DETERMINATION OF THE EFFICIENCY OF SOLAR HOT WATER SYSTEMS IMPLEMENTATION
The use of modern solar collectors ensures a high level of utilization of solar radiation energy and the stability of hot water supply throughout the year throughout Ukraine. At the present stage of development of solar thermal power engineering, the problems of efficient use of energy of solar radi...
Saved in:
| Date: | 2020 |
|---|---|
| Author Affiliations: |
|
| Keywords: | keywords |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2020
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/238 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Vidnovluvana energetika |
| Download file: |  |
Institution
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103316735295488 |
|---|---|
| author | Matyakh, S. Surzhyk, T. Rieztsov, V. |
| author_facet | Matyakh, S. Surzhyk, T. Rieztsov, V. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "S. Matyakh",
"institution": "Institute of Renewable Energy NAS of Ukraine, 02094, 20A Hnata Khotkevycha St., Kyiv, Ukraine."
},
{
"author": "T. Surzhyk",
"institution": "Institute of Renewable Energy, NAS of Ukraine 02094, 20A Hnata Khotkevycha Street, Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "V. Rieztsov",
"institution": "Institute of Renewable Energy, NAS of Ukraine 02094, 20A Hnata Khotkevycha Street, Kyiv, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Matyakh, S. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:13Z |
| description | The use of modern solar collectors ensures a high level of utilization of solar radiation energy and the stability of hot water supply throughout the year throughout Ukraine. At the present stage of development of solar thermal power engineering, the problems of efficient use of energy of solar radiation come to the first place due to the use of advanced technologies and establishment of optimal parameters of power equipment.
The procedure for determining the efficiency of using solar hot water systems presented in the paper provides obtaining energy and economic parameters of solar thermal power equipment in a particular locality, determining the type and parameters of solar installations for their maximum effective use.
The choice of type and performance of solar collectors for a particular area is primarily focused on the needs of a particular consumer and specific indicators of solar radiation in the area (monthly and annual average amount of direct, scattered and total solar radiation). Based on the presented data, the daily absorption intensity of the solar collector of solar radiation is determined, taking into account the operating parameters of the solar engineering installation and the optimal angle of inclination to the horizon. The estimated energy parameters are further used to establish cost-effectiveness, payback time and environmental performance by reducing carbon dioxide emissions. Solar heat supply in Ukraine has sufficient experience in the use and development of a normative base for design, and the technological potential of the industry allows to write out the tasks of mass production of heliotechnical equipment. The proposed procedure for prompt establishment of the efficiency of the introduction of solar hot water systems for potential consumers will contribute to the widespread utilization of solar thermal energy throughout Ukraine and, consequently, to reducing the use of organic fuel and improving the state of the environment. Ref. 7, tabl. 2. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2020.1(60).17-22 |
| first_indexed | 2025-07-17T11:37:54Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1819-8058 (Print)
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
© С.В. Матях, Т.В. Суржик, В.Ф. Рєзцов, 2020
Відновлювана енергетика. 2020. № 1 17
УДК 620.91 DOI: https://doi.org/10.36296/1819-8058.2020.1(60).17-22
ВИЗНАЧЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВПРОВАДЖЕННЯ СИСТЕМ СОНЯЧНОГО
ГАРЯЧОГО ВОДОПОСТАЧАННЯ
С.В. Матях, канд. техн. наук, Т.В. Суржик, канд. техн. наук, В.Ф. Рєзцов, чл.-кор. НАН України, докт. техн. наук,
Інститут відновлюваної енергетики НАН України,
02094, вул. Гната Хоткевича, 20А, м. Київ, Україна.
Використання сучасних сонячних колекторів забезпечує високий рівень освоєння енергії сонячного випромінювання та ста-
більність гарячого водопостачання на протязі всього року на всій території України. На сучасному етапі розвитку соняч-
ної теплоенергетики на перше місце виходять проблеми ефективного використання енергії сонячної радіації за рахунок
застосування передових технологій та встановлення оптимальних параметрів енергетичного обладнання.
Представлений в роботі порядок визначення ефективності використання систем сонячного гарячого водопостачання за-
безпечує отримання енергетичних та економічних параметрів сонячного теплоенергетичного обладнання у конкретній
місцевості, визначення типу і параметрів геліоустановок для їх максимально ефективного застосування.
Вибір типу та продуктивності сонячних колекторів для певної місцевості в першу чергу орієнтовано на потреби конкрет-
ного споживача та питомі показники з надходження сонячної радіації в даній місцевості (середньомісячна і середньорічна
кількість прямої, розсіяної та сумарної сонячної радіації). На основі представлених даних визначається приведена добова
інтенсивність поглинання сонячним колектором сонячної радіації із врахуванням робочих параметрів геліотехнічної уста-
новки та оптимального кута нахилу до горизонту. Розрахункові енергетичні параметри надалі використовуються для
встановлення економічної ефективності, строку окупності геліоустановки та екологічної ефективності за рахунок змен-
шення викидів вуглекислого газу. Сонячне теплопостачання в Україні має достатнiй досвiд викоpистання i розвинену
ноpмативну базу для пpоектування, а технологiчний потенцiал пpомисловостi дозволяє виpiшити завдання масового виpо-
бництва гелiотехнiчного обладнання. Запропонований порядок оперативного встановлення ефективності впровадження
систем сонячного гарячого водопостачання для потенційних споживачів сприятиме широкому освоєнню сонячної теплової
енергії на всій території України і, відповідно, зменшенню обсягів використання органічного палива та поліпшенню стану
оточуючого середовища. Бібл. 7, табл. 2.
Ключові слова: сонячна теплоенергетика, сонячний колектор, гаряче водопостачання.
DETERMINATION OF THE EFFICIENCY OF SOLAR HOT WATER SYSTEMS
IMPLEMENTATION
S. Matyakh, candidate of technical science, T. Surzhyk, candidate of technical science, V. Ryeztsov, corresponding member of the
NAS of Ukraine, doctor of technical science
Institute of Renewable Energy NAS of Ukraine,
02094, 20A Hnata Khotkevycha St., Kyiv, Ukraine.
The use of modern solar collectors ensures a high level of utilization of solar radiation energy and the stability of hot water supply
throughout the year throughout Ukraine. At the present stage of development of solar thermal power engineering, the problems of
efficient use of energy of solar radiation come to the first place due to the use of advanced technologies and establishment of optimal
parameters of power equipment.
The procedure for determining the efficiency of using solar hot water systems presented in the paper provides obtaining energy and
economic parameters of solar thermal power equipment in a particular locality, determining the type and parameters of solar
installations for their maximum effective use.
The choice of type and performance of solar collectors for a particular area is primarily focused on the needs of a particular
consumer and specific indicators of solar radiation in the area (monthly and annual average amount of direct, scattered and total
solar radiation). Based on the presented data, the daily absorption intensity of the solar collector of solar radiation is determined,
taking into account the operating parameters of the solar engineering installation and the optimal angle of inclination to the horizon.
The estimated energy parameters are further used to establish cost-effectiveness, payback time and environmental performance by
reducing carbon dioxide emissions. Solar heat supply in Ukraine has sufficient experience in the use and development of a normative
base for design, and the technological potential of the industry allows to write out the tasks of mass production of heliotechnical
equipment. The proposed procedure for prompt establishment of the efficiency of the introduction of solar hot water systems for po-
tential consumers will contribute to the widespread utilization of solar thermal energy throughout Ukraine and, consequently, to
reducing the use of organic fuel and improving the state of the environment. Ref. 7, tabl. 2.
Keywords: solar thermal power, solar collector, hot water supply.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2020.1(60).17-22
ISSN 1819-8058 (Print)
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2020. № 1 18
С.В. Матях
S. Matyakh
Відомості про автора: старший науковий
співробітник в Інституті відновлюваної енер-
гетики НАН України.
Освіта: Національний технічний університет
України. «Київський політехнічний інститут
ім. Ігоря Сікорського», спеціальність – Про-
грамне забезпечення автоматизованих систем.
Наукова сфера: сонячна енергетика, моделю-
вання енергетичних процесів.
Публікації: 31.
ORCID: 0000-0002-1707-3519
Contacts: +38 (044) 206-28-09
e-mail: renewable@ukr.net
Autor information: senior researcher Institite or
Renewable energy of NAS of Ukraine.
Education: National Technical University of
Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Insti-
tute», specialty – automated systems software.
Research area: solar power engineering, simula-
tion of energy-intensive processes.
Publications: 31.
ORCID: 0000-0002-1707-3519
Contacts: +38 (044) 206-28-09
e-mail: renewable@ukr.net
Т.В. Суржик
Т. Surzhyk
Відомості про автора: кандидат технічних
наук, вчений секретар Інституту відновлюваної
енергетики НАН України.
Освіта: Київський інженерно-будівельний
інсти-тут, спеціальність – теплогазопостачання
та вентиляція.
Наукова сфера: відновлювана енергетика.
Публікації: 187. 2 монографії, 26 патентів.
ORCID: 0000-0002-1418-7748
Контакти: +38 (044) 206-28-09
e-mail: renewable@ukr.net
Autor information: Kandidate of science, Sci-
ence secretary in the Institute of Renewable Ener-
gy of the National Academy the Sciences of
Ukraine
Education: Kyivs Engineering Building – Insti-
tute, specialty – gas-heating and ventilation
Research area: renewable energy.
Publications: 187. 2 monographs, 26 patents.
ORCID: 0000-0002-1418-7748
Contacts: +38 (044) 206-28-09
e-mail: renewable@ukr.net
В.Ф. Рєзцов
V. Rieztsov
Відомості про автора: чл.-кор. НАН України,
докт. техн. наук, професор, заступник директо-
ра з наукових питань, завідувач відділу соняч-
ної енергетики в Інституті відновлюваної енер-
гетики НАН України.
Освіта: Харківський авіаційний інститут, фа-
культет двигунів літальних апаратів, спеціаль-
ність – інженер-механік.
Наукова сфера: відновлювана енергетика.
Публікації: 308. 5 монографій, 20 патентів.
ORCID: 0000-0003-2926-1733
Contacts: +38 (044) 206-28-09
e-mail: renewable@ukr.net
Autor information: Corresponding Member of
NAS of Ukraine, DoctorTechnical Sciences,
Professor, Deputy Director of Research, The Head
of Department Solar Energy Institute of
Renewable Energy of the National Academy the
Sciences of Ukraine.
Education: Kharkiv Aviation Institute, Faculty of
Aircraft Engine Engines, specialty – mechanical
engineer.
Research area: renewable energy.
Publications: 308. 5 monographs, 20 patents.
ORCID: 0000-0003-2926-1733
Contacts: +38 (044) 206-28-09
e-mail: renewable@ukr.net
Вступ. З усіх відновлюваних джерел сонячна
енергія є найбільш доступним природним енер-
горесурсом і в контексті її використання накопи-
чено багатовіковий історичний досвід. Переваги
практично невичерпного джерела енергії соняч-
ної радіації як первинного місцевого енергоресу-
рсу полягають у можливості використання на
більшості ділянок поверхні Землі та в можливос-
ті безпосереднього перетворення енергії сонячної
радіації в теплову та електричну енергію.
Сонячна теплова енергетика – один із перс-
пективних напрямів використання енергії Сонця
на території України. На сучасному етапі її роз-
витку на перше місце виходять проблеми ефек-
тивного використання енергії сонячної радіації за
рахунок застосування передових технологій та
встановлення оптимальних параметрів енергети-
чного обладнання. Сучасні сонячні колектори
забезпечують високий рівень освоєння енергії
сонячного випромінювання та стабільність гаря-
чого водопостачання на протязі всього року.
Постановка задачі. Для підвищення рівня
впровадження систем сонячного гарячого водо-
постачання запропоновано алгоритм визначення
ефективності їх використання, який забезпечує
отримання енергетичних та економічних параме-
трів сонячного теплоенергетичного обладнання у
конкретній місцевості, визначення типу і пара-
метрів геліоустановок для їх максимально ефек-
тивного використання.
Основними параметрами, що використову-
ються при визначенні ефективності впроваджен-
ня сонячних теплових енергоустановок є інтен-
сивність надходження сонячної радіації і темпе-
ратура зовнішнього повітря.
Сумарне сонячне випромінювання, що пос-
тупає на любу поверхню, складається з прямої і
розсіяної сонячної радіації та випромінювання,
що відбивається від поверхні Землі і різних пре-
дметів, розташованих поблизу цієї поверхні.
Величина енергії сонячної радіації в значній
мірі залежить від астрономічних та метеорологі-
ISSN 1819-8058 (Print)
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2020. № 1 19
чних факторів − висоти Сонця над горизонтом і
тривалості дня, хмарності, вологості та прозорос-
ті атмосфери.
Надходження сумарної сонячної радіації
змінюється на протязі дня, року та з року в рік,
однак середньорічні її значення за багаторічний
період достатньо стійкі.
Крім того, змінними величинами є самі
складові сумарної сонячної радіації (пряма та
розсіяна сонячна радіація), причому часто збіль-
шення однієї з величин приводить до зменшення
іншої, майже не впливаючи на їх суму. Складова
прямої сонячної радіації в добовій сумі сонячної
радіації, що попадає на горизонтальну поверхню
Землі, може знаходитись в діапазоні від 90% в
дуже ясний день і до 0% в дуже хмарний день.
Величина сумарної сонячної радіації із збільшен-
ням висоти місцевості до 200 м практично не
змінюється − в даному випадку змінюється спів-
відношення її складових − збільшення величини
прямої сонячної радіації компенсується змен-
шенням величини розсіяної сонячної радіації. Як
правило, найбільшу долю в сумарній сонячній
радіації складає пряма радіація (за виключенням
зимових місяців і окремих районів, напри-
клад, північних) [1, 2].
Величина та співвідношення складових су-
марної сонячної радіації необхідні для вибору
типу геліоенергетичного обладнання. В регіонах,
де переважає пряма сонячна радіація, можна за-
стосовувати сонячні колектори з концентратора-
ми сонячного випромінювання. Розсіяне сонячне
випромінювання не можна сконцентрувати за
допомогою дзеркал. Якщо значна частина соняч-
ної радіації поступає у вигляді розсіяної, тоді ви-
користовують плоскі сонячні колектори, які зби-
рають як пряме, так і розсіяне сонячне випромі-
нювання і можуть ефективно застосовуватись не
тільки в ясні , але й в хмарні дні.
При виборі типу та потужності сонячної те-
плової енергоустановки для певної місцевості в
першу чергу необхідно орієнтуватись на питомі
показники з надходження сонячної радіації в да-
ній місцевості (середньомісячна і середньорічна
кількість прямої, розсіяної та сумарної сонячної
радіації), продуктивність геліотехнічної установ-
ки [1 - 4].
Розрахункові питомі енергетичні показники
надходження сонячної енергії на горизонтальну
поверхню в різних регіонах України визначені за
даними щодо надходження сонячної радіації на
діючих в Україні метеостанціях − прямої сонячної
радіації, розсіяної сонячної радіації та сумарної со-
нячної радіації представлено в таблиці 1 [5, 6].
Таблиця 1. Надходження сонячної енергії на горизонтальну поверхню в регіонах України:
S – прямої сонячної радіації, D – розсіяної сонячної радіації, (S +D) – сумарна радіація.
Table 1. Solar energy supply to the horizontal surface in the regions of Ukraine:
S - direct solar radiation, D - diffuse solar radiation, (S + D) - total radiation.
Область
Радіа-
ція,
кВт.год/м2
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Рік
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
1. Чернігівська
(Придеснянська МТС)
S 4,656 10,475 27,94 48,89 77,99 83,81 84,97 73,33 45,40 24,44 8,148 4,656 494,7
D 20,95 31,43 51,22 59,36 81,48 76,82 83,81 67,51 48,89 32,59 13,97 10,476 578,5
S +D 25,61 41,91 79,16 108,25 159,47 160,63 168,78 140,84 94,29 57,03 22,12 15,13 1073,2
2. Сумська
(КонотопськаМТС)
S 4,656 13,97 36,08 47,72 74,5 84,97 91,96 74,5 51,22 20,95 6,94 3,49 511
D 19,79 27,94 47,72 62,86 82,64 81,48 82,64 68,68 48,89 31,43 15,13 12,8 582
S +D 24,45 41,91 83,80 110,58 157,14 166,45 174,6 143,18 100,11 52,38 22,07 16,29 1093
3. Волинська
(Ковельська МТС)
S 4,656 11,64 38,41 46,56 69,84 84,97 74,5 60,53 45,4 20,95 6,98 4,656 469,02
D 20,95 31,43 52,38 64,02 83,81 84,97 84,97 72,17 52,38 34,92 15,13 12,8 609,94
S +D 25,61 43,07 90,79 110,58 153,65 169,94 159,47 132,7 97,78 55,87 22,11 17,46 1078,96
4. Київська
(Тетерівська МТС)
S 4,656 11,64 33,76 48,89 73,33 86,14 87,3 71,0 45,4 24,44 5,82 3,49 495,86
D 22,12 29,1 46,56 68,68 75,66 80,32 80,32 62,86 50,05 32,6 16,3 10,48 575,02
S +D 26,78 40,74 80,32 117,57 148,99 166,46 167,62 133,86 95,45 57,04 22,12 13,97 1070,88
5. Київська
(МТС м. Києва)
S 6,98 15,13 36,08 53,54 82,64 98,94 95,45 82,64 57,04 29,1 6,98 4,66 569,2
D 19,79 26,77 47,72 62,86 79,15 83,81 81,48 66,35 48,89 33,76 17,46 13,97 582
S +D 26,77 41,9 83,8 116,4 161,8 182,75 176,93 149,0 105,93 62,86 24,44 18,63 1151,2
6. Київська
(Баришівська МТС)
S 8,15 13,97 30,26 54,71 79,15 94,28 97,78 79,15 52,38 27,94 8,15 3,49 549,41
D 19,79 26,77 41,9 65,18 76,82 83,81 81,48 66,35 48,89 31,45 17,46 11,64 571,52
S +D 27,94 40,74 72,16 119,89 155,97 178,09 179,26 145,5 101,27 59,37 25,61 15,13 1120,93
7. Київська
(Бориспільська МТС)
S 6,98 13,97 29,1 53,54 87,3 91,96 97,78 76,82 52,38 29,1 6,98 3,49 549,41
D 20,95 29,1 43,07 66,35 80,32 83,81 79,15 66,35 50,05 31,43 17,46 12,8 580,84
S +D 27,93 43,07 72,17 119,89 167,62 175,77 176,93 143,17 102,43 60,53 24,44 16,29 1130,24
ISSN 1819-8058 (Print)
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2020. № 1 20
Область
Радіа-
ція,
кВт.год/м2
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Рік
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
8. Хмельницька
(Нова Ушиця МТС)
S 8,15 16,3 38,41 54,71 72,17 88,46 94,28 80,32 60,53 31,43 8,15 6,98 559,88
D 24,44 33,76 54,71 66,35 84,97 83,81 83,81 67,51 48,89 33,76 18,62 16,3 616,92
S +D 32,59 50,06 93,12 121,06 157,14 172,27 178,09 147,83 109,42 65,19 26,77 23,28 1176,8
9. Луганська
(Деркульська МТС)
S 9,31 19,79 50,05 74,5 98,94 130,37 116,4 107,09 73,33 25,61 11,64 4,66 721,7
D 20,95 31,43 52,38 55,87 68,68 71,0 73,33 61,69 45,4 33,76 20,95 15,13 550,57
S +D 30,26 51,22 102,43 130,37 167,62 201,37 189,73 168,78 118,73 59,37 32,59 19,79 1272,25
10. Кропивницька
S 8,15 17,46 36,08 60,53 77,99 98,94 102,43 89,63 69,84 34,92 9,31 4,66 609,94
D 19,79 29,1 48,89 55,87 82,64 77,99 82,64 61,69 40,74 30,26 16,3 16,3 562,2
S +D 27,94 46,56 84,97 116,4 160,63 176,93 185,07 151,32 110,58 65,18 25,61 20,96 1172,15
11. Донецька, (Вели-
ко-Анадольська МТС)
S 8,15 17,46 39,58 60,53 88,47 108,25 116,4 104,76 73,33 37,25 10,45 3,49 668,14
D 22,12 31,43 54,71 60,53 79,15 74,5 74,5 61,7 44,23 33,76 20,95 18,62 576,2
S +D 30,27 48,89 94,29 121,06 167,62 182,75 190,9 166,46 117,56 71,01 31,40 22,11 1244,34
12. Закарпатська
S 9,31 15,13 44,23 62,86 82,64 91,96 90,79 87,3 71,0 39,58 10,48 6,98 612,26
D 20,95 30,26 48,89 62,86 82,64 82,64 84,97 71,0 50,05 34,92 20,95 11,64 601,8
S +D 30,26 45,39 93,12 125,72 165,28 174,6 175,76 158,3 121,05 74,5 31,43 18,62 1214,05
13. Одеська
(МТС м. Одеса)
S 9,31 16,3 43,07 76,82 114,07 130,37 143,17 121,06 84,97 39,58 12,8 8,15 799,67
D 23,28 30,26 51,22 64,02 73,33 71,0 67,51 57,04 45,4 39,58 22,12 19,79 564,55
S +D 32,59 46,56 94,29 140,84 187,4 201,37 210,68 178,10 130,37 79,16 34,92 27,94 1364,2
14. Одеська
(Болградська МТС)
S 15,13 20,95 44,23 59,36 88,46 100,1 121,06 111,74 86,14 46,56 13,97 10,48 718,2
D 22,12 29,1 47,72 59,36 72,17 69,84 68,68 61,69 44,23 36,08 20,95 17,46 549,4
S +D 37,25 50,05 91,95 118,72 160,63 169,94 189,74 173,43 130,37 82,64 34,92 27,94 1267,6
15 Полтавська
S 8,15 16,3 32,59 50,05 80,32 97,78 97,78 84,97 55,87 23,28 10,48 4,66 562,2
D 18,62 26,77 47,72 68,68 73,33 74,5 79,15 57,04 48,89 31,43 15,13 13,97 544,75
S +D 26,77 43,07 80,32 118,73 153,65 172,3 176,93 142,01 104,76 54,71 25,61 18,63 1106,95
16. Запорізька
(Ботєвська МТС)
S 6,98 17,46 37,23 64,02 100,1 111,74 123,38 105,92 77,99 34,92 11,64 4,66 696,07
D 22,12 32,59 51,22 67,51 75,66 75,66 76,82 62,86 46,56 37,25 20,95 16,3 585,49
S +D 29,1 50,05 88,45 131,53 175,76 187,4 200,2 168,78 124,55 72,17 32,59 20,96 1281,56
17. Херсонська
(Асканія-Нова МТС)
S 11,64 18,62 44,23 67,51 104,76 118,73 132,7 112,91 80,32 43,07 15,13 8,15 757,76
D 23,28 33,76 51,22 67,51 80,32 77,99 71,0 64,02 48,89 33,76 20,95 17,46 590,15
S +D 34,92 52,38 95,45 135,02 185,08 196,72 203,7 176,93 129,21 76,83 36,08 25,61 1347,91
18. Херсонська
(МТС м. Херсон)
S 10,48 18,62 43,07 66,36 102,43 118,73 125,71 115,24 76,82 39,58 12,8 9,31 739,14
D 20,95 31,43 54,71 65,18 79,15 76,82 77,99 62,86 50,05 38,41 22,12 17,46 597,13
S +D 31,43 50,05 97,78 131,53 181,58 195,55 203,7 178,10 126,87 77,99 34,92 26,77 1336,27
19. АР Крим
(Євпаторійська МТС)
S 15,13 20,95 47,72 77,99 96,61 123,38 145,5 123,38 87,3 59,36 22,12 11,64 831,1
D 24,44 31,43 51,22 59,36 73,33 69,84 66,35 57,04 48,89 38,41 27,94 20,95 569,2
S +D 39,57 52,38 98,94 137,35 169,94 193,22 211,85 180,42 136,19 97,77 50,06 32,59 1400,3
20. АР Крим
(Карадагська МТС)
S 16,3 20,95 44,23 74,5 110,58 135,02 145,5 125,71 95,45 51,22 20,95 11,64 852,05
D 27,94 34,92 53,54 65,18 71,0 66,35 58,2 45,4 39,58 39,58 25,61 20,95 584,34
S +D 44,24 55,87 97,77 139,68 181,58 201,37 203,7 171,11 135,03 90,8 46,56 32,59 1436,4
21. АР Крим
(Нікітський сад МТС)
S 16,3 22,12 47,72 73,33 98,94 117,56 131,53 122,22 83,81 51,22 22,12 13,97 800,83
D 19,79 27,94 45,4 61,7 72,17 69,84 68,68 57,04 46,56 38,41 25,61 17,46 550,6
S +D 36,09 50,06 93,12 135,03 171,11 187,4 200,21 179,26 130,37 89,63 47,73 31,43 1351,4
При впровадженні сонячного колектора ви-
значається добова потреба споживача в тепловій
енергії (QД, кВт год) для гарячого водопостачан-
ня (ГВП):
( ) ,Д p гв хвQ mc t t= − (1)
де: m – потреби у гарячій воді з температурою
60oС за добу, м3/доба; cp– питома теплоємність
води, 1,16 кВт.год/(м3∙оС); tгв- температура гаря-
чої води; tхв– температура води в холодному во-
допроводі, яка дорівнює 5oС в опалювальний
період та 15oС – в літній період.
Наступним етапом є визначення приведеної
добової інтенсивності поглинання сонячної раді-
ації (qi, кВт.год/м2) геліоприймачем [7]:
qi = 0,96 (Ps s Is + PD D ID), (2)
де IS, ID − інтенсивність сонячного випроміню-
вання, відповідно прямого та розсіяного, на гори-
зонтальну поверхню, кВт/м2 (таблиця 1); S,D −
приведені оптичні характеристики для прямої і
розсіяної сонячної радіації відповідно. При від-
сутності паспортних даних S приймається 0,74,
D = 0,64 для геліоприймача з одинарним склом
ISSN 1819-8058 (Print)
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2020. № 1 21
S = 0,63, D = 0,42 для геліоприймача з подвійним
склом; PS, PD − коефіцієнти положення сонячного
колектора для прямої і розсіяної сонячної радіації
відповідно.
Середньомісячні значення коефіцієнта по-
ложення сонячного колектора для прямої соняч-
ної радіації PS для сонячних колекторів південної
орієнтації при різних кутах нахилу їх до горизон-
ту для всіх кліматичних зон України визначають-
ся з табличних даних (таблиця 2) [6, 7].
Розрахунковий коефіцієнт положення соня-
чного колектора для розсіяної сонячної радіації
(PD) визначається :
PD = cos2 b/2, (3)
де b − кут нахилу сонячного колектора до
горизонту.
Таблиця 2. Середньомісячні значення PS для сонячних колекторів південної орієнтації.
Table 2. Monthly PS average values for southern orientation solar collectors.
Кут нахилу ко- Місяці року
лектору до
гори-
I II II IV V VI VII VIII IX X XI1 XII
зонту (b), град. Широта місцевості 40о
25 1,76 1,49 1,30 1,13 1,04 1,0 1,01 1,08 1,22 1,4 1,66 1,85
40 2,24 1,72 1,36 1,11 0,97 0,90 0,93 1,03 1,24 1,55 2,03 2,45
55 2,46 1,79 1,33 1,03 0,86 0,78 0,81 0,94 1,17 1,56 2,18 2,72
90 2,30 1,48 0,91 0 0 0 0 0 0,75 1,17 1,96 2,61
Широта місцевості 45 о
30 2,14 1,71 1,42 1,19 1,07 1,02 1,04 1,13 1,30 1,56 1,96 2,31
45 2,86 1,99 1,49 1,17 1,00 0,92 0,95 1,08 1,33 1,74 2,47 3,27
60 3,13 2,07 1,45 1,09 0,89 0,80 0,84 0,99 1,26 1,76 2,66 3,64
90 3,04 1,81 0,99 0,71 0 0 0 0 0,89 1,37 2,5 3,63
Широта місцевості 50 о
35 2,77 2,01 1,57 1,27 1,11 1,05 1,08 1,19 1,42 1,79 2,44 3,12
50 4,06 2,38 1,65 1,24 1,04 0,95 0,98 1,33 1,44 2 3,22 5,27
65 4,46 2,47 1,61 1,16 0,93 0,82 0,87 1,04 1,37 2,02 3,47 5,9
90 4,46 2,26 1,3 0,84 0 0 0 0,72 1,06 1,77 3,36 6,04
Широта місцевості 55 о
40 4 2,47 1,79 1,37 1,17 1,09 1,12 1,26 1,56 2,11 3,27 4,91
55 3,37 2,99 1,87 1,34 1,09 0,99 1,03 1,21 1,59 2,38 4,81 5,85
70 9,29 3,11 1,83 1,26 0,98 0,87 0,91 1,11 1,51 2,41 5,2 6,4
90 9,52 2,95 1,57 1 0,73 0 0 0,84 1,26 2,2 5,17 6,45
Загальна площа абсорбера (А, м2) становить
,i
Д
q
A
Q
=
(4)
де qi – середнє значення доступної сонячної ене-
ргії, кВт
.
год/м2; ДQ – значення енергії необхід-
ної для підігріву заданого об’єму води, кВт
.
год;
– середній ККД сонячної геліоустановки.
Необхідна кількість колекторів, сkN визна-
чається:
,ck
ab
A
N
S
= (5)
де Sab – робоча площа одного абсорбера, м2.
Строк окупності геліоустановки
,C
T
S
T
Q C
=
(6)
де Sc –вартість геліоустановки, грн./кв.м, Q – рі-
чна кількість теплоти, вироблена 1кв.м установ-
ки, СT – вартість теплоти від традиційного енер-
годжерела, грн./1 кВт
.
год.
Для визначення економічної ефективності
розраховується сума, необхідна для оплати цен-
тралізованого гарячого водопостачання за рік для
даного району Sгв річне, грн.:
12
1
,гв річне гвS S= (7)
.
.
екон затрати на ГВП
затрати на геліоустановку
Е S
S
= −
−
(8)
ISSN 1819-8058 (Print)
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2020. № 1 22
Екологічна ефективність, тобто заощаджена
кількість викидів СО2 становить:
,екоЕ Qk= (9)
де к − коефіцієнт викидів СО2 (1,32 т СО2 на
1 МВт
.
год).
Висновок. Використання алгоритму визна-
чення ефективності впровадження систем соняч-
ного гарячого водопостачання забезпечує отри-
мання енергетичних та економічних параметрів
сонячного теплоенергетичного обладнання у
конкретній місцевості, визначення типу і параме-
трів геліоустановок для їх максимально ефектив-
ного використання. Подальша розробка програм-
ного забезпечення на основі представленого ал-
горитму дасть можливість оперативного встанов-
лення доцільності застосування сонячного тепло-
енергетичного обладнання на всій території Ук-
раїни та сприятиме широкомасштабному їх впро-
вадженню.
1. Кудря С.О. Нетрадиційні та відновлювані джерела
енергії . Підручник. Національний технічний університет
України («КПІ»). Київ. 2012. 495 с.
2. Мхитарян Н.М. Энергетика нетрадиционных и
возобновляемых источников. Наукова думка. Київ. 1999.
314 с.
3. Даффи У.Дж., Бекман У.А. Тепловые процессы с
использованием солнечной энергии. Под ред.
Ю.Н.Малевского. Москва. 1977. 420 с.
4. Твайделл Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники
энергии. Энергоатомиздат. Москва. 1990. 344 с.
5. Научно-прикладной справочник по климату СССР,
Сер. Вып. 10. УССР. Кн. 1. Ч. 1. Солнечная радиация и сол-
нечное сияние. Гидрометеоиздат. 1990. 608 с.
6. Рекомендации по проектированию установок сол-
нечного горячего водоснабжения для жилых и обществен-
ных зданий. КиевЗНИИЭП. Киев. 1987. 119 с.
7. Гершкович В.Ф. Солнечные установки горячего во-
доснабжения: пособие по проектированию. ЗНИИЭП. Киев.
2006. 26с.
REFERENCES
1. Kudrja S.O. Netradycijni ta vidnovljuvani dzherela en-
erghiji. [Alternative and renewable energy sources]. Pidruchnyk.
Nacionaljnyj tekhnichnyj universytet Ukrajiny («KPI»). Kyjiv.
2012. 495 p. [in Ukrainian].
2. Mkhitaryan N.M. Energetika netraditsionnykh i
vozobnovlyaemykh istochnikov. [Alternative and Renewable
Energy]. Naukova dumka. Kiїv. 1999. 314 p. [in Russian].
3. Daffi U.Dzh., Bekman U.A. Teplovye protsessy s
ispol'zovaniem solnechnoy energii. [Thermal processes using
solar energy]. Pod red. Yu.N.Malevskogo. Moskva. 1977. 420 р.
[in Russian].
4. Tvaydell Dzh., Ueyr A. Vozobnovlyaemye istochniki
energii. [Renewable energy sources]. Energoatomizdat. Moskva.
1990. 344 p. [in Russian].
5. Nauchno-prikladnoy spravochnik po klimatu SSSR.
Ser. Vyp. 10. USSR. Kn. 1. Ch. 1. Solnechnaya radiatsiya i
solnechnoe siyanie. [Scientific-applied reference on the climate
of the USSR. P.1 Solar radiation and solar luminescence].
Gidrometeoizdat. 1990. 608 p. [in Russian].
6. Rekomendatsii po proektirovaniyu ustanovok solnech-
nogo goryachego vodosnabzheniya dlya zhilykh i obshchestven-
nykh zdaniy. [Recommendations for the design of solar hot wa-
ter installations for residential and public buildings].
KievZNIIEP. Kiev. 1987. 119 р. [in Russian].
7. Gershkovich V.F. Solnechnye ustanovki goryachego
vodosnabzheniya: posobie po proektirovaniyu. [Solar Hot Water
Plants: Design Guide]. ZNIIEP. Kiev. 2006. 26 р. [in Russian].
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМ СОЛНЕЧНОГО ГОРЯЧЕГО
ВОДОСНАБЖЕНИЯ
С.В. Матях, канд. техн. наук, Т.В. Суржик, канд. техн.
наук, В.Ф. Резцов, чл.-кор. НАН Украины, докт. техн. наук
Институт возобновляемой энергетики НАН Украины,
02094, ул. Гната Хоткевича 20А, г. Киев, Украина.
Использование современных солнечных коллекторов обеспе-
чивает высокий уровень освоения энергии солнечного излу-
чения и стабильность горячего водоснабжения в течение
всего года на всей территории Украины. На современном
этапе развития солнечной теплоэнергетики на первое ме-
сто выходят проблемы эффективного использования энер-
гии солнечной радиации за счет применения передовых тех-
нологий и установления оптимальных параметров энерге-
тического оборудования.
Представленный в работе порядок определения эффектив-
ности использования систем солнечного горячего водо-
снабжения обеспечивает определение энергетических и
экономических параметров солнечного теплоэнергетиче-
ского оборудования в конкретной местности, определение
типа и параметров гелиоустановок для их максимально
эффективного использования.
Выбор типа и производительности солнечных коллекторов
для определенной местности в первую очередь ориентиро-
ван на потребности конкретного потребителя и удельные
показатели поступления солнечной радиации в данной
местности (среднемесячное и среднегодовое количество
прямой, рассеянной и суммарной солнечной радиации). На
основе представленных данных определяется приведенная
суточная интенсивность поглощения солнечным коллекто-
ром солнечной радиации с учетом рабочих параметров ге-
лиотехнической установки и оптимального угла наклона к
горизонту. Расчетные энергетические параметры в даль-
нейшем используются для установления экономической
эффективности, срока окупаемости гелиоустановки и эко-
логической эффективности за счет уменьшения выбросов
углекислого газа. Солнечное теплоснабжение в Украине
имеет достаточный опыт использования и развитую нор-
мативную базу для проектирования, а технологический
потенциал промышленности позволяет решать задачи ма-
ссового производства гелиотехнического оборудования.
Предложенный порядок оперативного определения эффек-
тивности внедрения систем солнечного горячего водосна-
бжения для потенциальных потребителей будет способст-
вовать широкому освоению солнечной тепловой энергии на
всей территории Украины и, соответственно, уменьшению
объемов использования органического топлива и улучшению
состояния окружающей среды.Библ. 7, табл. 2.
Ключевые слова: солнечная теплоэнергетика, солнечный
коллектор, горячее водоснабжение.
Стаття надійшла до редакції 16.01.20
Остаточна версія 19.03.20
|
| id | veorgua-article-238 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:06:16Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/74/31680d027ae277be7aebb495c67c3c74.pdf |
| spelling | veorgua-article-2382026-07-18T06:32:13Z DETERMINATION OF THE EFFICIENCY OF SOLAR HOT WATER SYSTEMS IMPLEMENTATION ВИЗНАЧЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВПРОВАДЖЕННЯ СИСТЕМ СОНЯЧНОГО ГАРЯЧОГО ВОДОПОСТАЧАННЯ Matyakh, S. Surzhyk, T. Rieztsov, V. solar thermal power, solar collector, hot water supply. сонячна теплоенергетика, сонячний колектор, гаряче водопостачання. The use of modern solar collectors ensures a high level of utilization of solar radiation energy and the stability of hot water supply throughout the year throughout Ukraine. At the present stage of development of solar thermal power engineering, the problems of efficient use of energy of solar radiation come to the first place due to the use of advanced technologies and establishment of optimal parameters of power equipment. The procedure for determining the efficiency of using solar hot water systems presented in the paper provides obtaining energy and economic parameters of solar thermal power equipment in a particular locality, determining the type and parameters of solar installations for their maximum effective use. The choice of type and performance of solar collectors for a particular area is primarily focused on the needs of a particular consumer and specific indicators of solar radiation in the area (monthly and annual average amount of direct, scattered and total solar radiation). Based on the presented data, the daily absorption intensity of the solar collector of solar radiation is determined, taking into account the operating parameters of the solar engineering installation and the optimal angle of inclination to the horizon. The estimated energy parameters are further used to establish cost-effectiveness, payback time and environmental performance by reducing carbon dioxide emissions. Solar heat supply in Ukraine has sufficient experience in the use and development of a normative base for design, and the technological potential of the industry allows to write out the tasks of mass production of heliotechnical equipment. The proposed procedure for prompt establishment of the efficiency of the introduction of solar hot water systems for potential consumers will contribute to the widespread utilization of solar thermal energy throughout Ukraine and, consequently, to reducing the use of organic fuel and improving the state of the environment. Ref. 7, tabl. 2. Використання сучасних сонячних колекторів забезпечує високий рівень освоєння енергії сонячного випромінювання та стабільність гарячого водопостачання на протязі всього року на всій території України. На сучасному етапі розвитку сонячної теплоенергетики на перше місце виходять проблеми ефективного використання енергії сонячної радіації за рахунок застосування передових технологій та встановлення оптимальних параметрів енергетичного обладнання. Представлений в роботі порядок визначення ефективності використання систем сонячного гарячого водопостачання забезпечує отримання енергетичних та економічних параметрів сонячного теплоенергетичного обладнання у конкретній місцевості, визначення типу і параметрів геліоустановок для їх максимально ефективного застосування. Вибір типу та продуктивності сонячних колекторів для певної місцевості в першу чергу орієнтовано на потреби конкретного споживача та питомі показники з надходження сонячної радіації в даній місцевості (середньомісячна і середньорічна кількість прямої, розсіяної та сумарної сонячної радіації). На основі представлених даних визначається приведена добова інтенсивність поглинання сонячним колектором сонячної радіації із врахуванням робочих параметрів геліотехнічної установки та оптимального кута нахилу до горизонту. Розрахункові енергетичні параметри надалі використовуються для встановлення економічної ефективності, строку окупності геліоустановки та екологічної ефективності за рахунок зменшення викидів вуглекислого газу. Сонячне теплопостачання в Україні має достатнiй досвiд викоpистання i розвинену ноpмативну базу для пpоектування, а технологiчний потенцiал пpомисловостi дозволяє виpiшити завдання масового виpобництва гелiотехнiчного обладнання. Запропонований порядок оперативного встановлення ефективності впровадження систем сонячного гарячого водопостачання для потенційних споживачів сприятиме широкому освоєнню сонячної теплової енергії на всій території України і, відповідно, зменшенню обсягів використання органічного палива та поліпшенню стану оточуючого середовища. Бібл. 7, табл. 2. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2020-03-30 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/238 10.36296/1819-8058.2020.1(60).17-22 Vidnovluvana energetika ; No. 1(60) (2020): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 17-22 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 1(60) (2020): Научно-прикладной журнал Возобновляемая энергетика; 17-22 Відновлювана енергетика; № 1(60) (2020): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 17-22 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2020.1(60) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/238/167 Copyright (c) 2020 S. Matyakh, T. Surzhyk, V. Rieztsov https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | solar thermal power solar collector hot water supply. Matyakh, S. Surzhyk, T. Rieztsov, V. DETERMINATION OF THE EFFICIENCY OF SOLAR HOT WATER SYSTEMS IMPLEMENTATION |
| title | DETERMINATION OF THE EFFICIENCY OF SOLAR HOT WATER SYSTEMS IMPLEMENTATION |
| title_alt | ВИЗНАЧЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВПРОВАДЖЕННЯ СИСТЕМ СОНЯЧНОГО ГАРЯЧОГО ВОДОПОСТАЧАННЯ |
| title_full | DETERMINATION OF THE EFFICIENCY OF SOLAR HOT WATER SYSTEMS IMPLEMENTATION |
| title_fullStr | DETERMINATION OF THE EFFICIENCY OF SOLAR HOT WATER SYSTEMS IMPLEMENTATION |
| title_full_unstemmed | DETERMINATION OF THE EFFICIENCY OF SOLAR HOT WATER SYSTEMS IMPLEMENTATION |
| title_short | DETERMINATION OF THE EFFICIENCY OF SOLAR HOT WATER SYSTEMS IMPLEMENTATION |
| title_sort | determination of the efficiency of solar hot water systems implementation |
| topic | solar thermal power solar collector hot water supply. |
| topic_facet | solar thermal power solar collector hot water supply. сонячна теплоенергетика сонячний колектор гаряче водопостачання. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/238 |
| work_keys_str_mv | AT matyakhs determinationoftheefficiencyofsolarhotwatersystemsimplementation AT surzhykt determinationoftheefficiencyofsolarhotwatersystemsimplementation AT rieztsovv determinationoftheefficiencyofsolarhotwatersystemsimplementation AT matyakhs viznačennâefektivnostívprovadžennâsistemsonâčnogogarâčogovodopostačannâ AT surzhykt viznačennâefektivnostívprovadžennâsistemsonâčnogogarâčogovodopostačannâ AT rieztsovv viznačennâefektivnostívprovadžennâsistemsonâčnogogarâčogovodopostačannâ |