Определение оптимальной толщины теплоизоляции компонентов гелиотермических установок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение оптимальной толщины теплоизоляции компонентов гелиотермических установок

Ермуратский В.В., Институт Энергетики АН Молдовы

Abstract

In the work the task of calculation of the optimum thickness of thermo-insulation for collectors of sunlight and accumulators of the heat is considered. The simplified model of calculation and the technique based on an estimation of efficiency of investment projects is offered. It is shown, that at calculation on the simplified model which are not taking into account financial streams, the overestimated values of thickness thermo-insulation turn out.

Keywords: thermo-insulation, solar collector.

Rezumat

Problema de calcul a grosimii optime de izolare pentru colectoarele solare ?i acumulatoare de cгldurг. Se prezinte un model de calcul simplificat ?i metoda bazatг pe o evaluare a eficien?ei proiectelor de investi?ii. Se demostreazг, cг la calcularea prin utilizarea modelului simplificat, care nu ia оn considerare fluxurile financiare, sunt ob?inute valori mai mari ale grosimei deizola?ie.

Cuvinte-cheie: termoizolare, acumulatoarele de cгldurг, modelul de calcul, metodologia.

Аннотация

В работе рассматривается задача расчета оптимальной толщины теплоизоляции для коллекторов солнечного излучения и аккумуляторов тепла. Предложена упрощенная модель расчета и методика, основанная на оценке эффективности инвестиционных проектов. Показано, что при расчете по упрощенной модели, не учитывающей финансовые потоки, получаются завышенные значения толщины теплоизоляции.

Ключевые слова: теплоизоляция для коллекторов солнечного излучения, аккумуляторы тепла, модель расчета, методика

Основными компонентами гелиотермических установок (ГТУ) являются коллекторы солнечного излучения и аккумуляторы тепла. Значительную долю (до 25%) в стоимости ГТУ может составлять теплоизоляция этих компонентов. Потери тепла в этих компонентах зависят от следующих факторов:

- внешних условий работы ГТУ;

- режима работы компонентов;

- вида и толщины теплоизоляции.

Параметры теплоизоляции (вид и толщина) влияют на ее стоимость, а также на стоимость выполнения работ по теплоизоляции компонентов и стоимость вспомогательных элементов конструкции. Так, толщина теплоизоляции влияет на стоимость корпуса коллектора солнечного излучения, стоимость защитной оболочки аккумуляторов тепла и каналов передачи теплоносителя.

Очевидно, что с ростом толщины теплоизоляции ее стоимость растет, а потери тепла компонентов снижаются.

Наиболее быстрое снижение потерь тепла происходит в области малых значений толщин теплоизоляции. В области больших значений этой величины снижение потерь замедляется и в ряде случаев, например, для каналов передачи теплоносителей потери могут даже начать увеличиваться.

С учетом вышесказанного можно полагать, что существует оптимальная толщина теплоизоляции и задача ее расчета актуальна.

Для потерь энергии через теплоизоляцию, не учитывая внешнее термическое сопротивление компонента, можно записать следующее выражение:

,(1)

где - годовое число часов работы теплоизоляции при температурном напоре ;

, - площадь и толщина теплоизоляции;

- число лет в нормируемом сроке службы компонента гелиотермической установки;

- удельный коэффициент теплопроводности теплоизоляции.

Температурный напор определяется как усредненное по площади и времени значение, которое находится по результатам расчетов температурных режимов работы компонентов.

Обычно гелиотермические установки работают в комплексе с традиционными источниками тепла.

Потери тепла из компонентов гелиотермических установок компенсируются расходом энергии вышеуказанного источника. Стоимость этой энергии определяется по известному выражению:

,(2)

где - специфическая стоимость тепла, получаемого от традиционного источника.

В свою очередь затраты на теплоизоляцию можно рассчитать по следующему выражению:

,(3)

где - стоимость единицы объема теплоизоляции с учетом влияния ее толщины на дополнительные затраты, о которых речь шла выше.

В результате минимизации суммарных затрат на теплоизоляцию и тепло от традиционного источника можно получить следующее выражение для оптимальной толщины теплоизоляции:

,(4).

Выражение (4) только в первом приближении позволяет оценить оптимальную толщину теплоизоляции, поскольку оно получено без учета изменения во времени стоимости энергии дополнительного источника тепла и финансовой ситуации.

Следует отметить также, что толщина теплоизоляции компонентов влияет на усредненный температурный напор, поэтому определение необходимо осуществлять совместно с расчетом температурных полей в компонентах.

Более обоснованно с экономических позиций к решению задачи определения оптимальной толщины теплоизоляции можно осуществить, основываясь на работах [1-4].

Используя упрощенный вариант методики расчета эффективности инвестиций, можно получить следующее выражение для расчета оптимальной толщины теплоизоляции:

,(5)

где - срок службы компонента;

- реальный процент прибыли;

- темп роста цен на энергию традиционного источника тепла.

Принятые при получении формулы (5) допущения следующие:

- условия работы компонента неизменны в течение всего срока службы:

- стоимость энергии традиционного источника энергии возрастает во времени в геометрической прогрессии с годовым темпом .

Определение с использованием формулы (5), также как и по (4) следует осуществлять одновременно с расчетом температурных полей в компонентах.

В терминах дисконтного анализа [1- 4] выражение (5) получено для условия нулевой рентабельности инвестиций, при реальном проценте прибыли, определяемом по формуле:

,(6)

где - номинальное значение нормы экономической эффективности инвестиций;

- индекс инфляции.

Следует отметить, что на практике разработчики компонентов принимают решение о толщине теплоизоляции, исходя из экспертного мнения о допустимой доле потерь тепла.

Предложенный в работе подход дает более обоснованный выбор компромиссного значения толщины теплоизоляции.

Можно также указать, что эта методика позволяет более обоснованно определять толщину теплоизоляции зданий, трубопроводов и других теплоэнергетических объектов.

В таблице в качестве иллюстрации приведены результаты расчета оптимальной толщины теплоизоляции из пенополистирола, имеющего = 0,04 Вт/(м*К); = 500 лей/куб.м; при условии, что = 0,7 лей/кВтч; = 0,17; = 0,01; b=0,12; = 20.

Таблица 1

Из приведенных данных видно, что учет эволюции финансовых потоков обуславливает снижение значения оптимальной толщины теплоизоляции.

теплоизоляция коллектор гелиотермический финансовый

Литература

1. В. Бернс, П.М. Хавронек. Руководство по оценке эффективности инвестиций. М. 1995.

2. Г. Бирман, С. Шмидт. Экономический анализ инвестиционных проектов. М. 1997.

3. Финансовый менеджмент (теория и практика). Под ред. Е.С. Стояновой. М. 1996.

4. Методические указания по оценке эффективности инвестиционных проектов. М. Экономика. 2000.

Размещено на Allbest.ru