ВОПРОСЫ ТЕОРИИ. И ИННОВАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ. ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ. ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ ИНТЕНСИВНОСТИ СУММАРНОЙ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ НА ПРИМЕРЕ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

В справочниках по климату [5, 6] отдельные регионы представлены весьма ограничено. Так, для Краснодарско­го края они имеются только для городов Краснодар и Сочи,

Таблица 3.2.

Характеристики основных баз данных по солнечной радиации

Характеристики

E. S.R. A. 1996

E. S.R. A. 2000

METEONORM 4,0

Climate 1

S@tel-Light

WRDC

Форма

представления

Книга с дискетой

CD-ROM с приложениями в двух книгах

CD-ROM и справочник

CD-ROM

Интернет

Интернет

Стоимость

65,96 Е

380 Е

368 Е

150$

Бесплатно

Бесплатно

Web-адрес

-

www. ensmp. fr/ Fr/Services/ Presses ENS

www. meteotest. chl

www. climateone. de

www. satellight.

com

wrdcmgo. nrel. govl

Масштабы

применения

Европа и Северная Африка

Европа и Северная Африка

Всемирная

Всемирная

Европа н Северная Африка

Всемирная

Значения

измерений

S, D

S, D, Т, Р

S, D, T, W,P

S, Т, V, W

S, D

S, D

а)период измерений, годы

1975-1996

1981-1990

различные

различные

1996-2000

1964-1993

б) детализация значений

771

m, h

т, h

771

hh

771

Число пунктов наблюдений

340

586

>2400

>1200

250000

1195

Пространственная

интерполяция

нет

нет

да

нет

да

нет

Примечание: S - суммарная солнечная радиация, D - рассеянная солнечная радиация, Т - тем­пература воздуха, Р - атмосферное давление, V— скорость ветра, W - влажность воздуха, тп - средне­месячные значения, Л - среднечасовые значения, hh - получасовые значения

что недостаточно с учетом ограничений применимости справочных материалов.

Сотрудниками Государственной геофизической обсер­ватории имениА. И. Воейкова (ГГО) с участием автора была выполнена оценка гелиоэнергетических ресурсов Красно­дарского края [13] на основе данных многолетних измере­ний характеристик солнечной радиации 40-ка метеороло­гических станций. На рис. 3.5 приведена карта станций, в табл. 3.3 - их перечень и период наблюдений. В табл. 3.4 представлены значения продолжительности солнечного сияния, в табл. 3.5 - соотношение наблюдавшейся продол­жительности солнечного сияния и возможной.

В результате расчетов по формуле Ангстрема получены значения суммарной интенсивности солнечной радиации на горизонтальной поверхности (табл. 3.6 и рис. 3.6). По­грешность расчета месячных сумм радиации определя­лась при сравнении вычисленных и фактически получен­ных на актинометрических станциях значений радиации. Средняя величина погрешности составляла 1-6 % в летнее время и 3-13 % в зимнее.

При анализе полученных расчетным путем месячных значений суммарной радиации в данные были введены со­ответствующие поправки. Использованная методика рас­чета была применена в ГГО при оценке средних по площади пятиградусных квадратов территории России. Погреш­ность определения месячной суммарной радиации состав­ляла около 4 %.

Наибольшим солнечным потенциалом обладают при­брежные районы Азовского моря и северная часть Черно­морского побережья. Здесь годовой приход суммарной радиации достигает 1380-1400 кВт-ч/м2. В центральной и северной равнинной части Краснодарского края годо­вой приход радиации составляет, в среднем, 1270-1325 кВт-ч/м2. На юге, в районе Кавказского заповедника - наи­меньшая в крае суммарная радиация 1180-1200 кВт-ч/м2.

Д*у«гі

Черное

море

Рис. 3.5.

Схема метеорологических станций

Таблица 3.3.

Перечень метеорологических станций Краснодарского края

п/п

Название станции

Высота над уровнем моря, м

Период наблюдений

1

Ейск

3

1936-1942, 1944-1980

2

Должанка

3

1937-1980

3

Кушевская

16

1936-1980

4

Ставоминская

39

1936-1980

5

Камышеватская

15

1946-1980

6

Сосыка

55

1936-1942.1944-1980

7

Белоглинская

68

1940-1980

8

Каневская

17

1944-1980

9

IlDHMODCKO-AxTaDCK

4

1936-1942.1944-1980

10

Тиховецк

78

1943-1980

11

Тимашевская

22

1936-1980

12

Демин-Евик

5

1936-1942.1944-1980

13

Ковеновск

48

1936-1940.1947-1980

14

Квопоткин

80

1936-1980

15

Темвюк

3

1936-1942.1944-1980

16

Славянск-на-Кубани

7

1936-1980

17

Усть-Лабинск

92

1936-1980

18

Тамань

5

1936-1942,1944-1980

19

Кваснодав

30

1936-1942. 1944-1980

20

Майкоп

213

1936-1980

21

Авмавив

1936-1980

22

Квымск

35

1936-1980

23

Анапа

6

1936-1942, 1950-1980

24

Мавхотский перевал

430

1936-1942.1951-1980

25

Беловеченск

132

1936-1980

26

Нововоссийск

37

1936-1941, 1944-1980

27

Абвау-Дювсо

103

1936-1942.1945-1980

28

Лабинск

277

1936-1980

29

Говячий Ключ

67

1943-1980

30

Геленджик [2]

4

1937-1980

31

Отпадная

443

1944-1980

32

Джубга

15

1937-1980

33

Туапсе

41

1936-1980

34

Бувное

747

1944-1980

35

Гузевипль

671

1936-1980

36

Ачишхо

1886

1936-1980

37

Квасная поляна

566

1936-1980

38

Калиновое озево

470

1938-1980

39

Сочи

16

1936-1942, 1944-1980

40

Адлев

16

1946-1980

05

п/п

Станция

Период наблюдения, месяц, год

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

год

1

Ейск

64

80

169

200

268

305

342

310

247

175

81

45

2286

2

Должанская

65

80

145

202

280

310

345

310

248

176

82

48

2291

3

Кущевская

64

80

133

198

270

295

330

293

245

170

80

44

2202

4

Староминская

61

78

138

200

270

300

330

295

247

170

80

47

2216

5

Камышеватская

65

80

145

202

270

315

345

310

250

175

85

50

2292

6

Сосыка

66

81

135

193

269

296

335

292

248

173

82

51

2221

7

Белоглинская

69

81

133

190

268

290

320

285

243

166

85

50

2180

8

Каневская

66

82

136

200

270

305

340

300

250

178

85

52

2264

9

Приморско-Ахтарск

67

83

143

201

272

319

345

312

254

182

87

52

2317

10

Тихорецк

73

86

135

188

260

295

320

289

240

170

86

52

2194

11

Тимашевская

69

82

133

190

260

299

330

300

248

177

90

53

2231

12

Демин-Ерик

70

81

133

200

267

303

343

305

246

177

90

55

2270

13

Кореновск

71

82

130

180

255

294

320

290

240

176

92

54

2184

14

Кропоткин

76

88

137

183

249

293

315

287

238

170

88

53

2176

15

Темрюк

75

80

129

200

265

300

340

312

247

175

88

52

2263

16

Славянк-на-Кубани

72

81

131

191

260

294

330

300

245

173

91

53

2221

17

Усть-Лабинск

73

86

132

180

248

293

320

288

238

175

90

54

2177

18

Тамань

75

78

140

201

258

310

341

313

247

170

87

55

2275

19

Краснодар

73

82

129

177

247

291

320

288

239

174

94

56

2170

00

п/п

Станция

Период наблюдения, месяц, год

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

год

1

Ейск

23

27

41

49

58

64

71

70

65

51

29

17

51

2

Должанская

23

27

40

50

58

65

72

70

65

52

29

18

51

3

Кущевская

23

27

36

49

58

62

68

66

65

50

28

16

49

4

Староминская

22

28

38

49

58

63

69

67

65

50

28

18

50

5

Камышеватская

23

27

40

50

58

67

72

70

66

51

30

19

51

6

Сосыка

24

28

37

48

58

63

70

66

65

51

29

19

50

7

Белогдинская

21

28

36

46

55

62

67

66

63

49

29

19

49

8

Каневская

24

28

37

49

58

65

71

68

66

52

30

19

51

9

Приморско-Ахтарск

24

28

39

50

59

68

72

71

67

53

31

19

52

10

Тихорецк

25

28

37

46

56

63

67

66

63

50

30

19

49

11

Тимашевская

25

28

36

47

56

64

69

68

65

52

32

20

50

12

Демин-Ерик

25

28

36

50

58

64

72

69

65

52

32

20

51

13

Кореновск

25

28

36

45

55

63

67

66

63

51

32

20

49

14

Кропоткин

26

28

37

45

54

62

66

65

63

50

31

20

49

15

Темрюк

27

27

35

50

57

64

71

71

65

51

31

19

51

16

Славянк-на-Кубани

26

28

36

47

56

63

69

68

65

51

32

19

50

17

Усть-Лабинск

26

28

36

45

54

63

67

66

63

51

31

20

49

18

Тамань

27

27

38

50

56

66

72

71

65

50

30

20

51

19

Краснодар

26

28

35

44

54

63

68

66

64

51

33

21

49

Рис. 3.6.

Суммарная солнечная ра­диация за год на горизон­тальной поверхности

Для точного расчета количества солнечной радиации, поступающей на наклонные поверхности, необходимо иметь значения прямой, рассеянной и отраженной ра­диации. Во многих случаях встает необходимость оцен­ки суммарной радиации на наклонные поверхности в пунктах, где ее измерения не производились вообще или отсутствует непрерывная регистрация, а производят­ся лишь конкретные измерения. В связи с этим в ГГО на основании изучения соотношения суммарной радиации, поступающей на горизонтальную Qrop и наклонную 9накл поверхности был разработан способ пересчета суммарной радиации горизонтальной поверхности на наклонные, а также на вертикальные [14]. Материалом для этого послу­жили многолетние данные актиометрической сети СССР (200 станций) за 25-30 лет. Установление четкой зависи­мости QHaKJI/Qrop от широты местности позволяет исполь­зовать это соотношение как переводной коэффициент для пересчета суммарной радиации с горизонтальной поверх­ности на наклонную.

При помощи указанной методики с использованием мо­дели Дж. Хея были рассчитаны значения суммарной ин­тенсивности солнечной радиации на поверхности, располо­

женной под углом к горизонту, равным широте местности (табл. 3.7, рис. 3.7).

В результате анализа приведенных выше данных уста­новлено, что в течение года максимальные суммы солнеч­ной радиации отмечаются в июле (Q = 180+200 кВт ч/м2). При Q >180 кВт-ч/м2 обеспечивается средний суточный приход суммарной радиации > 6 кВт ч/м2.

В зависимости от облачности меняется доля прямой ра­диации в суммарном приходе. Наиболее значителен вклад прямой радиации в суммарную с мая по сентябрь - 50-60 %, на Черноморском побережье - 60-67 %. Зимой доля прямой радиации уменьшается до 30-45 %. В целом за год на территории Краснодарского края доля прямой радиа­ции в суммарном приходе составляет 52-53 %, на Черно­морском побережье - 58-59 %.

Как показывает распределение почасовых значений суммарной радиации, в течение дня в Краснодарском крае облачность существенно изменяет форму суточного хода - она асимметрична относительно полудня (табл. 3.8). Так, в июле в равнинной части края и в предгорьях сум­мы радиации в дополуденные часы больше, чем в после­полуденные. Ассиметрия в суточном ходе радиации свя­занна с развитием конвективной облачности к полудню и уменьшением прозрачности атмосферы в послеполуденные часы. На побережье Черного моря облачность уменьшается во второй половине дня и дополуденные суммы радиации меньше послеполуденных. Ассиметрия в отдельные часы до и после полудня может достигать 25 %.

В работе [13] на территории Краснодарского края выде­лено пять климатических зон (рис. 3.8, табл. 3.9).

В первую зону входят северная часть Черноморского побережья (район Анапа - Тамань) и побережье Азовско­го моря, во вторую - побережье Черного моря от Анапы до Адлера, в третью - равнинное побережье края (Кубано - Приазовская низменность), в четвертую - предгорные рай-

Рис. 3.7.

Суммарная солнечная радиа­ция за год на поверхности, рас­положенной под углом, рав­ным широте местности

оны до горы Фишт, в пятую - горные районы в верховьях реки Мзымта до горы Фишт.

Значения параметров второй и третьей зон мало от­личаются друг от друга, а некоторые из них, относящие­ся к третьей зоне, даже превышают показатели второй зоны. Практически мало уступает им четвертая зона. В пятой зоне отмечается существенное снижение показате­лей солнечного излучения, увеличение облачности.

На основании анализа характеристик гелиоресурсов Краснодарского края сделаны следующие выводы [13]:

Таблица 3.8.

Суточный ход почасовых значений суммарной солнечной радиации при средних условиях облачности, кВт - ч/м2

Время суток, ч

Месяц

апрель

ИЮЛЬ

апрель

ИЮЛЬ

Краснодар

Сочи

4-5

0,01

0,03

5-6

0,01

0,08

0,02

0,07

6-7

0,08

0,19

0,09

0,18

7-8

0,19

0,36

0,18

0,31

8-9

0,32

0,49

0,28

0,45

9-10

0,42

0,61

0,41

0,63

10-11

0,49

0,68

0,50

0,75

11-12

0,53

0,70

0,56

0,80

12-13

0,53

0,70

0,56

0,80

13-14

0,48

0,64

0,51

0,76

14-15

0,41

0,55

0,44

0,67

15-16

0,31

0,44

0,35

0,53

16-17

0,19

0,31

0,23

0,37

17-18

0,08

0,17

0,11

0,23

18-19

0,01

0,08

0,02

0,08

19-20

0,01

0,01

Таблица 3.9.

Климатические характеристики комплексного гелиоэнергетическо­го районирования территории Краснодарского края

Климатические характеристики

Зона

1

2

3

4

5

Суммарная радиация на горизон­тальную поверхность за год, кВт ■ ч/м2

1400

1392

1307

1262

1205

Суммарная радиация за летний период, кВт-ч/м2

782

761

739

696

667

Продолжительность солнечного сияния за год, ч

2307

2171

2206

2146

1867

Длительность солнечного сияния за летний период, ч

1232

1098

1177

1099

933

Отношение наблюдавшейся продолжи-тельности солнечного сияния за год к возможной, % Повторяемость состояния неба за год:

66

60

64

61

51

ясного (0-2 балла по общей облачности)

36

35

34

33

32

пасмурного (8-10 баллов по нижней облачности)

32

32

33

30

37

Количество ясных дней за год:

по общей облачности

78

72

69

66

60

пасмурной - по нижней облачности

55

55

55

48

72

Средняя скорость ветра за год, м/с

5,6

3,9

3,8

2,5

1,7

Средняя температура воздуха за год, "С

10,6

12,8

10,0

10,3

8,5

Выработка полезной энергии сім2 гелиоприемника (а = ф°)

электрической, кВт ■ ч

1431

1324

1332

1302

1253

тепловой, кВт-ч

960

960

878

816

728

ГиіОреа*

Рис. 3.8.

Районирование территории Краснодарского края по природным гелиоресурсам

5. Неподвижный гелиоприемник с углом наклона, равным широте местности, получает 1350-1500 кВт ч/м2 суммарной радиации.

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ. И ИННОВАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ. ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ. ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

ЭКОНОМИЧЕСКОЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ГЕЛИОУСТАНОВОК

На основании результатов исследований автора Крас­нодарской лабораторией энергосбережения и нетрадици­онных источников энергии АКХ были разработаны Реко­мендации по проектированию гелиоустановок котельных и ЦТП. В данной работе были исследованы следующие во­просы: анализ …

СОЛНЕЧНО-ТОПЛИВНЫЕ КОТЕЛЬНЫЕ

Для солнечных водонагревательных установок соотно­шение параметров при отсутствии теплового дублёра выра­жается уравнением: О Л 0,278 10-3АЕ/ лг =ОгсрУ2-Ь), i-n vi - интенсивность суммарной солнечной радиации в плоскости сол­нечных коллекторов за …

ГЕЛИОУСТАНОВКИ БОЛЬШОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

В 1989 г. по проекту автора в Краснодаре была построе­на и эксплуатируется до настоящего времени гелиоуста­новка издательства «Советская Кубань» с площадью сол­нечных коллекторов 260 м2. Солнечные коллекторы (432 шт.) размещены …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua