. – 2006. – № 3.
5. Shetov V. H., Butuzov V. A. Geotermalnaya energetika // Energosberezhenie. –
2006 – № 4. – S.70 –71.
6. Butuzov V. A. Povyshenie effektivnosti sistem teplosnabzheniya na osnove
vozobno vlyaemyh istochnikov energii. Dis… d -ra tehn. nauk. – M., 2004.

po 2 glave

1. Netraditsionnye vozobnovlyaemye istochniki energii. Sbornik materialov.
/Pod obshchey redaktsiey P.P.Bezrukih/. MEI. 2008.
2. A.I.Anarbaev, R.A.Zahidov, N.I.Orlova. Geliotehni ka. 2007. №1. s.14 -20.
3. S.Tanaka, R.Suda. Zhilye doma s avtonomnym teplohladosnabzheniem.
M.Stroyizdat.1989.
4. Materialy Special Exhibition Intersolar, May 27 -29, 2009. Munich , Germany .
5. Tehnicheskaya dokumentatsiya OAO INSOLAR -INVEST (Rossiya).
Teplonaso snye sistemy teplosnabzheniya. M. 2008.
6. A.I.Anarbaev, R.A.Zahidov, N.I.Orlova, U.A.Tadzhiev. Geliotehnika. 2008.
№2. s.62 -73.

po 3 glave
1. Avtonomnye istochniki pitaniya. – Lektsii. Bekirov E.A. (kniga). –
Simferopol, 2010g.
2. Istochniki elektropitaniya REA. Spr avochnik pod red. G. S. Nayvelta,
M., «Radio i svyaz», 1986, 576 s. s il.
3. Irving M. Gottlib «Istochniki pitaniya. Invertory, konvertory.
Lineynye i impulsnye stabilizatory». Per. s angl., «Postmarket», M., 2000.
4. I.I.B elopolskiy, E.I.Karatnikova, L.G.Tikalo va. Raschet
transformatorov i drosseley maloy moshchnosti. M., Energetika, 1973g.
5. Goryunov. Spravochnik po diodam stabilitronam, poluprovodnikovyh
priboram.
6. Bessonov L.A. Teoreticheskie osnovy elektrotehniki. – L.: Vysshaya
shkola, 1973. – 752 s.
7. Opornyy list silovyh elektronnyh moduley proizvoditelya Mitsubishi
Electronics
[http://www.mitsubishichips.com/Global/common/cfm/eLineUp.cfm?FOLDER=/pro
duct/powermod].