Моделювання конструктивних та техніко-економічних показників засобами програмного продукту T*SOL

Анотація

У роботі розглянуто проблему забезпечення гарячого водопостачання приватних будинків у контексті зростання цін на традиційні енергоносії, енергетичної невизначеності та міжнародних зобов’язань зі скорочення викидів CO₂. Як альтернативне рішення запропоновано використання сонячних теплових систем, здатних частково або повністю покривати потреби у гарячій воді в умовах високої інсоляції Півдня України. Метою дослідження є розробка оптимальної конфігурації сонячної теплової системи для приватного будинку в Одеському регіоні та кількісна оцінка її ефективності на основі динамічного моделювання в середовищі T*SOL. У роботі детально описано методику визначення потреби в тепловій енергії для нагрівання добового об’єму води залежно від кількості мешканців, температурних параметрів та нормативів водоспоживання. Розраховано необхідну площу сонячних колекторів із урахуванням середньодобової інсоляції, кута нахилу, коефіцієнта корисної дії обладнання та сезонних коливань. Наведено підхід до визначення кількості колекторів та оцінки фактичного теплового виходу системи у літній період, коли інсоляція досягає максимальних значень. Результати моделювання засвідчили, що річне надходження сонячного випромінювання на колектори становить 12899,82 кВт∙год, із яких 4935,53 кВт∙год трансформується в корисну теплову енергію. Система забезпечує понад 90 % потреб у гарячій воді в літні місяці, що дозволяє суттєво знизити споживання газу та електроенергії. Водночас виявлено ключові обмеження: теплові втрати в баці-акумуляторі та трубопроводах (13 % річного виходу), обмежена ємність акумулювання, залежність від погодних умов та зниження ефективності у зимовий період. Серед можливих шляхів підвищення ефективності визначено покращення теплоізоляції, оптимізацію стратегії керування насосним обладнанням, збільшення площі колекторного поля, перехід на вакуумні установки та вдосконалення стратифікації в баку-акумуляторі. Розглянуто переваги та недоліки використання пропіленгліколю як теплоносія. Окремо підкреслено значення економічної оцінки та доцільність застосування систем моніторингу для підвищення надійності та ефективності експлуатації. Таким чином, проведене дослідження підтверджує високу доцільність застосування сонячних теплових систем у побутовому секторі Півдня України, окреслює їхні сильні сторони та виявляє напрями технічної оптимізації для досягнення більшої енергетичної автономності.