Ñ‚ÐµÑ Ð½Ð¸Ñ‡ÐºÐ¾ - економско искористување на сончевата енергија во ...

УНИВЕРЗИТЕТ ”СВ. КЛИМЕНТ ОХРИДСКИ”- БИТОЛАТЕХНИЧКИ ФАКУЛТЕТ - БИТОЛАМАШИНСКИ ОТСЕК______________________________________________________________________Владо ПетрушевскиТЕХНИЧКО - ЕКОНОМСКО ИСКОРИСТУВАЊЕНА СОНЧЕВАТА ЕНЕРГИЈА ВО СОВРЕМЕНИУРБАНИ СРЕДИНИ СО ПРИМЕНА НА НАЈНОВИТЕХНИЧКИ И ТЕХНОЛОШКИ РЕШЕНИЈА- магистерски труд -Битола, Април, 2013

УНИВЕРЗИТЕТ ”СВ. КЛИМЕНТ ОХРИДСКИ”- БИТОЛАТЕХНИЧКИ ФАКУЛТЕТ - БИТОЛАМАШИНСКИ ОТСЕК______________________________________________________________________ТЕХНИЧКО - ЕКОНОМСКО ИСКОРИСТУВАЊЕНА СОНЧЕВАТА ЕНЕРГИЈА ВО СОВРЕМЕНИУРБАНИ СРЕДИНИ СО ПРИМЕНА НА НАЈНОВИТЕХНИЧКИ И ТЕХНОЛОШКИ РЕШЕНИЈА- магистерски труд -Кандидат:Ментор:Владо Петрушевски, дипл. маш. инж.д-р. Владимир МијаковскиКомисија за одбрана:1. Ред. проф. д-р Сотир Пановски - претседател2. Вонр. д-р Владимир Мијаковски - член3. Вонр. проф. д-р Ванѓелче Митревски - членБитола, Април, 2013ii

сјајот1.4.3.2. Односи помеѓу релативнотоглобално сончево зрачење ирелативното траење на сјајот1.4.4. Дифузно сончево зрачење1.4.5. Влијание на надворешната температура напотрошувачката на топлинска енергија загреење1.4.6. Надворешна проектна температура вотекот на грејната сезона1.5. Должина на траење на грејната сезона1.5.1. Просечна температура на надворешниот воздух вопериодот на грејната сезона и просечно топлинскооптоварување1.5.2. Начин на одредување на графикот за топлинскитепотреби за греење на Охрид1.5.3. Степен денови како податок за одредување напотребната количина на топлина за греењеII ДЕЛ - ПРИМЕНА НА СОНЧЕВАТА ЕНЕРГИЈА2. Сончева енергија за топлификација, климатизацискипостројки и санитарноа топла вода за стамбени и другиопштествени објекти2.1. Годишен потенцијал на сончевата енергија воМакедонија2.2. Инсталации за користење на сончева енергијаIII ДЕЛ - АНАЛИЗА И ОПТИМАЛНО РЕШЕНИЕ3. Анализа со оптимално решение на елементите насоларниот систем3.1. Сончеви колектори3.1.1. Соларни колектори (концентратори)3.1.2. Високотемпературни рамни колектори3.2. Акумулација на сончевата енергија3.2.1. Видови на акумулатори, режимско работењеи ефективност3.2.2. Конструктивни решенија3.3. Изменувачи на топлина во соларните системи3.3.1. Методологија за конструирање натоплински изменувач во соларен систем3.4. Општи заклучоци2020222325262727293030313536363640404041434347IV ДЕЛ - ПРЕДЛОГ, ПРЕСМЕТКА И РЕШЕНИЕ НА ЕНЕРГАНА48iv

4. Предлог, пресметка и решение на енергетска постројкакомбинирана (соларен систем, топловодна топлана) загреење и производство на санитарна топла вода заедна стамбена локација со 60 индивидуални куќи4.1. Предлог решение на постројката4.1.1. Енергетски биланс4.1.2. Опис на подсистемот4.1.2.1. Соларни колекторски подситеми4.1.2.2. Подсистем за топлинска акумулација4.1.2.3. Подсистем за дистрибуција на топлина4.1.2.4. Додатен извор4.1.2.5. Подсистем за контрола, управување имерење4.2. Техничка пресметка и оцена на системот4.2.1. Одредување на интензитетот на Сончевотозрачење на хоризонтална површина4.2.1.1. Одредување на интензитетот на наСончевото зрачење на произволнонаклонета површина4.2.1.2. Одредување на просечни дневниперформанси на рамните и концентирачкиприемници4.2.1.3. Соларен колекторски подсистем4.2.2. Подсистем на акумулаторскиот круг4.2.3. Подсистем на дистрибутивен круг4.3. Систем во целостV ДЕЛ - ПРЕДЛОГ РЕШЕНИЕ ЗА АВТОМАТСКА РЕГУЛАЦИЈАНА СОЛАРНИОТ СИСТЕМ5. Автоматска регулација на соларниот систем5.1. Соларен колекторски подсистем5.2. Акумулаторски подсистем5.3. Подсистем за додатна топлина5.4. Дистрибутивен систем5.5. Регистрирање и мерење на искористенататоплинска енергија од страна на потрошувачотVI ДЕЛ - ЕКОНОМСКА АНАЛИЗА6. Економска анализа, цена и степен на исплатливост насистемот6.1. Економска анализа6.1.1. Споредба на алтернативи6.2. Цена на изведба на соларниот систем4949525454565657575758585960636667686969717171727374747575v

ЗаклучокКористена Китература828384vi

АПСТРАКТПотрошувачката на примарната енергија во Република Македонија доденеска е зголемена за повеќе пати, при што се очекува во наредните декади дабиде се поголема. При ваков значаен пораст на поторшувачката истата би биларедуцирана во голема мерка со искористувањето на домашниот јаглен при штонеговото користење би се зголемило за четири пати. Најголем дел од јагленот (80-90)% би се употребувал во термоелектраните за производство на електричнаенергија.Поради подмирување на потребите во сообраќајот, индустријата,земјоделството и домашната потрошувачка увозот на течните горива и гасот морада се дуплира. Ваквиот развој на енергијата ќе доведе до значајни оптоварувањана животната средина и ќе продолжи порастот на штетните емисии назагадувачите. Хидроелектраните претставуваат доста драгоцен и поевтин изворна чиста електрична енергија и затоа во Македонија би требало да се продолжи сотенденција за подобро искористување на хидро-потенцијалот. Со својатаизградба, електраните можат многу да ги променат природните, култорноисториските, социјалните и микроклиматските системи во Македонија ипоширокиот регион.Една од идните трајните ориентации и денес често именувани решенија запокривање со енергетски потреби е употребата на сончевата енергија при шторазвиените земји издвојуваат се повеќе средства на искоистување и развивање вооваа област.Светот денес троши 17,48⋅10 18 kWh/год. За разлика од минатото тоа епроцентуално сголемување од 3-5% секоја година. Дозрачената енергија одСонцето се проценува дека е 1,03⋅10 18 kWh/год, при што во голема мера би сезадоволиле светските потреби.vii

ПОПИС НА СЛИКИСлика 1. Шематски приказ на загревање на вода преку соларен колектори разменувач на топлинаСлика 2. Шематски приказ за загревање на вода преку соларен колекторСлика 2.2.1 Примена на сончеви инсталацииСлика 2.2.2 Шема на загревање на топла вода со термосифинскаинсталацијаСлика 2.2.3 Сончева инсталација во спрег со топли пумпиСлика 2.2.4 Апсорпционо ладење со помош на сончева енергијаСлика 3.1 Генерални типови на концентраторски колекториСлика 3.2 Радијационен трансфер од Сонцто С према апертурнатаповршина А и абсорберот Аабс од колекторотСлика 3.3 Типични струења на флуидите во изменувачитеСлика 3.4 а) истомерн, б) противструјноСлика 4.1.1 Распоред на стамбените објектиСлика 4.1.1.1 Енергетски биланс за постријката за средни врдности насончевата радијација во приод од 179 деновиСлика 4.1.1.2 Дијаграм на енергетскиот тек на системотСлика 4.1.2 Проточен дијаграм и контролна опремаСлика 4.1.2.1.1 Група од колектори - концентраториСлика 4.1.2.1.2 План на колекторски подсистемСлика 4.1.2.3.1 План на дистрибутивен допсистемСлика 4.2.1.3 Шематски дијаграм на спој помеѓу соларниот колекторскикруг и кругот на акумулаторотСлика 4.2.2.2 Пресек на акумулаторСлика 4.2.2.3 Влез и излез на водата во акумулаторотСлика 4.2.3.1 Шема на канален развод на топлинска мрежаСлика 5.1.1 Блок дијаграм за проток на колекторскиот подсистемviii

ПОПИС НА ТЕБЕЛИ:Табела 1.1.1. Просечни месечни температури во периодот од 1980 до2005 год. за ОхридТабела 1.1.2. Многугодишни просечни дневни и месечни температури вопериод од 1980-2005 годинаТабела 1.2.1 Средни месечни и годишни ведри деновиТабела 1.2.2 Средни месечни и годишни облачни деновиТабела 1.3 Месечна, годишна и многугодишна вредност на сончевиот сјајза Охрид во часовиТабела 1.4.1.1 Месечни и годишни вредности на глобалното сончево2зрачење за хоризонтална површина [ MJ m ]Табела 1.4.1.2 Среднодневни месечни и годишни вредности на2глобалното сончево зрачење на хоризонтална површина [ MJ m ]Табела 1.4.1.3 Релативни честини на среднодневната вредност насончевото зражење на хоризонтална површина за период од 1993 до 2005годинаТабела 1.4.2.1 Месечни средно-часовни вредности на глобалното зрачењена хоризонтална површина за Охрид во преиод од 1993 до 2005 година[ MJ m2h]Табела 1.4.2.2 Процентуална вредност на односот на средно-часовната исредно-дневната радијација по месеци за период од 1993 до 2005 година заОхридТабела 1.4.4.1 Средно-часовни месечни вредности на дифузното зрачењево Охрид за период од 1993 до 2005 годинаТабела 1.4.4.2 Екстратеристичка, глобална, дифузна вредност насончевото зрачењеТабела 1.5.1 Средни дневни температури за ОхридТабела 1.5.2 Веројатни должини на греењеix

Табела 1.5.3. Степен денови за грејна сезонаТабела 2.1.1 Месечна измерена средна вредност на сончевиотпотенцијал на хоризонтална површина за Република Македонија(средна вредност од анализирани 10 места) во KWh/m 2 месецТабела 2.1.2 Месечен измерен сончев потенцијал на хоризонталнаповршина во Охрид (KWh/m 2 месец)Табела 3.1 Флуид за топлински трансфер кај концентраторитеТабела 4.1.1 Вкупна годишна топлина за објекти 2550 MWh/месецТабела 2.1.2 Месечен измерен сончев потенцијал на хоризонталнаповршина (kWh) во Охрид по м 2Табела 4.2.1.2.1 Пресметани среднодневни вредности на сончевиотпотенцијал на концентраторска површина, правец север-југ за различнивредности на агол [MJ/m 2 ден]Табела 4.2.1.2.2 Среднодневни, средномесечни и средногодишнивредности на сончевиот потенцијал на концентраторската површина заинклинација од 36 о и 45 оТабела 4.2.1.2.3 Средно-месечен и годишен сончев потенцијал наконцентраторот со С=12 и β=36 о (0.628 RAD)Табела 4.2.1.2.4 Средно-месечен и годишен сончев потенцијал на раменколектор со β=36 о (0.628 RAD)Табела 4.2.1.2.5 Вкупна средномесечна и средногодишна корисна енергијаод соларниот колекторски подсистемТабела 6.1.1 КонцентраториТабела 6.1.2 Рамни колекториТабела 6.2.1 Споредбени анализи со користење на алтернативи на горивово конвенционалниот системТабела 6.2.2 Споредбена анализа со употреба на нафтаx

НОМЕНКЛАТУРАq (W/m 2 ) – топлински текl (W/mK) – коефициент на топлинска спроводливост на материјалотT (K), ( o C) – температураr (kg/m 3 ) – густина на материјалотh (J/kg) – специфична енталпијаc p (J/kgK) – специфичен топлотен капацитетa (m 2 /s) – топлинска дифузностQ conv (W) – конвективен премин на топлинаm a (kg/s) – масен проток на воздухc a (J/kgK) – специфичен топлотен капацитетq conv (w/m 2 ) – толински тек со конвекцијаh a (W/m 2 K) – коефициент на конвективен премин на топлинаT a (K), ( o C) – температура на воздухотT s (K) , ( o C) – температура на површинатаg v (kg/m 2 s) – тек на водена пареаd r (m 2 /s) – коефициент на пропустливост на водена пареаd p (kg/msPa) – коефициент на пропустливост на водена пареаr v (kg/m 3 ) – кондензација на водена пареаp v (Pa) – парцијален притисокR v (J/kgK) – гасна константа за водена пареаu (kg/kg) – содржина на влагаξ – наклон на сорпциска изотермаp sat (Pa) – притисок на заситене водена пареаG (kg/s) – конвективен проток на влагаV a (m 3 /s) – волуменски проток на воздухβ ρ – коефициент на пренос на влагаV objekt (m 3 ) – волумен на објектотn (h -1 ) – вредност на измени на воздухQ (J/m 2 s) , (W/m 2 ) – вредност на премин на топлина по единица површинаλ s (W/mK) – коефициент на топлинска спроводливост на земјатаxi

ρ s (kg/m 3 ) – густина на земјатаc s (J/kgK) – специфична топлина на земјатаα s (m 2 /s) , (m 2 /den) – топлинска дифузност на земјатаc w (J/kgK) – специфична топлина на водатаw (%) - содржина на влага во земјатаE conv (W/m 2 ) – конвективен премин на топлина за единица површинаh s (W/m 2 K) – коефициент на конвективен премин на топлина на површина наземјатаu (m/s) – брзина на ветер (годишна просечна вердност)E solrad (W/m 2 ) – апсорбција на сочево зрачење на единица површинаβ – коефициент на апсорбција на сончево зрачење на земјатаS (t) (W/m 2 ) – хоризонтално сончево зрачењеE longrad (W/m 2 ) – радијација од долги бранови∆R (W/m 2 ) – константа на радијацијаE latent (W/m 2 ) – загуби на латентна топлинаf (-) – стапка на фракција на испарувањеT meansurf ( o C) – годишна средна температура на површина на земјатаS m (W/m 2 ) – просечна сончева радијацијаT meanair ( o C) – средна просечна температура на воздухотT Z,t ( o C) – температура на земјата во зависност од длабината и времетоT amp ( o C) – амплитуда на промената на температурата на површината наземјатаZ (m) – длабочина од површината на земјатаt year (ден) - поминато време од почетокот на календарската годинаt shift (ден) – ден од почеток во годината со минимална просечна температура наповршината на земјатаT a ( o C) – температура на воздухот во цевкатаg v (kg/m 2 s) – годишна кондензација или испарување на водена пареаl (Ј/kg) – латентна топлина на кондензацијаc a (J/kgK) – специфичен топлотен капацитет на воздухотr o (m) – внатрешен радиус на цевкатаN u (-) – Нуселтов бројR e (-) – Рејнолдсов бројP r (-) – Прандтлов бројv a (m/s) – просечна брзина на воздухот во цевкатаxii

ν a (m 2 /s) – кинематска вискозност на воздухq l (W/m 2 ) – латентна топлинаl (J/kg) – латентна топлина на кондензацијаT soil ( o C) – температура на земјатаT in ( o C) – температура на воздухот на влезТ out ( o C) – температура на воздухот на излезh m – коефициент на конвективен пренос на влагаL (m) – должина на цевкатаD (m) – дијаметар на цевкатаN (-) – број на цевкиη TIZV (-) – коефициент на топлинска ефикасност на топлински изменувачвоздух-земјаT air,out ( o C) – температура на излез од изменувачотT air,in ( o C) – температура на влез од изменувачотT soil ( o C) – температура на земјатаCOP (-) – коефициент на перформансиP vent (W) – снага на вентилатор∆p fric (Pa) – загуби на притисок заради триење во цевкатаξ (-) – коефициент на линиски загубиζ (-) – коефициент на локални загубиQ TIZV (W) – проток на толлина во изменувачот воздух-земјаT vn ( o C) – температура на внатрешниот воздух во објектотT isp ( o C) – температура на испорачаниот воздух во објектотT svez ( o C) – температура на свежиот воздух на влезT izv ( o C) – температура на извлечениот воздух од објектотη TR (-) – коефициент на топлинска ефикасност на рекуператор на толинаη TR+TIZV (-) – заеднички коефициент на топлинска ефикасност на рекуператорна топлина и топлински изменувач воздух-земјаC tot (evra/kWha -1 ) – ефикасност на вкупно инвестирањеA inv – фактор на ануитетn (години) – работен век на објектотp (%) – годишна каматна стапкаC inv (evra/kWh) – ефикасност на инвестиционите трошоциC PE (evra/kWh) – трошоци на примарна енергијаn mech (h -1 ) – механички измени на воздухxiii

n x (h -1 ) – измени на воздух со ненамерна природна инфилтрација на воздухn 50 (h -1 ) – измени на воздух со разлика на притисок од 50 Раe (-) – коефициент на девијација на ветерf (-) – коефициент на број на површини изложени на ветерn d (h -1 ) – размена на инфилтриран воздух предизвикан од нерамнотежаn v – енергетска ефикасност на измената на воздухxiv

ВОВЕДI. Сонцето како извор на енергијаI.1. Видови на сончево зрачењеI.2. Енергија на сончевото зрачењеI.3. Јачина на сончевото зрачење на горната граница наатмосфератаI.4. Влијание на атмосферата на сончевото зрачењеI.5. Геометрија на сончевото зрачење и одредување напобитни геометрииI.5.1. Влијание на деклинацијатаI.5.2. Влијание на висината на СонцетоI.5.3. Азимут на СонцетоI.5.4. Нападен агол на сончевиот зракI.6. Примена на сончевата енергијаI.6.1. Соларни колекториI.6.2. Функционирање на сончевите колектори

ВОВЕД:I. Сонцето како извор на енергијаСонцето е одалечено од земјата околу 149.5 милиони километри.Температурата во сончевото јадро изнесува околу 15⋅ 106K , а среднататемпература на површината на Сонцето (фотосфера) изнесува околу 6000 K .Електромагнетната енергија, која ги вбројува Х зраците, УВ зрачење и ИЦзрачењето, видливите зраци и радио брановите, која секоја секунада се емитераатод Сонцето, изнесува 3,8⋅ 1023kW . Од таа огромна енергија на земјината2површина доаѓа по просек од околу 1.4kW m (доколку Сонцето се наоѓа подoагол поголем од 30 во однос на хоризонталната површина).Зрачењето на Сонцето со голема точност е прикажано преку Стефан-Болцмановиот закон за зрачење на црно тело. Сонцето спаѓа во звезди соизразита стаболност на зрачење, па може да се земе за константно.Снагата на сончевото зрачење, која пристигнува во горниот дел одатмосверата, најголем дел преминува низ неа (со исклучок на мал дел кој серефлектира во секундарна емисија во атмосверата и така трансформирана сеемитира кон земјината површина или кон слободниот простор). Во долниот дел одатмосферата (тропосферата) доаѓа до промена во билансот на снагата наенергијата, делумно заради птрисуството на аеросолите, делумно порадирефлектирањето до облаците и други причини.Снагата на зрачењето на површината зависи од положбата на Сонцето т.е. одаголот кој го зафаќа зракот на површината која се осветлува и одкарактеристиката на атмосферата во околината над хоризонтот на посматранатаповршина.Топлотната рамнотежа на Земјината топка се одржува со емитирање назрачењето во слободната површина - Универзумот, така да може да се смета декаенергијата кој Сонцето и ја предава на Земјата преку зрачење се враќа воУниверзумот како зрачење, но во друг спектрален обликI.1.Видови на сончево зрачењeПоминувајќи низ атмосферата, интензитетот на сончевиот зрак слабее анивниот спектар се манува. Енергијата на сончевиот зрак која допира до земјинатаповршина се нарекува приземно директно сончево зрачење. Тоа постои самодење и без присуство на облаци, аеросоли на патот на сончевиот зрак. Директнотосончево зрачење е следено и од дифузното (растурно) сончево зрачење кое доаѓаод секој дел на небесната површина. Независно од состојбата на атмосферата,дифузното зрачење зависи од албеда (способност на рефлексија на површинатана Земјата). Доколку албеда има голема вредност (Земјината топка е прекриена соснег) тогаш вредноста е неколку пати поголема одошто во нормалните денови.2

Вкупното зрачење кое доаѓа од директното и дифузното зрачење се нарекуваглобално Сончево зрачење.Флуксови на зрачењето се: Сончево зрачење (непосредно од Сонцето) итерестричко (од земјата и од атмосферата). Збирот од овие две зрачења се викавкупно зрачење или биланс на зрачење.Мерење на зрачењето на флуксот кое доаѓа до површината на Земјата се делина пет главни категории:• Директно зрачење на Сонцето кое паѓа на рамнина нормална направецот на простирање на сончевите зраци• Глобално зрачење кое паѓа на хоризонтална површина, апретставува збир од директно и дифузно зрачење• Дифузно зрачење - зрачење распространето во атмосферата• Одбиено зрачење од површината на Земјата• Директно, дифузно и глобално зрачење во одредено спектралноподрачје - случај на мерење на днавна осветленсост.I.2.Енергија на сончевото зрачењеЕнергијата на сончевото зрачење е најобилен, неицрпен, бесплатен и обновливизвор на енергија кој не ја загадува околината. Сончевото зрачење има малагустина на енергетскиот флукс и е непостојана. Сонцето со својата огромна масакоја е загреана на висока темпертура (во центарот околу 10 7K , а на површинатаоколу 5900 K ) зрачи енергија. Протокот на сончевото зрачење даден со вкупниотспектар на електромагнетни бранови изнесува околу 3.8⋅ 1026W . Основата нанеговото зрачење се базира на ултравиолетовиот 9%, видливиот 45% иинфрацрвениот 46% дел од спектарот. Вкупната енергија што доаѓа на Земјава172421изнесува околу 1.73⋅ 10 W ( 5.4 ⋅10J god = 1.5⋅10Wh god ) или само−10приближно 4.5⋅ 10 дел од енергијата што ја зрачи Сонцето.2Средната густина на протокот изнесува 1372Wm и се вика соларнаконстанта. Соларната константа претставува густина на протокот на сончевотозрачење на единица површината , нормалана на тој проток. Од вкупната енергијашто доаѓа од Сонцето кон Земјата околу 30% се рефлектира од облаците ичестичките во атмосферата и повторно се враќа во свемирот, 47% се претвора вотоплина и 23% за испарување на водата (хидроциклус).I.3.Јачина на сончевото зрачење на горната страна наатмосфератаВкупната моќност на сончевото зрачење се распоредува еднакво восвемирскиот простор. Дозрачената енергија што ја примаат планетите, опаѓа соквадратот на нивната одалеченост (Р) од Сонцето, а константна е за секојапланета.Тоа влезно зрачење во атмосферата на Земјата го викаме екстратересричкозрачење. Јачината на тоа зрачење не е еднаква преку целата година, поради3

променливото оддалечување на Земјата од Сонцето. Во време кога кај нас е зима,Земјата е на најмало оддалечување од Сонцето, тогаш и екстратеристричкото2зрачење е најголемо (четвртиот ден од Јануари E e= 1399Wm ).Со почеток на летото, екстратеристичкото зрачење е најслабо т.е.2E e= 1309Wm . За да се употреби средната вредност за пресметките, воведен епоимот соларна константа Ио, онаа енергетска осветленост на Сонцето E , што јаeприма единица површина во единица време на горната граница на атмосфератана средна оддалеченост ( R ), кога зраците паѓаат нормално на површината.srВо пракса се употребува вредноста на Николет и Јохнсон од 1956 г. во износ од2. Тхекера и Друммонд предложуваат нова стандардна вредност за Ио1381Wm2со вредност од 1353 ± 2.1WmСпоред Фролицх, на основа на билански , сателитски и ракетни мерења,2соларната константа изнесува Io = 1372Wm чија вредност е земена за работаво овој труд.I.4.Влијание на атмосферата на сончево зрачењеАтмосферата како гасовита обвивка околу Земјата има огромно значење закомплетниот живот на Земјата. Служи како “заштитен оклоп” од метеори,штетноста од УВ-зраците и ја задржува топлината штитејќи ја Земјата од ладење.Сите движења во воздухот и сите значајни појави во атмосферата се одвиваатблагодарение на топлинската енергија која непосредно или опсредно доаѓа одатмосферата.Атмосферата делува на доста комплексен начин на сончевото зрачење:предизвикува рефлексија, дисперзија, ја менува насоката и правецот назрачењето, раздвојува соседни бранови должини и др.На земјинат аповршина паѓа само 66% од екстратеристричкото сончевозрачење. Вкупното зрачење што паѓа на некоја површина всушност е глобалносончево зрачење кое се состои пд директен и дифузен дел.I.5.Геометрија на сончевото зрачење и одредување наповажни параметриВкупната количина на сончевото зрачење која ја прима колекторот, зависи однеговата место-положба на Земјата и положбата на Сонцето која се дефинира сотри координатни системи:1. Координатен систем на екваторот на Земјата. Неговите координати се φ -географска ширина и λ - географска должина (за одредување на положбата наколекторот)2. Координатен система на екваторот на небото се следниве координати: АР -ректасценција, δ - деклинација3. Координатни системи со хоризонтот со координати: γ - азмут и х - висина наСонцето.4

Овој систем е заеднички за положбите на Сонцето и за колекторот.I.5.1. Влијание на деклинацијатаДеклинацијата на Сонцето δ, го одредува времето во годината. Тоа е аголнаоддалеченост од небескиот екватор мерена по небескиот меридијан. Бидејќи0Сонцето се движи од запад према исток по еклиптика под агол од 23 .45 ,деклинацијата се менува периодично. За пресметки во позиционата астрономија,вредноста на деклинацијата се отчитува од таблици на ефемеридите кои сеиздаваат во наутички таблици.Во пресметката за користење на сончевите колектори не е потребна таквапрецизност, така да пресметката за δ може да се апроксимира со формула одсиносуидален карактер. Цоопер во 1969 г. ја поставува следната равенка:[ 360 ⋅ ( 284 + ) 365]δ = 23.5⋅ sinN , Н - број на денови почнувајќи од 1.01I.5.2. Влијание на висината на сонцетоВисината е лак на вертикалниот круг од хоризонтот до Сонцето и е најбитенфактор за количината на досрачена топлина до колекторот. Ако висината наСонцето е поголема и радијацијата љ е поголема, така да нивната зависност можеи математички да се дефинира. За одредување на висината се користи косинуснаформула од сферната тригонометрија:sinh= sinϕ⋅sinδ+ cosϕ⋅ cosδ⋅ cosωРавенката покажува дека h е функција од географската ширина на местото наразгледување φ, годишното време одредено со деклинацијата δ и локалнотовреме кое е одредено со часовниот агол на Сонцето во даден момент на времетоω=т (се смета за позитивно при движење на стреслките на сатот).I.5.3. Азимут на сонцетоАзимутиот на Сонцето претставува агол помеѓу хоризонталната проекција наСончевиот зрак и меридијанот на местото. Како нулта точка се зема обичнојужниот правец и тогаш азимутот према исток има позитивна, а према западнегативна вредност.Равенките определени според сферната тригонометрија се:sincosδ⋅ sin t=coshγ ,cosγ=sin δ ⋅ cosϕ+ cosδ⋅ sinϕ⋅ costcosh5

I.5.4. Нападен агол на сончевиот зракТоа е агол помеѓу директниот сончев зрак во одредено време и нормалата наповршината врз која паѓа зракот. На сликата се претставува геометрискатаинтерпретација на овој агол каде е:γ - азимутh - висина на Сонцетоθ с - агол помеѓу нормалата на површината на колекторот и сончевиот зракβ - агол помеѓу хоризонталата и колекторотs - вектор на нападниот сончев зракn - вектор на нормалата на колекторот6

I.6.Примена на сончевата енергијаЗа собирање и искористување на сончевата енергија потребни се соларниколектори, каде собраната енергија се користи за термички процес во кој сезагрева гас или некој друг флуид. Таа енергија се акумулира или дистрибуира возавосност од потребите, па при тоа може да се користи во стамбените објекти какии во хотели, болници, школи, војни објекти и во сите други објекти.I.6.1. Соларни колекториСоларните колектори се делат на две групи и тоа- рамни плочасти колектори- концентрични колекториРамните плочасти колектори го примаат соларното зрачење преку апсорпциониплочи. Оваа плоча е направена од термопластични полимерно композитниматеријали. Нивни особини се:- не се оштетуваат од надворешно влијание и климатски промени- долготрајност- лесно се обработуваат- голем работен век на термо-механичка работа- мала тежина- лесна за монтажа и лесен пристап до неа- ниска ценаКај рамните плочести колектори типична инсталација за загревање на вода илидруг флуид вклучува: пумпа, сензори за температура, автоматски контролниприклучоци за активирање на пумпата и уред за скалдирање на топлината.Типична шема за соларен колектор е прикажана на слика 1.7

слика 1. Шематски приказ на загревање на вода преку соларен колектор и разменувач натоплинаI.6.2. Функционирање на соларните системиСончевата енергија преку соларниот колектор се претвора во топлотнаенергија, загревајќи флуид (вода, антифриз) во соларниот колектор. Прекусоларниот модул таа топлина се доведува во бољер, а преку разменувачот натоплина се пренесува на ладната вода во бољерот. Соларниот модул е склоп којсодржи: пумпа, вентили, експанзионен сад, термометри, сигурносни вентили и др.Функционирањето на соларните системи без догревање работи во летниотпериод, но во зимскиот периодот ( при надворешна температура од − 50C ,температурата во колекротот се движи 35 ÷ 400C ) се врши догревање (помошенгреач).8

слика 2. Шематски приказ за загревање на вода преку соларен колектор9

I ДЕЛКлиматски карактеристики1. Климатски карактеристики во Охрид со посебен осврт наприродата и интензитетот на сончевото зрачење1.1. Температура на воздухот2.1.1. Влажност на воздухот1.2. Облачност1.3. Сончев сјај1.4. Интензитет на сончевото зрачење и потенцијал наразположлива сончева енергија1.4.1. Тотално глобално зрачење во Охрид1.4.1.1. Месечно и годишно тотално годишнозрачење1.4.1.2. Средна дневна тотална вредност1.4.1.3. Релативни честини на среднодневнатавредност1.4.2. Часовно тотално глобално сончево зрачење1.4.2.1. Часовни варијации1.4.3. Траење на сончевиот сјај и корелации помеѓуглобалното зрачење и сончевиот сјај1.4.3.1. Месечни и годишни вредности на сјајот1.4.3.2. Односи помеѓу релативното глобалносончево зрачење и релативното траењена сјајот1.4.4. Дифузно сончево зрачење10

1.4.5. Влијание на надворешната температура напотрошувачката на топлинска енергија загреење1.4.6. Надворешна проектна температура во текот нагрејната сезона1.5. Должина на траење на грејната сезона1.5.1. Процечна температура на надворешниот воздухво периодот на грејната сезона и просечнотоплинско оптоварување1.5.2. Начин на одредување на графикот затоплинските потреби за греење на Охрид1.5.3. Степен денови како податок за одредување напотребната количина на топлина за греење11

1. Климатски карактеристики во Охрид со посебен освртна природата и интензитетот на сончевото зрачењеТоплинската состојба и температурниот режим на одредено место гоодредуваат климатските карактеристики на местото. Температурата се менува согеогравската ширина, поради промените на билансите на зрачење, потоа согеогравската должина поради промените на влијанието на континенталноста и совисината на местото во функција на вертикалните движења предизвикани одадијабатското ладење на воздухот и вертикалниот распоред на температуратакако и влажноста од друга старна, делуваат на сончевото зрачење и директно набилансот на топлин.Облачноста е застапена со помалку од 60% и градот е доста сончев, сорелативно голем број на сончеви денови. Интензитетот на сончевото зрачење ерелативно поголем во споредба со северните краеви на републиката.1.1. Температури на воздухотТемпературата на воздухот е во тесна зависност од надморската височина иод останатите географски фактори. Средната годишна температура на воздухот воОхрид изнесува 11 .070C со минимална средногодишна температура од 10 .10C .Просечната месечна температура околу нулата е само во месец Јануари,додека во останатите зимски месеци е над нула степени (Табела 1.1.2). Вопоедини години средни месечни темпереатури околу нула се јавуваат во месецФевруати и Декември но доста поретко (Табела 1.1.1). Просекот на среднатамесечна температуре останува позитивен.Во разработка на проблематиката на греењето на просториите за работа иживот, надворешната температура и нејзиното траење играат најголема улога .12

РеденбројГодина 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Просечнатемп.1 1980 0.3 -0.2 2.2 11.7 15.5 19 22.9 24.6 18.7 11 6.5 0.9 10.942 1981 -0.8 6.3 6.5 11.3 14.3 21.1 23 21.4 16.9 11.9 7.4 0.8 11.683 1982 1.6 5.5 4.4 9.4 17.9 20.5 22.9 23.4 16.3 11.2 8.4 4.6 12.184 1983 0.2 -0.2 8.2 10.4 15.4 17.9 21.1 19.9 14.4 8.4 6.4 6 10.685 1984 1.9 3.7 5.8 10.7 15 19.6 21.2 23.6 16.3 14.1 9.5 5.5 12.246 1985 0.2 1.4 7.2 13.4 15.1 19.8 21.8 22 18.1 12.3 9 1.9 11.857 1986 2.1 -1.8 5.9 11.4 17.7 18.6 23.2 23.9 19 11.9 9 -1.4 11.418 1987 -1.3 2.5 4 11.2 14.8 19.7 22.1 22.7 18.3 11.5 9.1 3.5 11.439 1988 -2.1 -0.2 7 11.3 14.4 19.8 21 20.4 16.4 13 7.3 2.1 10.8710 1989 1.6 -2.5 5.5 9.4 14.8 19.8 24.1 19.9 18.7 10.4 7.8 2.5 10.8511 1990 -0.8 6.6 5.6 12.1 14.7 19.2 21.3 23.2 17.4 15.7 7.2 -1 11.7712 1991 -2.6 -0.6 7.1 10.1 15.8 17.8 20.1 21.9 17.4 13 6.1 1.6 10.4313 1992 -2.4 1.8 6.2 13.4 18.8 18.6 21.8 20.1 17 11 7.9 1.8 11.2214 1993 -1.5 3.9 5.6 9.6 18.8 19.6 20.1 20.8 17.9 10.2 8.4 2.4 11.3215 1994 3.1 3.7 6.7 11.6 13.4 19.2 20.7 10.2 17.3 10.3 6.5 1.9 10.3816 1995 4.1 1.8 3.4 10.9 16.9 20.1 20 21.8 14.5 8.6 6 -2.1 10.3417 1996 2 3.7 7.9 11.7 15.8 20.8 20.9 20.1 15.2 7.5 6.4 0.2 11.0218 1997 -1.4 2.3 3 9.8 17.2 19.8 22.2 20.2 17.4 11.2 3.8 -0.2 10.4419 1998 1.6 4.1 7.1 8.8 13.6 18.5 21.4 21.4 17.4 12.1 5.6 -1.6 10.8320 1999 -3.1 -2 7.2 11.4 15.8 19.2 20.7 20.3 18.8 10.9 5.6 -1.3 9.9121 2000 1.9 2 5 10.6 14.8 17.2 19.6 17.2 15.3 12.8 6 -1 10.1222 2001 1.8 7.4 8.2 11 16.8 20.1 23.4 21.4 15.9 10.5 9 0.5 12.1723 2002 -0.3 4.9 7.4 9.9 14.4 20 22.2 21.4 14.9 9.6 1 3.7 10.7624 2003 -1.3 4.6 8.8 9.5 15.7 20.7 21.2 20 16.5 11.2 7.4 3.5 11.4825 2004 -2.1 1.9 5.7 9.4 13.4 19 22.3 21.8 17.5 12.3 8.4 1.8 10.7626 2005 -1.8 -2.1 9.1 10.9 14.8 21.4 20.3 20.6 17 12.9 -0.3 3.4 10.40Просечна темп.0.04 2.25 6.18 10.80 15.60 19.50 21.60 20.93 16.94 11.37 6.75 1.43 11.06Табела 1.1.1. Просечни месечни температури во периодот од 1980 до 2005 год. за Охрид

Реден број 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Годишно1 1.69 0.2 2.48 9.63 13.01 18.15 20.11 22.17 18.89 15.22 8.49 3.78 Охрид2 0.95 0.15 3.15 9.33 12.83 17.33 20.13 21.94 18.44 14.65 8.48 4.02 H с =595 м3 -1.15 -0.08 3.98 9.37 13.93 16.89 20.55 21.75 18.46 14.8 8.13 2.94 ψ=41 o 7’4 0.58 0.3 4.1 9.51 14.52 17.23 20.93 22.25 18.95 13.95 8.45 2.475 -0.49 0.51 4.1 10.28 14.28 16.78 20.94 21.62 18.83 13.16 9.22 1.546 0.03 0.93 4.45 9.93 14.52 16.94 21.07 21.57 19.04 12.79 9.56 0.887 -0.07 -0.01 4.92 9.81 14.11 17.63 21.27 21.48 18.44 12.67 9.21 1.478 1.44 -0.31 4.93 10.13 14.46 18.37 20.99 22.27 17.9 12.98 8.48 1.279 -2.55 0.02 5.41 10.69 14.91 18.67 20.97 22.18 17.84 13.23 7.85 1.6910 -1.4 1.18 5.42 10.48 14.68 19.63 21.18 21.28 17.79 12.55 8.45 1.7511 -0.25 2.23 5.37 10.02 14.07 19.32 21.05 21.64 18.37 12.79 7.92 2.1412 0.36 2.4 5.2 9.86 14.2 19.32 21.11 21.29 17.6 11.94 7.69 2.4213 0.38 3.15 4.85 10.42 14.2 19.53 21.5 22.04 17.1 12.71 8.34 1.8814 1.07 3.28 5.18 10.86 15.17 19.77 22.43 20.91 17.34 12.66 8.4 1.7715 -0.6 3.87 5.57 10.33 14.99 20.1 22.94 21.54 17.25 12.19 7.78 1.2916 0.72 3.36 5.54 10.41 15.36 20.3 23.36 21.56 17.01 12.41 7.77 1.2117 -1.89 3.1 5.67 10.6 16.15 19.83 23.32 21.33 17 11.19 7.12 1.318 -1.88 3.38 6.74 10.67 15.76 20.07 21.17 20.96 16.37 10.81 6.9 1.7519 2.06 3.33 6.84 10.47 16.57 19.41 22.89 21.01 16.52 9.77 6.67 1.3820 -2.2 3.08 6.76 10.46 17.28 19.93 22.47 20.12 16.78 10.59 5.49 0.7821 1.62 2.95 7.29 10.92 17.11 19.8 22.12 19.77 16.49 10.2 4.32 0.7322 1.31 2.95 7.23 11.36 17.26 20.78 21.23 20.46 15.66 9.87 4.25 0.8423 -0.21 2.93 7.78 11.84 17.06 21.02 21.78 20.6 15.38 9.24 4.1 0.2224 0.77 2.62 7.59 12.2 16.91 21.1 21.53 19.96 15.54 9.06 3.38 1.3625 0.86 2.98 7.66 11.9 16.74 21.43 21.78 19.85 14.73 8.58 4.2 1.1826 0.25 3.18 7.82 11.48 17.27 21.44 21.74 19.94 15.03 9.23 3.9 1.4427 0.14 3.06 8.76 12.36 17.47 21.18 21.58 19.54 15.43 8.86 3.25 0.6328 -0.41 2.02 7.47 13.05 17.03 20.66 21.65 19.51 15.32 8.76 3.7 1.0429 0.43 3.99 8.97 13.22 16.85 21.29 21.42 19.44 14.43 9.06 4.78 1.7130 -0.49 9.05 12.81 16.94 20.98 22.11 19.42 14.59 8.64 4.9 331 -0.9 10.4 17.89 22.22 19.32 9.18 2.79Просечнатемп.0.06 2.13 6.15 10.81 15.60 19.50 21.60 20.93 16.95 11.41 6.71 1.70 11.07Табела 1.1.2. Многугодишни просечни дневни и месечни температури во период од 1980-2005 година14

1.1.1. Влажност на воздухотa. Режимот на влажноста на воздухот во одредено место се карактеризирасо количество на водена пареа во воздухот (која е директно поврзана) и сооблачноста. Просечната годишна релативна влажнст на воздухот воОхридизнесува 70%.b. Релативната влажност е највисока во утринските и вечерните часови анајниска на пладне. Во просек годишната релативна влажност во 7.00часот изнесува 82%, во 21.00 изнесува 75%, а во 17.00 релативнатавлажност изнесува 55%. Карактеристично е да се напомене дека воноќните часови релативната влажност на воздухот е поголема од 80%.1.2. ОблачностОблачноста се дефинира со покриеноста на небото со облачнимаси, се одредува визуелно и се обележува со бројките од нула додесет (10). Ако небото е наполно покриено со облаци, облачностаизнесува 1.0, наполно ведро време има облачност нула(0),авредноста 2 значи дека една петтина од небото е покриена сооблачност итн. Од повеќе термински одредувања на облачноста вотекот на деноноќието, се израчунува средната дневна облачност, одкоја се прорачунува средната месечна вредност, средна сезонска исредна годишна вредност. Облачноста е метеоролошки елемент кој воисто време е и климатски фактор.Деновите во кои средната дневна облачност изнесува помалкуод две десетини, се означуваат како ведри денови, односно денови соосунчување. Деновите во кои средната дневна облачност изнесуваосум и повеќе десетинки се означуваат како облачни денови.Средната годишна облачност во Охрид изнесува 5,8 десетинки,односно податок кој допринесува Охрид да е доста сончов град.Во Охрид, просечниот годишен број на ведрите денови изнесува 75,7, ана облачните 99,5. Август има просечно најголем број на ведри денови и тоа14,7 јули 11,9, септември 10,7. Во зимските месеци, бројот на ведри денови еосетно смален (Табела 1.2.1).Деновите со слојаста облачност во зимските месеци се карактеризирасо мирно и стабилно време, слаби струења во атмосферата, понискитемператури кои се измерени во појавените инверзии, а нарочито воутринските часови.Во јануари во просек има 15,1 облачни денови, во декемември 13,8 ифебруари 11,2, а во август и јули само по 1,9 денови (Табела 1,2,2).Јануари Фебруари Март Април Мај Јуни Јули2,9 4,2 4,3 3,7 3,3 5,3 11,9Август Септември Октомври Ноември Декември Годишно14,7 10,7 7,9 4,3 2,5 75,7Табела 1.2.1 Средни месечни и годишни ведри деновиЈануари Фебруари Март Април Мај Јуни Јули15,1 11,2 11,5 8,7 6,7 3,6 1,9Август Септември Октомври Ноември Декември Годишно1,9 4,2 9,8 11,6 13,8 99,5Табела 1.2.2 Средни месечни и годишни облачни денови

1.3. Сончев сјајОвој важен метереолошки елемент се однесува на траењето наСончевиот сјај, изразен во часови. Од должината на траењето на осунчувањетово тесна зависност се сите останати метеоролошки елементи и појави што одсвоја страна ја повлекува важноста на проучувањето на овој елемент.Просторот на Охридскиот регион е со добро осунчување. Просечнагодишна вредност на Сончевиот сјај за период од 1993-2005 год. изнесува2314,1 часови. Вредноста од година на година се менува и се движи вограниците од 2089 часови во 2005 год. до 2611 во 2003 год. (Табела 1,3,1).Во1980 год. измерена е вредност на осунчување од вкупно 2797 часови.Во просечното годишно осончување, Охрид има вредност приближна наБитола, поголема од истата вредност од Скопје, а нешто помала од вредностана осончувањето во Штип.ВкупноГодини 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 години1993 123.8 128.0 191.3 161.9 288.7 296.5 293.5 343.4 242.3 225.2 148.6 77.80 25211994 116.9 88.10 209.9 234.7 250.9 233.4 389.6 284.9 240.0 185.0 82.30 37.40 23531995 71.90 100.3 83.00 220.0 304.3 287.6 311.0 300.8 208.4 211.1 140.5 35.10 22741996 44.40 103.3 166.6 196.0 211.2 301.5 312.2 321.3 255.3 201.2 167.6 115.0 23961997 63.10 92.10 145.4 200.6 279.3 315.1 307.5 321.8 197.8 187.9 119.8 72.70 23031998 20.00 44.30 222.1 145.8 297.4 325.5 282.9 268.6 188.1 118.8 176.2 32.10 21221999 43.90 91.50 116.3 180.9 282.4 285.5 298.4 310.4 230.3 189.3 145.4 76.50 22512000 90.50 82.40 139.0 158.5 233.7 288.0 369.3 318.5 245.2 166.0 101.6 98.70 22912001 71.50 141.7 159.7 223.6 254.7 287.8 321.2 280.6 261.9 170.9 77.70 100.6 23522002 127.2 132.0 150.6 179.8 217.0 251.2 299.7 279.9 240.3 149.0 91.30 67.30 21852003 95.30 142.4 204.9 252.8 265.1 308.7 355.9 322.7 209.6 232.9 115.8 104.9 26112004 78.80 96.50 172.9 175.1 247.5 332.7 363.3 339.2 191.7 163.3 78.70 86.60 23262005 51.00 104.7 175.3 187.3 251.0 257.2 233.8 232.1 187.3 187.9 136.0 86.10 2090Среднавредност 76.80 103.6 164.4 193.6 260.2 290.1 318.3 301.9 222.9 183.7 121.7 76.20 2314Просек поден 2.5 3.6 5.3 6.5 8.4 9.7 10.3 9.7 7.4 5.9 4.1 2.5 6.3Табела 1.3 Месечна, годишна и многугодишна вредност на сончевиот сјај за Охрид во часови1.4. Интензитет на сончевото зрачење и потенцијална расположлива сончева енергијаИнтензитетот на сончевото зрачење претставува сончева енергија на2единица време и единица површина W m и е доста битен параметар запресметка на сончевито потенцијал, а со тоа и за пресметка на сончевитеинсталации. На интензитетот и количината на глобалното сончево зрачењеделуваат разни астрономски, физички, метеоролошки и геометриски фактори ипоради тоа вредностите можат да се добијат со мерење.Преминувајќи низ атмосферата, интензитетот на сончевото зрачењеослабува, променувајќи го и неговиот спектарен состав. Енергијата насончевите зраци која допира до земјината површина од смерот на Сонцетонаречено е приземно директно сончево зрачење. Покрај директното, постои идифузно или распрашено сончево зрачење. Вкупното зрачење е нареченоглобално зрачење и познавањето на неговата распределба над одреденирегиони е од голем научен и пракичен интерес.16

1.4.1. Тотално глобално зрачење во Охрид1.4.1.1. Масечно и годишно тотално глобално зрачењеМесечните и годишните тотални вредности на глобалното сончевотозрачење на хоризонтална површина измерени со пиранометри во ХМС Охрид,дадени се во табела 1.4.1.1.2777 MJ mМаксималната средномесечна вредност изнесува2Јули, а минималната вредност изнесува176.5MJ mво декември.во месец1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Вкупно1993 271.5 317.8 441.7 473.8 718.7 733.1 707.3 738.6 522.7 419.2 264.1 169.7 57781994 259.2 264.6 505.8 619.6 735.4 700.9 900 698.9 567.9 402.5 218.4 133.7 60071995 212.9 253.2 335.6 582.5 765.1 724.3 746.5 690.2 482.6 404.6 241.7 122.8 55621996 144.2 247.6 423.7 534.3 639.5 745.8 745.5 702.4 566.9 386.2 280.2 199.1 56151997 180.2 260.5 444.8 530.2 688.9 770.6 741.2 709.9 470.9 379.2 237.3 202.9 56171998 153.5 199.4 513.2 450.5 733.5 764.6 707.2 636 459.7 284.2 271.6 132.7 53061999 184.9 256.1 371 506.9 718.7 741.5 752.4 681.6 511.2 386.5 251.4 198.3 55612000 228.6 230.1 421.5 501.4 637.9 740.1 850.4 728.4 558.6 357.4 224.2 201.4 56802001 241.7 338.2 461.4 565.9 679.8 731.3 770.4 650 543.3 541.8 192.2 185.9 59022002 235.9 288.8 437.7 516.5 612.4 686 752.5 665.3 520.2 338.5 198.7 173.8 54262003 208.9 291.9 464.6 611.3 686 740 809 693.9 477.9 418.7 214.1 192.8 58092004 183.3 252.1 444.8 502.6 655.6 796.6 835.3 718.3 472.3 361.7 190.5 189.2 56022005 247.7 272.8 465 521.2 673.7 768.9 782.4 641.6 604.4 307.2 174.5 192.4 5652Σ 211.7 267.2 440.8 532.1 688.1 741.8 776.9 688.9 519.9 383.7 227.6 176.5 5655Σ/12 471Табела 1.4.1.1 Месечни и годишни вредности на глобалното сончево зрачење за2хоризонтална површина [ MJ m ]1.4.1.2. Средно-дневна тотална вредностСредната дневна вредост на сончевото глобално зрачење нахоризонтална површина за секој месец од годината дадени се во табела1.4.1.2. Во табелата се исто така дадени максималните и минималните среднидневни и месечни вредности и годишната средно-дневна вредност со својотмаксимум и минимум.2Среднодневната месечна вредност варира од 25.1MJ m во јули до25.69MJ m во декември.22Среднодневната годишна вредност изнесува 15.41MJ m или 4288Whmна ден, која бројка покажува дека регионот има многу поволни условизакористење на сончева енергија. Варијацијата во резгледуваните годините седвижи од 94% од средната вредност.17

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12ВкупногодишноЗаб.1993 8.75 11.25 14.25 15.79 23.18 24.44 22.82 23.83 17.42 13.52 8.81 5.47 189.53 15.791994 8.36 9.37 16.32 20.65 23.72 23.36 29.05 22.55 18.93 12.98 7.28 4.32 196.89 16.411995 6.87 8.97 10.83 19.42 24.68 24.14 24.08 22.26 16.09 13.05 8.06 3.96 182.41 15.201996 4.65 8.77 13.67 17.81 20.63 24.86 23.05 22.66 18.9 12.46 9.34 6.42 183.22 15.271997 5.81 9.23 14.35 17.67 22.22 25.69 23.91 22.9 15.7 12.23 7.91 6.55 184.17 15.351998 4.95 7.06 16.55 15.02 23.66 25.49 22.81 20.52 15.32 9.17 9.05 4.28 173.88 14.491999 5.96 9.1 11.97 16.9 23.18 24.72 24.27 21.99 17.04 12.47 8.38 6.4 182.38 15.202000 7.37 8.15 13.6 16.71 20.58 24.67 27.43 23.5 18.62 11.53 7.47 6.5 186.13 15.512001 7.8 11.98 14.88 18.86 21.93 24.38 24.85 20.97 18.11 11.03 6.41 6 187.20 15.602002 7.61 10.23 14.15 17.21 19.75 22.87 24.17 21.46 17.34 10.92 6.62 5.61 177.94 14.832003 6.74 10.34 14.99 20.38 22.13 24.67 26.1 22.38 15.93 13.51 7.14 6.22 190.53 15.882004 5.91 8.93 14.35 16.75 21.15 26.55 26.95 23.17 15.74 11.67 6.35 6.1 183.62 15.302005 8 9.66 15 17.37 21.73 25.63 25.24 20.7 20.15 9.91 5.82 6.21 185.42 15.45Σ 6.83 9.46 14.22 17.73 22.20 24.73 24.98 22.22 17.33 11.88 7.59 5.70 184.87 15.41Табела 1.4.1.2 Среднодневни месечни и годишни вредности на глобалното сончево зрачење2на хоризонтална површина [ MJ m ]1.4.1.3. Релативни честини на среднодневната вредностРелативни честини на среднодневната вредност на сончевото глобалнозрачење на хоризонтална површина во преиодот од 1993 до 2005 година, во2интервали од 2 MJ m den во проценти, прикажани се во табела 1.4.1.3.Поради малите висини на Сонцето над хоризонтот и облачното зимсконебо во тој период од годината, значително ги ограничува варијациите надневните вредности на глобалното зрачење.Зима % 0.88 11.88 27.6 22.42 12.87 12.2 9.2 2.95Лето % 6.86 13.73 9.34 16.67 24.5 21.85 5.48 1.48Месеци 0-2 2-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 24-26 26-28 28-30Зима 1 30.7 50 19.3Зима 2 5.7 58.7 35.6Зима 3 12.4 14.7 55.2 17.7Лето 4 13.4 52.2 16.6 17.8Лето 5 6.8 36.7 47.9 8.6Лето 6 14.4 77.4 8.2Лето 7 21.3 45.1 24.7 8.9Лето 8 36.6 63.4Лето 9 27.8 30.2 33.1 8.9Зима 10 12.3 29.2 58.5Зима 11 5.9 49.9 44.2Зима 12 5.3 34.7 60Вкупно 5.3 71.3 165.6 134.5 77.2 73.2 96.4 100.1 56.5 100 147 131.1 32.9 8.9% 0.44 5.94 13.8 11.21 6.43 6.1 8.03 8.34 4.71 8.34 12.25 10.93 2.74 0.74Табела 1.4.1.3 Релативни честини на среднодневната вредност на сончевото зражење нахоризонтална површина за период од 1993 до 2005 година18

1.4.2. Часовно тотално глобално соларно зрачење1.4.2.1. Часовни варијацииВо табела 1.4.2.1 дадени се средно-месечните вредности на часовнотоглобално зрачење во Охрид на хоризонтална површина во период на денот задванаесет месеци. Максимална радијација е забележана околу пладне околу11-12 часот а минималниот во интервалот од 4-5 часот наутро односно 7-8часот навечер.Часови во денотМесец 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-211 0.10 0.40 0.73 1.02 1.17 1.18 1.02 0.74 0.39 0.08 6.832 0.02 0.25 0.66 1.04 1.33 1.44 1.47 1.32 1.01 0.65 0.25 0.02 9.473 0.01 0.16 0.6 1.12 1.53 1.84 1.94 1.97 1.78 1.49 1.09 0.60 0.14 0.04 14.224 0.07 0.42 0.94 1.45 1.85 2.16 2.27 2.20 1.97 1.70 1.33 0.93 0.38 0.06 17.735 0.02 0.25 0.72 1.32 1.85 2.30 2.60 2.69 2.60 1.97 2.00 1.57 1.09 0.62 0.21 0.01 22.26 0.04 0.37 0.95 1.48 2.02 2.44 2.73 2.85 2.77 2.59 2.22 1.78 1.32 0.80 0.33 0.04 24.737 0.03 0.33 0.87 1.49 2.06 2.52 2.83 2.92 2.85 2.61 2.27 1.84 1.33 0.78 0.32 0.03 25.088 0.01 0.16 0.61 1.22 1.83 2.31 2.61 2.72 2.70 2.41 2.10 1.61 1.11 0.67 0.14 0.01 22.229 0.02 0.26 0.80 1.33 1.80 2.15 2.30 2.40 2.10 1.72 1.25 0.72 0.23 0.20 17.3310 0.05 0.38 0.88 1.28 1.60 1.86 1.73 1.57 1.25 0.84 0.40 0.04 11.8811 0.15 0.51 0.83 1.12 1.26 1.22 1.09 0.82 0.46 0.11 0.02 7.5912 0.06 0.34 0.62 0.76 1.01 0.99 0.88 0.64 0.32 0.07 5.69Σ 0.008 0.101 0.338 0.733 1.204 1.604 1.896 2.036 2.007 1.776 1.497 1.094 0.668 0.308 0.083 0.008 15.41Табела 1.4.2.1 Месечни средно-часовни вредности на глобалното зрачење на хоризонталнаповршина за Охрид во преиод од 1993 до 2005 година [ MJ m2h]Односот помеѓу средната часовно-месечна вредност и средно-дневнатамесечна вредност во проценти дадена е во табела 1.4.2.2 каде го потврдувасознанието да максималната радијација секогаш се забележува околу пладне.Часови во денотМесец 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 211 1.4 5.9 10.7 14.9 17.1 17.3 14.9 10.8 5.8 1.2 100%2 0.2 2.73 6.96 11 14.04 15.2 15.51 13.92 10.76 6.86 2.63 0.2 100%3 0.1 1.12 4.2 7.86 10.75 12.92 13.64 13.85 12.51 10.46 7.65 4.2 1 0.3 100%4 0.4 2.36 5.31 8.18 10.44 12.18 12.8 12.4 11.11 9.58 7.51 5.25 2.15 0.33 100%5 0.1 1.12 3.24 5.94 8.33 10.36 11.71 12.11 11.71 10.58 9 7.07 4.9 2.7 0.94 0 100%6 0.18 1.49 3.85 5.98 8.16 9.86 11.04 11.53 11.2 10.48 8.97 7.19 5.33 3.23 1.33 0.18 100%7 0.12 0.13 3.56 5.94 8.31 10.14 11.38 11.74 11.46 10.5 9.15 7.43 5.4 3.21 1.37 0.11 100%8 0 0.73 2.75 5.49 8.23 10.39 11.74 12.24 12.15 10.84 9.45 7.24 4.99 3.02 0.64 0 100%9 0.11 1.5 4.66 7.67 10.38 12.24 13.27 13.89 12.11 9.98 7.26 4.2 1.37 1.2 100%10 0.42 3.19 7.41 10.78 13.46 15.66 14.56 13.22 10.53 7.07 3.37 0.33 100%11 1.97 6.72 10.94 14.75 16.6 16.07 14.37 10.8 6.07 1.45 0.26 100%12 1.06 5.98 10.89 13.35 17.76 17.39 15.46 11.24 5.63 1.24 100%Табела 1.4.2.2 роцентуална вредност на односот на средно-часовната и средно-дневнатарадијација по месеци за период од 1993 до 2005 година за Охрид1.4.3. Траење на Сончевито сјај и корелации помеѓуглобалното зрачење и сончевиот сјај1.4.3.1. Месечни и годишни средни вредности на сјајотТабелата 1.3. ја прикажува средната вредност на траењето на сончевиотсјај во месеци во период од 1993 до 1995 година. Средната вредност за овојпериод изнесува 2314.1 час годишно т.е. 318.3 во јули или 76.1 часа водекември. Односот на годишниот минимум и максимум по годините изнесува521.3 часа или 22.5% од средната вредност.19

Вкупната вредност на измерениот Сончев сјај изнесува 53% одтеоретската вредност на траењето на сјајот помеѓу изгрејсонце и сајдисонце(4391.7 часа).1.4.3.2. Однос помеѓу релативното глобално сончевозрачење и релативно траење на сјајотОсновниот облик на овој однос го поставил АНСТРЕМ која равенка јадава линеарната врска помеѓу релативното глобално зрачење и релативниотсјај на Сонцето.Односот помеѓу вистинското и екстеристричкото сончево зрачење иколичникот помеѓу релативното глобално зрачење и најголемото траење насјајот на Сонцето се вика индекс на облачност:H hS= α + ( 1−α) ⋅HS0H h= H0⎡ S ⎤ ⎛ S( )⎟ ⎞⎢α + −α⋅ ⎥ = H⎜a+ b ⋅ ............................. (1.1)0⎣ S0⎦ ⎝ S0⎠01Познато е дека глобалното зрачење, претставува збир директно идифузно зрачење на хоризонталната површина.( h)H H Hh=d+b⋅sin.............................. (1.2)H - директно зрачење на површина нормална на зрацитеbHd- дифузно зрачење на хоризонтална површинаh - висина на СонцетоСпоредувајќи ги равенките (1.1) и (1.2), се доаѓа до констатација декаSa ⋅ H 0претставува дифузно зрачење D , а H0⋅ b ⋅ , делот на директноS0зрачење.H hS= a + b ⋅ - индекс на облачност KtH0S 0Коефициентите а и б можат да се израчунаат по метода со систем налинеарни равенки со најмали квадрати.За Охрид средните годишни вредности за коефициентите а и б икорелациониот коефициент р се:а б р0.24 0.53 0.881.4.4. Дифузно сончево зрачење20

Односот помеѓу дифузното и глобалното зрачење на хоризонталнаповршина, одреден е на повеќе автор во функционална врска со индексот наоблачноста Kt.Математичка интерпретација на ЛИУ АНД ЈОРДАН ,а која ја проследуваи КЛЕИН, гласи:RDH= HdHh=231.39− 4.02K+t5.53K−t3.108KtПАГЕ предлага корелација од дијапазон од φ=40 о северна географскаширина до φ=40 о јужна географска ширина.R 13DH= HdHh=1.0−1.K - заt2WI o= 1390 (соларна константа)mТУЛЛЕР ја предлага следната формула:RDH= H H = 62dh0 .84 − 0. ⋅ K - за Ito=21353mWЦОЛЛАРИЕС-ПЕРЕИРА, РАБЛ го дава следниот однос, добиен сорешавање на линеарни равенки по метода на најмали квадрати:R( ω − π 2) − [ 0.505 + 0.261( ω − π 2) ⋅ cos( 2 ⋅ ( K 0.9)]DH= HdHhsst= 0.775+ 0.347 ⋅−Регионалната корелација за φ=41-43 о северна географска ширина премаГАУССИАН-НЕЊТОН, дадена е следнаца релација:R = H H = 0.958− 0. 982KDHdhtВо табела 1.4.4.1 дадени се средните часовни месечни вредности надифузното зрачење за Охрид на хоризонтална рамнина за период од 1993 -2005 година.Часови во денотМесец4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-211 0.08 0.26 0.43 0.55 0.63 0.64 0.58 0.44 0.26 0.082 0.02 0.17 0.39 0.56 0.65 0.72 0.72 0.66 0.55 0.37 0.17 0.203 0.01 0.10 0.32 0.52 0.70 0.81 0.86 0.83 0.79 0.67 0.52 0.31 0.10 0.104 0.05 0.20 0.43 0.62 0.77 0.86 0.91 0.89 0.85 0.74 0.61 0.44 0.23 0.045 0.01 0.16 0.36 0.57 0.73 0.83 0.96 0.99 0.99 0.93 0.84 0.70 0.53 0.34 0.13 0.016 0.01 0.23 0.44 0.59 0.74 0.84 0.91 0.96 0.99 0.96 0.88 0.74 0.64 0.40 0.19 0.017 0.01 0.21 0.42 0.60 0.72 0.81 0.91 0.95 0.92 0.87 0.84 0.70 0.55 0.38 0.17 0.018 0.01 0.10 0.32 0.51 0.67 0.80 0.86 0.91 0.95 0.89 0.78 0.68 0.50 0.32 0.07 0.019 0.02 0.16 0.36 0.54 0.68 0.74 0.78 0.79 0.75 0.66 0.52 0.33 0.27 0.0110 0.01 0.04 0.21 0.38 0.52 0.61 0.67 0.67 0.61 0.51 0.36 0.18 0.02 0.0111 0.01 0.08 0.25 0.39 0.53 0.61 0.58 0.51 0.38 0.18 0.0521

12 0.04 0.23 0.32 0.46 0.51 0.50 0.43 0.32 0.17 0.03Табела 1.4.4.1 Средно-часовни месечни вредности на дифузното зрачење во Охрид за периодод 1993 до 2005 годинаРелацијата на КЛЕИН за нашиот регион одредува најмали вредности наодносот R , а формулата на ГАУССИАН-НЕЊТОН, за повеќе годишниDHпосматрувања, се покажа како најреална. Во сите понатамошни пресметки заинтензитетот и потенцијалот на сончевото зрачење на наведната површина ќесе употребува ГАУССИАН-НЕЊТОН-от однос.Мес.ДатаДенHoHhКЛЕИН ПАГЕ ТУЛЛЕР Измерено 0.958 ÷ 0.982Х Д/Х х Х Д Х Д/Х х Х Д Х Д/Х х Х Д Х Д/Х х Х Д Х Д/Х х Х ДMJ2m denMJ2m den/MJ2m den/MJ2m den/MJ2m den/MJ2m denЈан. 17.01 17 14.615 6.83 0.4 2.73 0.47 3.21 0.55 3.76 0.58 3.49 0.5 3.41Феб. 16.02 47 20.032 9.5 0.39 3.71 0.46 4.37 0.55 5.23 0.49 4.98 0.48 4.56Мар. 16.03 75 27.121 14.22 0.35 4.98 0.41 5.83 0.51 7.25 0.46 6.53 0.44 6.26Апр. 15.04 105 34.465 17.73 0.36 6.38 0.42 7.45 0.52 9.22 0.43 7.64 0.45 7.98Мај 15.05 135 39.759 22.2 0.33 7.33 0.37 8.21 0.49 10.88 0.41 9.08 0.4 8.88Јун. 11.06 162 41.969 24.73 0.3 7.42 0.33 8.16 0.47 11.62 0.39 9.59 0.37 9.15Јул. 17.07 198 40.679 25.06 0.28 7.02 0.31 7.77 0.46 11.53 0.36 9.05 0.35 8.77Авг. 16.08 228 36.48 22.22 0.29 6.44 0.31 6.89 0.46 10.22 0.38 8.36 0.35 7.77Сеп. 15.09 258 29.751 17.33 0.31 5.37 0.34 5.89 0.48 8.32 0.38 6.59 0.38 6.58Окт. 15.1 288 22.029 11.88 0.34 4.04 0.39 4.63 0.51 6.06 0.4 4.79 0.43 5.11Ное. 14.11 318 15.841 7.59 0.39 2.96 0.46 3.49 0.54 4.1 0.47 3.57 0.49 3.72Дек. 10.12 344 13.154 5.69 0.43 2.45 0.51 2.9 0.57 3.24 0.53 3.02 0.53 3.02Табела 1.4.4.2 Екстратеристичка, глобална, дифузна вредност на сончевото зрачење1.4.5. Влијание на надворешната температура напотрошувачката на топлинска енергија за греењеТемпературата на надворешниот воздух се менува во текот на денот (24часа) и во текот н дановите во грејната сезона. Минималната температураобично се јавува пред излезот на Сонцето, а максималната од 2 до 4 часапосле пладне.Временската разлика помеѓу минималната и максималната температураизнесува околу десет часови во летно време и шест часови зимно време.Исто така се менува и внатрешната температура на просторот t v, но сонешто помала разлика.Двете минимални температури се јавуваат во раните утрински часови иизворот на топлина во тоа време мора да го снабдува просторот со поголемаколичина на топлинска енергија.Ако се занемари промената на специфичното топлинско оптеретувањена грејниот простор q , во зависност од карактеристиките на објектите, можемеда констатираме дека потрошувачката на топлинска енергија најповеќе зависиод температурната разлика особено од температурата на сувиот термометарна надворешниот воздух.Промената на надворешната температура во текот на грејната сезонакако и траењето на тие температури, знатно влијае на големината на/MJ2m den22

топлинското оптоварување зa одредено подрачје или зграда посматрано одаспектот на климатските услови.Вредноста на температурита на надворешниот воздух периодично семенува во текот на денот, недела, месец и година. Пресметаната просечнавредност на измерени температури на секој саат на денот (24 часа) наречена есредна дневна темперетура.Овој начин на мерење е доста поскап но со голема точност. Среднатадневна температура е пресметана на основа н мерени температури во 7,00,14,00 и 21,00 часот по следната формула:t 7+ t 14+ 2tt 21e=4Со пратење на средната днава температура на надворешниот воздух вотекот на грејната сезона и подолг временски период, може да се добиекарактеристични климатски елементи за секое подрачје како:− Надворешна проектна температура на воздухот− Просечна температура на воздухот во текот на грејната сезона tpr.g.− Должина на траење на грејната сезона NG− Просечно топлинско оптоварување за греење во текот на грејната сезона(kg) и во текот на годината ( Kpr.G.) во зависност од видот напотрошувачот и траењето на среднодневните температури на воздухот− Одредување на графикот на топлиснките потреби за греење наподрачјето− Одредување на степен - деновите за греење и степен - денови запроветрување1.4.6. Надворешна проектна температура во текот на грејнатасезонаЗимаската проектна температура е температура на надворешниотвоздух на која се димензионираат топлинските потреби за објектот. Истататреба да биде доволна, како би ги задоволила проектните потреби во однос навнатрешната температура.Во идеален случај, зимската минимална температура би морала да бидееднаква на апсолутната минимална температура на надворешниот воздух.Меѓутоа, логиката на економијата наметнува некои граници на сигурност напокривање на топлинските потреби со цел да се спречи потрошувачката соматеријал и работа. Овде е и суштината на разни методи за одредување назимската проектна температура. Секоја од нив обезбедува поголема сигурностза покривање н надворешната температура како резултанта на голем бројклиматски големини трудејќи се да обезбеди елиминација на случајнинепредвидени големини.Определувањето на средноевропска дефиниција за зимска проектнатемпература според DIN 4701, се сведува на изразот:_ten te= ∑l no( C)23

_oВредноста t ( C)eпретставува аритметичка средина на низа на апсолутниминимуми во подолг временски период.Професорот ФОКИН, предлага за зимска проектна температурасе усвоивредноста на просечна температура во интервалот од:− Еден ден - лесна градба− Три дена - средно тешка градба− Пет дена - тешка градбаНајладни во период од најмалку 20 до 25 години. За Охрид, за среднотешка градба, поврзана за најладниот интервал од три дена се појавил воЈануари 1999 година и тоа -13,2, -13,4 и -13,5, се добива:ЗПТ = -13,35 (˚С)За понатамошна работа во трудот, земена е зимска проектна температураЗПТ=-13 (˚С).1.5. Должина на траење на грејната сезонаДолжината на траењето на поединечно секоја температура нанадворешниот воздух ја одредува должината на траење на грејната сезонакоја е и последица на климатските услови на подрачјето.Должина на траење на температурите на надворешниот воздух може да сепресмета на основа на појавите на истите за подолг временски преиод (1980-2005), табела 1.5.1.Табелата е на основа на средните дневни температури во Охрид.Бр т е ‘80 ‘81 ‘82 ‘83 ‘84 ‘85 ‘86 ‘87 ‘88 ‘89 ‘90 ‘91 ‘92 ‘93 ‘94 ‘95 ‘96 ‘97 ‘98 ‘99 ‘00 ‘01 ‘02 ‘03 ‘04 ‘05 Н1 -14 o C ÷ -13.5 o C 1 2 1 3 72 -13 o C ÷ -12.5 o C 1 1 1 2 1 1 1 2 113 -12 o C ÷ -11.5 o C 3 1 1 2 1 1 2 3 2 1 174 -11 o C ÷ -10.5 o C 1 2 1 4 1 1 1 1 1 2 2 1 1 1 205 -10 o C ÷ -9.5 o C 1 2 1 4 1 1 5 3 1 3 2 1 1 1 2 296 -9 o C ÷ -8.5 o C 2 2 4 2 2 2 1 1 3 2 3 1 2 3 2 3 357 -8 o C ÷ -7.5 o C 2 2 3 2 2 1 1 1 1 1 4 1 3 2 2 1 5 348 -7 o C ÷ -6.5 o C 2 1 2 1 5 3 2 1 4 2 5 2 1 3 2 5 1 2 1 4 499 -6 o C ÷ -5.5 o C 3 2 3 2 2 3 1 5 9 1 5 3 2 1 2 2 3 2 7 4 1 2 10 7510 -5 o C ÷ -4.5 o C 5 1 1 3 4 4 4 7 4 6 2 6 2 3 2 5 3 2 5 1 3 1 2 8 8411 -4 o C ÷ -3.5 o C 3 2 4 6 2 1 5 5 12 2 3 3 2 3 5 7 1 5 1 9 5 4 3 3 8 10412 -3 o C ÷ -2.5 o C 9 5 5 7 2 4 8 4 7 5 4 8 7 6 6 6 4 10 3 8 4 8 5 5 7 4 15113 -2 o C ÷ -1.5 o C 9 8 2 6 4 7 8 4 11 7 3 6 7 4 7 6 17 6 3 10 6 11 9 7 7 9 18414 -1 o C ÷ -0.5 o C 17 10 9 2 4 5 8 8 8 6 9 6 13 5 12 5 10 11 9 11 8 14 8 6 3 9 21715 ±0 o C ÷ 0.5 o C 10 9 13 11 11 5 9 9 6 13 9 9 16 8 10 9 10 19 12 11 10 4 18 5 7 10 28016 0.5 o C ÷ 1.5 o C 11 8 5 9 11 14 9 11 7 4 15 10 10 11 10 10 8 22 11 5 11 4 14 5 7 10 25217 2 o C ÷ 2.5 o C 16 16 13 8 11 20 9 8 10 11 5 8 7 14 4 11 11 11 19 5 10 9 10 6 4 10 27018 3 o C ÷ 3.5 o C 12 7 15 14 9 10 11 5 8 10 10 7 8 15 14 11 9 16 17 9 15 5 14 12 24 4 27619 4 o C ÷ 4.5 o C 13 18 8 7 14 14 9 14 8 20 12 13 7 20 21 9 14 13 10 7 10 6 14 14 9 10 32020 5 o C ÷ 5.5 o C 5 10 22 20 8 6 1 6 11 11 12 16 5 16 11 20 20 12 20 8 8 15 17 17 12 3 30921 6 o C ÷ 6.5 o C 10 9 20 28 11 2 15 18 12 14 14 8 8 17 13 23 21 12 20 14 16 13 11 18 11 11 36922 7 o C ÷ 7.5 o C 15 10 12 16 14 17 11 16 14 19 19 9 14 13 10 13 17 5 14 12 16 20 9 24 14 8 36123 8 o C ÷ 8.5 o C 3 10 15 12 21 9 9 17 14 12 7 11 7 15 18 19 14 11 14 14 12 14 12 17 9 9 32524 9 o C ÷ 9.5 o C 17 9 15 20 19 11 9 9 11 10 14 13 13 14 17 9 13 6 6 16 14 16 13 12 7 12 32525 10 o C ÷ 10.5 o C 12 12 16 14 10 17 19 9 13 21 12 9 12 8 11 7 7 12 7 12 9 15 11 16 17 9 31726 11 o C ÷ 11.5 o C 6 18 9 9 12 14 18 7 8 4 8 12 17 11 9 7 9 3 13 10 11 16 13 14 12 8 27827 12 o C ÷ 12.5 o C 5 22 9 4 9 12 8 8 10 6 2 7 17 5 8 8 11 8 4 2 7 14 11 7 16 10 23028 13 o C ÷ 13.5 o C 1 6 7 8 9 11 7 15 10 3 10 11 9 4 8 7 7 3 8 8 9 9 2 6 4 13 19629 14 o C ÷ 14.5 o C 4 6 3 2 11 7 9 12 7 12 4 4 8 5 2 4 3 4 3 7 7 5 1 2 9 14130 15 o C ÷ 15.5 o C 4 3 3 4 2 3 8 7 2 1 3 2 2 1 1 2 3 2 5 4 4 1 5 1 7 8031 16 o C ÷ 16.5 o C 8 2 4 1 6 7 2 1 3 10 6 3 2 5 1 3 1 3 1 2 1 2 7424

32 17 o C ÷ 17.5 o C 2 1 4 3 1 1 2 3 3 1 4 3 2 2 3 3 1 5 2 4633 18 o C ÷ 18.5 o C 1 3 1 1 1 7 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2434 19 o C ÷ 19.5 o C 1 1 1 1 435 20 o C ÷ 20.5 o C 1 236 21 o C ÷ 21.5 o C37 22 o C ÷ 22.5 o CТабела 1.5.1 Средните дневни температури во ОхридБр т е ‘80 ‘81 ‘82 ‘83 ‘84 ‘85 ‘86 ‘87 ‘88 ‘89 ‘90 ‘91 ‘92 ‘93 ‘94 ‘95 ‘96 ‘97 ‘98 ‘99 ‘00 ‘01 ‘02 ‘03 ‘04 ‘05 НЗа периодот од 26 години кој се разгледува (1980-2005) должината нагрејната сезона во Охрид изнесува 182 денови, табела 1.5.2. Должината напросечното греење на грејната сезона, може да се пресмета според следнатаравенка:τ g = ( N n )G− a , каде NkG- вкупен број на појави на средните дневнитемператури на надворешниот воздух од октомври до април за време од (а)oгодини, а nk- вкупен број на средни дневни темп. со te > 12 C , за време од (а)год. За Охрид во истиот период од 26 години, е дадено во табела 1.5.2.ττττg ming maxg mingprosek==+ τ( 5519 − 798)( 5519 − 568)g max2= 18626 = 181.5826 = 190.42181.58 + 190.42=25519Ред.Бр.Сред. Надвор. Темп. На воздухотБр. напојавиВеројатнадолжина натраењеО С / денДолжина на траење нагрејната сезонаτ ( C)et − ne te t /денtet ⋅ τex tet q1 2 3 4 5 61 (-13.5 o C) -14 o C ÷ -13 o C 6 0.2308 -3.11582 (-12.5 o C) -13 o C ÷ -12 o C 11 0.4231 -5.28873 (-11.5 o C) -12 o C ÷ -11 o C 17 0.6538 -7.51874 (-10.5 o C) -11 o C ÷ -10 o C 20 0.7692 -8.07665 (-9.5 o C) -10 o C ÷ -9 o C 29 1.1154 -10.59636 (-8.5 o C) -9 o C ÷ -8 o C 35 1.3462 -11.44277 (-7.5 o C) -8 o C ÷ -7 o C 34 1.3077 -9.80778 (-6.5 o C) -7 o C ÷ -6 o C 49 1.8846 -12.24999 (-5.5 o C) -6 o C ÷ -5 o C 75 2.8849 -15.865310 (-4.5 o C) -5 o C ÷ -4 o C 84 3.2308 -14.538611 (-3.5 o C) -4 o C ÷ -3 o C 104 4.000 -14.00012 (-2.5 o C) -3 o C ÷ -2 o C 151 5.8077 -14.519213 (-1.5 o C) -2 o C ÷ -1 o C 184 7.0769 -10.615314 (-0.5 o C) -1 o C ÷ 0 o C 217 8.3462 -4.173115 (0.5 o C) 0 o C ÷ 1 o C 280 10.7693 5.384616 (1.5 o C) 1 o C ÷ 2 o C 252 9.6932 14.539817 (2.5 o C) 2 o C ÷ 3 o C 270 10.3846 26.711518 (3.5 o C) 3 o C ÷ 4 o C 276 10.6154 37.1539Минимална просечна должина на траење нагрејната сезона τомин=181,6Максимална просечна должина на траење нагрејната сезона τомаџ=190,42Просечна вероватна должина на траење на грејнатасезона τг=18625

19 (4.5 o C) 4 o C ÷ 5 o C 320 12.3077 55.384620 (5.5 o C) 5 o C ÷ 6 o C 309 11.8846 65.365321 (6.5 o C) 6 o C ÷ 7 o C 369 14.1923 92.249922 (7.5 o C) 7 o C ÷ 8 o C 361 13.8859 104.144223 (8.5 o C) 8 o C ÷ 9 o C 325 12.5000 106.25024 (9.5 o C) 9 o C ÷ 10 o C 325 12.5000 118.75025 (10.5 o C) 10 o C ÷ 11 o C 317 12.1923 128.019126 (11.5 o C) 11 o C ÷ 12 o C 278 10.6923 122.961427 (12.5 o C) 12 o C ÷ 13 o C 230 8.8462 110.5775 181.6 18628 (13.5 o C) 13 o C ÷ 14 o C 196 7.5385 101.7697 190.4229 (14.5 o C) 14 o C ÷ 15 o C 141 5.4231 78.634930 (15.5 o C) 15 o C ÷ 16 o C 80 3.0769 47.691931 (16.5 o C) 16 o C ÷ 17 o C 74 2.8462 46.962332 (17.5 o C) 17 o C ÷ 18 o C 46 1.7692 30.961033 (18.5 o C) 18 o C ÷ 19 o C 24 0.9232 17.079234 (19.5 o C) 19 o C ÷ 20 o C 4 0.1538 2.999135 (20.5 o C) 20 o C ÷ 21 o C 2 0.0769 1.57645519Σ212.27д.Σ1472.1667[ o C/ден]Табела 1.5.2 Веројатни должини на греење1.5.1. Просечна температура на надворешниот воздух вопериодот на грејната сезона и просечно топлинскооптоварувањеДоста важна карактеристика на климата на одреден крај е просечнататемпература на надворешниот воздух во текот на грејната сезона tpr.g., којаодредува и просечно топонско оптеретување ( Kg) за дадено подрачје.Кога постојат податоци за должината на траењето на секоја среднадневна температуре на воздухот и кога е дефинирана просечната должина нагрејната сезона τg, t.може да се пресмета преку равенката:pr.gNtete otpr. g.∑ ⋅ τ= ( c)τКаде:1gN∑ e⋅1t τte- вредност на производот на средните температуре нанадворешниот воздух teидолжината на траење на температурата во грејнатасезона ( τ te)τg- просечна должина на траење на грејната сезона.Просечната температура за Охрид во текот на грејната сезона (одтабела 1.5.2), изнесува:26

tttprg −minprg −maxpr.g.sr.= 719.914 182 = 3.96= 830.49 190 = 4.37t=prg −min+ t2prg −maxooCC3.96 + 4.37== 4.162Просечното топлинско оптеретување на греењето ( Kg) за просечната ипроектната температура на надворешниот воздух, може да се добие какооднос:KQQq ⋅g=pr max=v pr.g( t − t ) q ⋅ ( t − t )vpoCЗа внатрешна температураKKgg=( 20 + 4.16)( 20 + 13)= 48%= 0.4875tv= 20oCПросечното топлинско оптеретување во Охрид при надворешна проектнатемпература од − 13o C , внатрешна од 20 o C и просечна температура навоздухот во текот на грејната сезона од 4 .16o C би изнесувала 48%.1.5.2. Начин на одредување на графикот за топлинскитепотреби за греење на ОхридГрафикот за топлинските потреби за греење може доволно точна да сеопише со равенка (1.1) со помош на климатските и проектните услови:tv− tntQ = Q max= [ MW ]..................... 1.1tv− tpoQmax- проектно едине;но оптеретување за греење за tp= −13C- внатрешна проектна температураtnt- надворешна температураt - надворешна зимсак проектна температураtvpПознавајќи ги големините од десната страна, може по графички пат да сеформира кривата на траењето на оптеретувањето. Во овој случај за Охридважат: надворешна проектна температура од −13o C и внатрешна од 20 o C .Грејната сезона во Охрид започнува од 17 Октомври, а завршува 20 Април со186 денови.Во тој период просечната температура изнсува 4 .16o C .Прегледот на среднодневните температури и траењето на поединивредности за грејниот период се дадени во табела 1.5.2.1.5.3. Степен денови како податок за одредување напотребната количина на топлина за греење27

За да се определи просечната годишна потрошувачка на топлина загреење, за прв пат во САД, а подоцна и во Европа, се воведува поимотСТЕПЕН-ДЕНОВИ. Степен-деновите означуваат специфични влијанија нанадворешната температура, а се пресметува врз основа на статички анализиза температурните промени во дадено место преку формулата:SD = Z ⋅Z( tv− tg) + ∑ ( tg− tsn)n=1[ C den]o ⋅Z - број на денови во текот на грејната сезонаt - внатрешна проектна температура = 20 о Сvt - гранична темп. за период на греење = 12 о Сgtsn- средна темп. за секој поединечен ден за грејната сезона(табела1.1.2)Бројот на степен-денови за секој месец во грејната сезона и за целатагрејна сезона, претставена е во табела 1.5.3.Месец во грејната сезона Број на СД(просек 1980-2005)Процентуален дел вовкупните СД %17 Октомври 157 5.42Ноември 399 13.82Декември 568 19.67Јануари 635 22.00Февруари 503 17.42Март 429 14.8520 Април 197 6.82ВКУПНО 2888 100%Табела 1.5.3.Бројот на степен-денови може да се пресмета и со помош на среднататемп. на надворешниот воздух во текот на грејната сезона:( − )SD = Z ⋅ t vt pr .. g srЗа понатамошна работа во пресметките, земено бриј на 2888 степенденовигодишно и месечно според табела 1.5.3.28

2. Сончева енергија за топлификација, климатизацискипостројки и санитарноа топла вода за стамбени и другиопштествени објекти2.1. Годишен потенцијал на сончевата енергија воМакедонијаВо извори кои стојат на располагање, често се наоѓаат глобалнипресметки на вкупниот сончев потенцијал на површината на земјатапресметани на поедноставен начин. Сите овие пресметки се разликуваат меѓусебе и покрај тоа што сите методи поаѓаат од средната соларна константа којаизнесува 1372 W/m 2 и за 8760 часови во годината, дава енергија сноп од 12000KWh/m 2 .Регионот на Република Македонија, на основа на измерените податоцина хоризонтална површина, располага со 1515 KWh/m 2 . Македонија сепростира на релативно тесно географско подрачје и тоа помеѓу 41 о и 42.5 осеверна географска ширина и зафаќа површина од 25.713 km 2 . Поради тоа,горната вредност би се сметала за одреден реален параметар при проценкатана вкпниот потенцијал на сончево зрачење во Републиката.За хоризонтална површина, вкупниот годишен потенцијал на глобалнотозрачење за Македонија, изнесува:226( m ) ⋅1515( KWh m god ) = 39 10 ( GWh)625713⋅10⋅Во споредба со годишните потреби од енергија на Макединија во 1982година од околу 23.500 GWh, овие вреднисти на енергетскиот потенцијал насончевото зрачење делува импресивно. Бројката од над 1600 пати е приличновисока, но кога се размислува за можно искористување мора да се има вопредвид прилично ниската специфична густина на енергијата на сончевотозрачење.Јануари Февруари Март Април Мај Јуни55.46 72.1 112.54 146.82 186.22 195.17Јули Август Септември Октомври Ноември Декември205.97 186.86 139.09 105.01 62.47 47.06Вкупно 1515Табела 2.1.1 Месечна измерена средна вредност на сончевиот потенцијална хоризонтална површина за Република Македонија (средна вредност оданализирани 10 места) во KWh/m 2 месецВредностите на месечното средно глобално зрачење за Охридскотоподрачје се претставени во табела 2.1.2 за период од дванаесет години.30

Јануари Февруари Март Април Мај Јуни58.8 74.2 122.5 147.8 191.1 206.0Јули Август Септември Октомври Ноември Декември215.8 191.3 144.4 102.3 63.2 49.0Табела 2.1.2 Месечен измерен сончев потенцијал на хоризонтална површина воОхрид (KWh/m 2 месец)2.2. Инсталации за користење на сончева енергијаОсновните технички системи за употреба на сончевата енергија сеприкажани на следниот дијаграм.SONCERAMNI KOLEKTORIPrimena:- sanitarna voda- vodno greewe- toplotni pumpi- zagrevawe na bazeni- ladeweKONCENTRATORIPrimena:- industriski procesi(parea i vrela voda)- irigacioni sistemi- desolinizacija- pravewe na mraz- termi~ka elektrocentralaСлика 2.2.1 Примена на сончеви инсталацииОпсегот на примена на искористување на сончевата енергија соразноврсни инсталации и системи е многу широк и доста користен.Инсталациите со рамни плочести кондензатори воглавно се применуваат вотаканаречените нискотемпературни инсталации. Во последно време со развојна високотемпературните рамни колектори, нивната употреба е уште повисока.Топлинската енергија за добивање на топла вода учествува со 15÷30%во вкупната потребна топлинска енергија во текот на годината, во зависност одтоплинската изолација на зградата. Коефициентот на корисно дејство насистемот зависен е од влезната температура на водата T v и од најнискатапотребна температура на водата T w . Релативен фактор во корисноста на овиеинсталации е и количината на потрошена топла вода по човек на ден која седвижи од 80÷100 l/ден.Системот на примена на топла вода за широка потрошувачка соприродна циркулација, таканаречен термосифон се базира на три јаки31

компоненти и тоа: колектори со добра апсорпциона површина, сад заакумулација и спојни цевки.Соларната енергија е апсорбирана од црната површина на колекторот ипренесена на флуидот. Повисоката температура во апсорберот ја намалуванеговата густина и побудува движечка сила кон страната на апсорберот(топлата страна) и страната на акумулаторот (ладната страна) на основа напредизвиканата диференција на густината на флуидот во системот слика 2.2.2.Слика 2.2.2 Шема на загревање на топла вода со термосифинска инсталацијаВисината на инсталацијата треба да биде толкава да може флуидот дациркулира нагоре од колекторот кон акумулаторот на термосифонот и назад воколекторот.На инсталацијата треба да се запазат и други термодинамички ифизички особини како:- струењето во акумулаторот, цевките и апсорберот е ламинарно и R e ,број треба да е помал од 3000 во најголем број на апликации.- Да се изолираат акумулаторот и цевките за да нема губиток натоплина- Дистрибуцијата на флуидот во акумулаторот и брзината на истиод ена база на акумулатор со температурната разлика на флуидотВкупната висина на термосифонот зависи од разликата на раферентнитеточки (A, B, C, D, ……_).∫ρ ⋅ g ⋅ d ⋅l−∫ρ ⋅ g ⋅ d ⋅lABCCDAHT=ρ ⋅gρ - густина на водата во зависност од температуратаМатематичката интерпретација е:2ρ = 1000 − 0.039 ⋅T⋅ω− 0.00405⋅T⋅ωρ - средна вредност на густината во сите секции на цевкитеg - вредност на земјиното забрзување32

III ДЕЛАнализа и оптимално решение3. Анализа со оптимално решение на елементите насоларниот систем3.1. Сончеви колектори3.1.1. Соларни колектори (концентратори)3.1.2. Високотемпературни рамни колектори3.2. Акумулација на сончевата енергија3.2.1. Видови на акумулатори, режимско работење иефективност3.2.2. Конструктивни решенија3.3. Изменувачи на топлина во соларните системи3.3.1. Методологија за конструирање на топлинскиизменувач во соларен систем3.4. Општи заклучоци35

3. Анализа со оптимално решение на елементите насоларниот систем3.1. Сончеви колекториОсновна задача на истражувањето и конструирањето на елементите насоларниот систем пред се е пронаоѓање на најприкладни материјали,конструкции, технологии и решенија за економично и долготрајно користене насончевата енергија. Спроведувањето на сите тие анализи во областа напримената на сончевата енергија, неминовно се базира на одредениходрометеоролошки елементи за дадено подрачје , кои се меродавни запримена на оваа енергија.Во зависност од методите на проектирање,анализа и истражување наистите, нивната намена и користење се врши со математичко испитување,моделирање и симулација на елементите на самиот систем.Приемниците на енергија на сончевото зрачење претставуваат еднасвојствена компонента на соларните системи. Во тие рамки колекторите сеистражуваат, анализираат и развиваат во областа на пропустливоста натоплина, апсорптивноста и рефлексијата на зрачењето на брановите должинина Сончевото зрачење. Исто се анализираат проблемите на струење ипростирење на топлината на флуидот и физичките модели на конвекција меѓуапсорберите и стаклените покривки и меѓу прекривката на колекторите иоколината.3.1.1. Соларни колектори ( концентратори)Клектор-концентратори во температурен ранг од 100-350 о С во системитеза термичка соларна конверзија можат да имаат одредени предности:- Смалената апсорпциона површина- редуцираните термички загубиво споредба со рамноплочестите колектори соеквивалентна влезна(апертурна) површина, а со тоа и поголем степен на корисност.Сигурно е да повисоки температури на флуидот можат исто да сепстигнат и кај плочестите колектори користејќи селективни премази заапсорпција. Но за доста високи температури, селективноист станува помалкукорисна затоа што се губитците на радијација драстично се наголемуваатрастејќи со четвртиот степен на температурат.Употребата во индустриските процеси бараат температури на флуидитедо 250 о С, бидејќи просечно 15% од националната потрошувачка на енергијаспаѓа во овој режим.- технологија на концентратотритеКонцентраторите се карактеризираат со посебни перформанси сосемаразлични од рамните колектори.36

Слика 3.1 Генерални типови на концентраторски колекториВо првата категорија спаѓаат стационарните и сезонски прилагодливи-теконцентратори.Втората категорија се линиските концетратори, односно концентраторитеподвижни на една оска.Во третата категорија спаѓаат концентраторите подвижни на две оски,односно концентратори кои перманентно го следат сончевиот диск.При изработка на концентраторите употребени со голем број наматеријали и конструктивни технологии. Рефлективните површини сеизработуваат од хром, електрополиран алуминиум, стакло-огледало иметализирани филмовани површини. Помошните површини обично сесендвичи од метал и полиуретан и слично.Апсорберите обично се метални, керамички или стаклени површини,поединечни или вовлечени во друга стаклена цевка. Селективните површини(висока абсорпција и ниска инфрацрвена емисија), придонесува за намалувањена енергетскиот губиток. Во овој случај абсорпцијата, емисијата и рефлексијатазависат од брановите должини и од температурата.- работен флуидИзборот на работниот флуид за работа на системот со концентарторибара задоволување на одредени параметри. Поважни параметри за флуидикои се одбираат за работа се:‣ цена на флуидот и негово време на користење. За квалитетнаверификација, потребно е одсуство на штетни продукти и материи,токсичност, запаливост и др.‣ прикладност со другите материјали во системот (цевководот,вентилите, омотачот, опремата, материјали за акумулација) каки иматеријали во кој може да истече (изолација, кровови и сл.)‣ физички својства, точка на мрзнење, вискозност при ниски и високитемператури, притисок на пареа, специфична топлина, термичкапроводливост, ширење, густина и др.‣ хемиски стабилини при работна температура‣38

Производител Флуид - име Темпер. опсег Точка на палење[ o C] [ o C]Anderson CO Q-Term “B” -34 ÷ 443 260Bray Oil CO Brayco 888 82 ÷ 288 163Davis-Howlandoil Svetlo masli -18 ÷ 218 191CO Te{ko maslo 4 ÷ 315 315Dow Corning Q2-1132 -45 ÷ 204 204Sylterm 800 -40 ÷ 247 154Exxon Caloria HT-43 -10 ÷ 315 304Humbleterm 50 -10 ÷ 315 304Mark Enterprises H-30-C -34 ÷ 327 182Monsanto Therminol 44 -45 ÷ 218 207Therminol 55 -18 ÷ 315 179Therminol 60 -51 ÷ 315 160Therminol 66 -9 ÷ 343 178Therminol 88 149 ÷ 399 191Ore-Lube Corp. Ore-Therm 600 -10 ÷ 315 218Resource Teh. CO Sun-Term -40 ÷ 355 193Sunoco Oil-21 -18 ÷ 315 226Oil-25 -15 ÷ 315 229Табела 3.1 Флуид за топлински трансфер кај концентраторитеТоплинските загуби од колекторот дефинирани како U L (T r -T a ) сепропорционални со површината на апасорберот Aabs и од таму, обратнопропорционално од степенот на концентрација.Фундаметалниот проблем на концентрацијата на радијацијата можеподетално да се согледа проучувајќи ја сликата 3.2.Слика 3.2 Радијационен трансфер од Сонцто С према апертурната површина А иабсорберот Аабс од колекторотРадијацијата која е дистрибуирана во опсегот на аглите |θ|≤θ cr приповршина А, може да се концентрира на помала апсорпциона површина Aabs итоа е највисока возможна концентрација.C=A/Aabs39

Проблемот како е поставен, не го покрива само директното сончевозрачење кое униформно се дистрибуира од сончевиот диск со половичн аголΘ=4.7 MRAD=1/4 o , туку и нормалната радијација на подвижен точкаст извор врзстационарен отвор.Овој заклучок е доста важен за конструкција на сончевите концентраторикои не бараат покретливост за време на дневниот период.Статичните колектори мораат да имаат релативно голем агол наприфаќање, да би имале можност да абсорбираат поголема количина надифузно зрачење.3.1.2. Високотемпературни рамни колекториРазвојот на високотемпературните рамни колектори е условен одшироката примена на сончевата енергија. Примерот на употреба на тааенергија во процесната индустрија за сушење (на пример), покажува дека сепотребни температури до 150 o C.Други алтернативни конструкции се прилагодени за цели со повисокитемператури. Тоа се однесува пред се на концентраторите и цевкаститеколектори.Цевкастите и рамните колектори можат да примаат и директна идифузна радијација и тоа е еден од предностите за нивните широки примени,но со променливи перформанси.Целта би била да со помош на одредени симулации, се најдат термичкикаракеристики на рамни колетори кои работат со средна температура наповршината на абсорберот од 150 o C.Во таа смисла, менувани се покривните материјали, обработката напокривните површини, геометриската покривна конфигурација и абсорпционатарамна површина за да се одреди ефектот врз термичката карактеристика наколекторот.Соларните енергетски системи кои работат на повисока температура,бараат рамни колектори со одредени селективни карактеристики наабсорберот и со големи намалувања на губитоците од конвексија и кондукција.Идеалниот абсорбер би требало да има коефициент на рефлексијаеднаков на нула и стопостотна абсорпција преку поголемиот дел на сончевиотспектар, а максималната рефлексија да одговара на емисијата и да бидееднаква на нула.Повеќето материјали прикладни за абсорбери, покажуваат доста маласпектарна селективност. Подобрувањето на селективноста може да сепостигне со нанесување на танки филмови или полупроводнички слоеви наповршината на металите и обработка на абсорбските површини.3.2. Акумулација на сончевата енергија3.2.1. Видови на акумулатори, режимско работење иефективностАкумулаторите се составен дел на системите за искористување насончевата енергија, овозможувајќи работа на истите надвор од периодот насончево зрачење,Топлинската енергија добиена од одреден извор изнесува:40

Qtiτ= ∫ Nτoti⋅ dτПотрошената топлинска енергија изнесува:Qpτ= ∫ Nτop⋅ dτВо периодот кога е N ti >N p , можно е да се изврши акумулација на вишокотна топлинска енергија во акумулаторот. Во периодот кога N ti N p е поголема или еднаква напотребата на енергијата кога е N ti

Топлинските акумулатори со цврст материјал често се конструирани одчврсти тела во директен контакт со медиумот за пренос на толина. Материјалотобично е камен и може да се зборува за акумулација во пакети од камен.Акумулаторот е конструиран така да медиумот струи низ просторот.Влезот на топлата вода е од горната страна да би се постигнало похомогеноструење и поголем температурен градиент. Шуплините измеѓу пакетите требада бидат добро одбрани за да не доведат поголема потрошувачка на моќностана пумпите.Од друга страна, камените пакети треба да бидат доста мали, за датемпературниот градиент во деловите не расте прекумерно. Не смее да сезанемари и порозноста на блокот. Конструкциски е многу важно да се поставиграница помеѓу топлиот и ладниот медиум да во акумулацијата каде што еможно да се направи пакети со ситен каменТоплинските акумулатори со течен медиум - вода, се најпрактични засредни температури од било кој материјал. Водата има доволно предности(ефтина, лесно се добива, се регенерира, има висок топлински капацитет) панејзината примена е доста прифатлива.Меѓутоа, постојат и одредени негативности кои ја ограничуваатпримената на водата во акумулаторот како идеален медиум. Тоа е пред сеограничениот температурен опсег, висок оритисик на паре при високитемператури и тенденција на појава на корозивност при допир на металниконструкции со присуство на кислород или раствори од соли.Има многу различен начин за конструкција на резервоари на вода заакумулација. Воопшто, цената по единица запремнина опаѓа со големината нарезервоарот.Од друга страна, цената на чинење на фундаментот расте созголемување на резервоарот.Воопштено постојат три типови на резервоари:- армирани бетонски- армирано пластични- заварена метална конструкцијаДодека првите два типови се попривлечни за изградба, заваренитеметални конструкции имаат преднос бидеќи можат да се произведат во обликво зависност од потребите.Пластичните садови се најосетливи на температура и воопшто, можат датолерираат максимум 95 о С.42

3.3. Изменувачи на топлина во соларните системи- за добивање на топла вода како топлоносител- за добивање на потрошена санитарна топла вода- режим на работа и ефективност на топлинските изменувачиИзменувачот на топлина е дел од опремата на разни процеси во коитоплината се пренесува од топлиот на ладниот флуид.Во наједноставна форма, двата флуида се мешаат и го напуштааизменувачот на некоја средна температура која е одредена од односот наенергиите и температурите на двата флуида.Во најголем број на примени, двата флуида не се машаат, а топлинатасе пренесува преку одреден ѕид кој имашироки геометриски варијации.Проблемот на корозија каки и проблемот на пренос на топлина се достаголеми фактори за решавање кој топлинските изменувачи.Температурата на флуидот се менува со течење на флуидот подолжината на топлоизменувачот, додека температурата на флуидот којиспарува или кондензира вдолж изменувачот останува константен.На слика 3.3 се претставени типични температурни дистрибуции коиможат да се јават во топлинските изменувачи.3.3.1. Методологија за конструирање на топлинскиизменувачи во соларните системиСпецифичниот проблем за конструкција на изменувачите може дасодржи информација за односот на протокот и температурата на флуидот,повеќе или помалку податоци за работните притисоци, површините од секојастрана, баран пад на притисокот, размена на топлина, големина другиконструктивни карактеристики, материјали и цена.Врз база на горенаведеното и искуствените конструктивни решенија,прво се избира типот на конструкцијата на топлинскиот изменувач и изведбатана протокот. Следниот избор е геометријата на површините и материјалите.За одредување на избранитеповршини има неколку кваитетивни иквантитативни критериуми во зависност од тао дали се работи за изменувач одтипот “плашт и цевки” или плочести изменувачи.Квалитативниот критериум за избор на површините се однесува натемпературата и притисокот, искуството на конструкторот, цената, подобностаза изработка, барањата за одржување, сигурност итн.Основна задача за пресметките за изменувачите е да се одредиколичината на топлина која ќе се предаде на изменувачот, логаритамскататемпература како карактеристика на истиот и мерата на фактичкото предавањена топлотниот проток.Q ∆T1m= K ⋅ FK − k oeficient na toplinska proodnosF - grejna povr{inaРазменувачите кои се наоѓаат во сончевите технички системи работат воизразито нестационарни услови на работа и затоа често при значително43

пониски температури на грејниот флуид. Исто така работат и при помалитемпературни разлики на грејниот флуид и флуидот што се загрева како што еслучај во останатите термотехнички инсталации.- Плочести изменувачиПлочестите толински изменувачи се понова конструкција кој на почетокотсе пласирале како бронзени одливци, како пресовани тенки лимови кои доденес тие се усовршуваат добивајќи поголема ефикасност со помалихидраулички отпори.Со зголемување на наборите се зголемува површината на сегментите иможноста за комплетирање на големи компактни изменувачи.Во основа, плочестите изменувачи по свијата конструкција се делат на:- стандардни плочести изменувачи- спирални плочести изменувачи- ламелни плочести изменувачиСе разликуваат неколку начини на флуидниот тек (слика 3.3), и тоа:- сериско-паралелно- сериско- паралелноСлика 3.3 Типични струења на флуидите во изменувачитеКонструкцијата на плочите ги определува техничките перформанси натоплинските изменувачи. Од формата, размерите и конструктивните особинина плочите, интензивноста на топлопредавањето, ефикасноста на апаратот итрајноста на експлоатација.Топлинскиот капацитет на топлоизменувачот е сврзан со површината наследниот начин:QFA=α 1⋅ ( t1− tct)Q − koli ~ ina toplina predadena vo edinica vremet1α1− sredna temperatura na fluidot⎡ W− koeficient na toploten premin za fluid ⎢⎣m2 oCГрафичката интерпретација прикажана е на слика 3.4.⎤⎥⎦44

Слика 3.4 а) истомерн, б) противструјно- изменувачи од типот “Shell and tube”Топлинските изменувачи од овај тип се применуваат во многутехнолошки гранки поради нивната едноставност и добра ефективност.Работата на овој изменувач се состои во тоа да изврши трансфер натоплината помеѓу два флуида С1 и С2.Овдека графикот 1 претставува топлиот флуид, додека 2 ладниот флуид(слика 3.5).Од дијаграмот на слика 3.5 се гледа големинит С1 и С2, бројот на цевкиn и должината на истите. Бројот и должината на цевките зависи брзината нафлуидот во истите, при што се добива селективноста на изменувачите.45

Слика 3.5Топлината која се разменува во изменувачот изнесува:= A⋅U⋅ ∆tQ1n2 oU [ W / m ⋅ C]- единечен премин на топлина помеѓу изменувачот ифлуидот∆ t 1[o C]- средна логаритамска температураn- влијание на изменувачитеИзменувачот на топлина помеѓу акумулаторот и колекторското поле, јаповишува работната температура на колекторите смалувајќи го со тоа игодишниот степен на ефикасност на системот.Обединувајќи ги ефикасноста на колекторското поле и ефикасноста наизменувачот, можно е да се дефинира топлината која ја предава изменувачот итоа:46

Qti⎛⎝⎞min ε⎠= m⋅ ⎜ ⋅ cp ⎟ ⋅c.o( T − T )iε =1 − C1 − expminC[ − NTU ( 1 − CminCmax)]⋅ exp[ − NTU − C C ]maxminmaxТ ц.о - излезна температура на колекторитеТ и - влезна температура на колекторите3.4. Општи заклучоциЕлементите во соларните системи се доста осетливи на температурнотониво на кое работат и на сите загуби кои ги пратат од колекторите допотрошувачите. Затоа, потребно ео системите да постигнат што поголемооптеретување во погонот за да се зголеми економичноста на истите.Потребно е да се спречи мешањето на топлата и ладната вода воакумулаторите да не се зголеми ентропијата на целиот систем. Исто такапотребно е да се изберат изменувачи со што поголема ефективност за да сенамалата штетните влијанија на истите во работата на системот.47

IV ДЕЛПредлог, пресметка и решение на енергана4. Предлог, пресметка и решение на енергетска постројкакомбинирана (соларен систем, топловодна топлана) загреење и производство на санитарна топла вода за еднастамбена локација со 60 индивидуални куќи4.1. Предлог решение на постројката4.1.1. Енергетски биланс4.1.2. Опис на подсистемот4.1.2.1. Соларни колекторски подситеми4.1.2.2. Подсистем за топлинска акумулација4.1.2.3. Подсистем за дистрибуција натоплина4.1.2.4. Додатен извор4.1.2.5. Подсистем за контрола, управување имерење4.2. Техничка пресметка и оцена на системот4.2.1. Одредување на интензитетот на Сончевотозрачење на хоризонтална површина4.2.1.1. Одредување на интензитетот на наСончевото зрачење на произволнонаклонета површина4.2.1.2. Одредување на просечни дневниперформанси на рамните иконцентирачки приемници4.2.1.3. Соларен колекторски подсистем4.2.2. Подсистем на акумулаторскиот круг4.2.3. Подсистем на дистрибутивен круг48

4.3. Систем во целост4. Предлог, пресметка и решение на енергана комбинирана(соларен систем топловодна топлана) за греење ипроизводство на санитарна топла вода за еднастамбена локација со 60 индивидуални куќиМикроклимата во Охрид овозможува искорисување на поголемаколичина на Сончевата енергија во текот на целата година. Охрид се наоѓа нагеографска ширина од 41.1 о и географска должина од 21.8 о , со просечнанадморска висина од 695 м и располага со околу 2314 сончеви саати.Климатските карактеристики овозможуваат да се добијат следнивеврености и тоа:‣ средно-годишна глобална радијација на хоризонтална површина1556,40 (KWh . m 2 )‣ средно-глобална радијација во месеците:‣ Јануари - Март 255.5 (KWh . m 2 )‣ Април - Јуни 544.9 (KWh . m 2 )‣ Јули - Септември 551.5 (KWh . m 2 )‣ Октомври - Декември 214.5 (KWh . m 2 )‣ Средна годишна вредност на надворешната температура 11 о С‣ Релативна влажност (средно-годишна) 70%‣ Степен-денови за греење (20 o C ÷ -13 o C) 2888‣ Минимална проектна температура-13 о С4.1. Предлог решение на постројкатаПредлог решението за една комбинирана постројка со соларен систем итопловодна топлана би се разгледувало во понатамошното излагање на едналокација во Охрид, определена од основното урбанистичко планирање наградот. На дел од една стамбена единица со 60 самостојни приватни стамбеникуќи со два стана (спратови), внатрешна корисна површина од 140 м 2 ишесточлено семејство. Треба да се проектираат сите потребни елементи заоваа постројка, да се дадат детални описи на сите подсистеми, да се направиекономска анализа за целокупната инвестиција (слика 4.1.1).Со табелата 4.1.1 одредени се вкупните годишни потреби за енергија загреење на објектите. Во алтернација на потполно задоволување со сончеваенергија би било потребно да се постват 4248 м 2 сончеви колектори и изградисезонски воден акумулатор со волумен од 70000 м 3 . Горенаведеното барањеби опфатило површина од 20000 м 2 .Предмет на понатамшни технички и економски анализи ќе бидекомбинирана постројка со задоволување на 50% од годишните потреби загреење со сончева енергија. Комплетниот енергетски систем во основа ќесодржи пет подсистеми и тоа:- соларни колектори- сезонски топлински воден акумулатор- топловодна топлана за додатно греење- дистрибутивен подсистем49

- комплетен подсистем за автоматска регулација и контрола сорегистрација и мерење на произведената и потрошена топлинаШематски, системот прикажан на слика 4.1.2 со прикажување нанасоката на циркулација на водата.Слика 4.1.1 Распоред на стамбените објекти50

Слика 4.1.2 Проточен дијаграм и контролна опремаВкупните потреби на системот вклучувајќи ги и загубите водистрибутивниот систем и сезонскиот акумулатор изнесува 3000 MWh.Во процесот на работа, околу 50% од соларната колектирана енергија бибила директно дистрибуирана за затоплување на санитарна топла вода игреење, а останатата ќе биде акумулирана.Недостигот од околу 50% енергијаво системот, би била надополнета со помош на локална топлана на чврстогориво.51

Месец ДеновиСтепенСанитарнаГреењеДеновиводаВкупноSD J / mesec J / mesec J / mesec MWh/mesecЈануари 31 635 1698.6 х 10 9 123 х 10 9 1821.6 х 10 9 506Февруари 28 503 1345.5 х 10 9 111 х 10 9 1456.5 х 10 9 404.7Март 31 429 1147.5 х 10 9 123 х 10 9 1270.5 х 10 9 353Април 30 197 527.1 х 10 9 120 х 10 9 647.1 х 10 9 179.8Мај 31 / / 123 х 10 9 123 х 10 9 34.2Јуни 30 / / 120 х 10 9 120 х 10 9 33.4Јули 31 / / 123 х 10 9 123 х 10 9 34.2Август 31 / / 123 х 10 9 123 х 10 9 34.2Септември 30 / / 120 х 10 9 120 х 10 9 33.4Октомври 31 157 420.0 х 10 9 123 х 10 9 543.0 х 10 9 150.9Ноември 30 399 1067.4 х 10 9 120 х 10 9 1187.4 х 10 9 330Декември 31 568 1519.5 х 10 9 123 х 10 9 1642.5 х 10 9 456.2ВКУПНО Годишно 2888 7725.6 х 10 9 1452 х 10 9 9177.6 х 10 9 2550Табела 4.1.1 Вкупна годишна топлина за објекти 2550 MWh/месец4.1.1. Енергетски билансКалкулациите на енергетскиот биланс за системот ќе бидат работени сосредни многугодишни просечни вредности базирани на метеорололошкитеуслови за Охрид.Топлинските загуби за одреденат локација (табела 4.1.1) одредени се состепен-ден методата. Усвоена е срадна топлинска карактеристика q=122 W/m 2внатрешна стамбена површина за становите како добро топлинско изолирани ивнатрешна температура од 20 o C. Надворешната проектна темп. за Охрид ибројот на степен денови се усвоени во претходните точки и тоа t p =-13 o C иSD=2888 [ o C ден] годишно.Месечната потребна топлина за греење во просториите е пресметана соравенката:Q = K ⋅ S [ J / месец].........................................(4.1)HFDК Ф - однос на специфичнито коефициент на пренос на топлина на зграда инејзината површина и температурната разлика помеѓу внатрешната инадворешната проектна темоература [W/ o C]q ⋅ FKF=∆t2F = 60 ⋅140= 8400mo∆t= ( tv− tp) = 33 CSD= 635 - за ЈануариС Д - број на степен-денови во месец [ o C . ден]9Q H= 1698⋅10 J - за Јануари[ ]Средномесечната топлина за припрема на потрошената топла вода е:52

Q ω =N D . N S . 80 . (t W -t L ) . ρ v . c p [J/месец] .........(4.2)N D - број на денови во месецотN S - број на луѓе кои живеат во одредената локација = 6 . 60 = 360t W =45 o C - температура на топла водаt L =12 o C - температура на ладна вода80 - потребна дневна количина вода на човек [kg/den] = [dm 3 /den]ρ v =1 [kg/dm 3 ], c p =4.19 [kJ/kgK]За Јануари Q ω =31 . 360 . 80 . (45-12) . 1000 . 4.19=123 . 10 9 [J/месец]Вкупните потреби се збир на вредности од секој месец поединечно.Слика 4.1.1.1 Енергетски биланс за постријката за средни врдности на сончеватарадијација во приод од 179 деновиТоталната енергија за дистрибуција за одредениот проект изнесува 2550MWh/год, зголемена за 12.5% од топлинските загуби за системот задистрибуција изнесува 2873 MWh/год. Дијаграмот на слика 4.1.1.1 шематски ја53

прикажува потребната месечна енергија за греење од една страна иколектираната сончева енергија добиена од топлана од друга страна.Дијаграмот на енергентскиот тек е преставен на слика 4.1.1.2 сопроцентуално изразени ефикасности на секој елемент од системот.Слика 4.1.1.2 Дијаграм на енергетскиот тек на системотПерформансите за системот се следниве:- глобална соларна радијација 3250 [MWh/год]- конвертирана соларна енергија 1431.4 [MWh/год]- сол. Енер. директно употребена во системот 793.36 [MWh/год]- акумулирана соларна енергија 512 [MWh/год]- тотална соларна корисна енергија 1305 [MWh/год]- додатен извор 1568 [MWh/год]- тотална потреба 2550 [MWh/год]- загуби во акумулаторот 126 [MWh/год]- загуби во дистрибутивен круг 323 [MWh/год]4.1.2. Опис на подсистемите4.1.2.1. Соларен колекторски подсистемСоларниот колкторски подсистем во предлог решениета на постројката бисе состоел од 56 паралелно поврзани групи на соларни колектори -концентратори. Една група се состои од дванаесет единечни колекториповрзани во серија. Секој од колекторите има фронтална површина од 3 м 2 ,така да вкупната фронтална (апертурна) површина би била 2016 м 2 .Геометриската концентрација на секој колектор изнесува С=12. Цевките наколекторите се перманентно под агол од 36 о на хоризонталната површина,рефлекторите ротираа околу основите на абсорберските цевки пратејќи гопатот на Сонцето. Секоја од групите има посебен мотор кој се движи со помошна импулси на фотокелија, а комплетен механизам ги движи колекторите.54

Рефлекторите на колекторите се огледала, а абсорберите се бакарни цевкипремачкани со селективен слој од црн хром, поставени во стаклени цевки.Тефлонските лежишта дозволуваат движење на рефлекторот околуабсорберот. Група на колектори се претставени на слика 4.1.2.1.1 со следнивекарактеристики:- фронтална површина 12 х 3 = 36 m 2- фактор на концентрација С=12- топлински медиум: вода или гликоли- излезна температура максимум 105 о С- пад на притисок (12 елем. во серија и проток од 0,9 m 3 /h) = 0.95 mWs- брзина на флуидот низ абсорберската цевка = 0.49 m/s- работен притисок = 3 bar3190347736˚Слика 4.1.2.1.1 Група од колектори - концентраториАкумулатор 10400 m 2, Колекторско поле 130 х 45 = 5850 m 2Слика 4.1.2.1.2 План на колекторски подсистем55

На слика 4.1.2.1.2 претставена е шема на колекторски систем од 56 групиповрзани со цевна мрежа со погонски објект и акумулатор на топлина.Дијаметарот на цевките се движи од NO 150 до NO 25 како номиналендијаметар за поврзување на секоја група. Цевките се фабрички изолирани совисококвалитетен изолационен материјал. Во принцип флуидот се движи восистемот со две различни пумпи со униформни брзини од 0.25 m/s, односно 0.5m/s.Системот работи во температурен интервал до 120 o C, а во спротивно одбило каква опасност од прегревање или зголемување на притисокот, севклучува контролната опрема и системот се враќа во почетна положба.Дополнителна заштита претставува и вргадување на заштитни вентили восистемот.Медиумот за пренос на топлина е пропилен гликол, како најпооленпоради нетоксичност со раствор на вода во сооднос 60÷40.Да би се добило минимално засенување на површините на колекторитеи со тоа минимално намалување на корисноста, потребно е групите да сепоставени на 7 м помеѓу редиците и 1.44 м помеѓу абсорберите. За таковраспоред потребни се 5850 м 2 слободна површина, односно 130 м во должинаи 45 м во ширина.4.1.2.2. Подсистем за топлинска акумулацијаТоплинскиот акумулатор е слободно-стоечки цилиндричен скалд сокапацитет од 10000 м 3 вода.Толинската изолација е повеќе слоен, со високи перформански,заштитен со алуминиумски лим, така да коефициентот на пренос на топлинаизнесува, за ѕид и таван 0.06, а за под 0.12 W/m 2 K.Проектните пресметки на проектот базираат на тоа да температурата наводата се движи до 95 o C, во почетокот на Октомври, до 45 o C во Март когазапочнува акумулацијата на топлина во складот.Одреден надпритисок се обезбедува со посебен надпритисен вентил накровот на складот, а експандираната количина на вода останува во садот.4.1.2.3. Подсистеми за дистрибуција на топлинаПодсистемот за дистрибуција е замислен како конвекционален двоцевенсистем со изолирани цевки, поставени во подземен канал. На слика 4.1.2.3.1 еприкажан целосно дистрибутивниот подсистем во ситуација на теренот сокомплетни споеви.Дијаметрите на цевките се движат од NO 150 на почетокот на системот,до NO 40, дијаметар со кој се поврзуваат корисниците. Проектниот протокизнесува 19.52 l/s и максимална температура на водата од 80 o C натемпература на амбиентот од -13 o C. Минималната температура на доведенатавода изнесува 50 o C условена од припремата на санитарна топла вода.Циркулацијата на водата е обезбедена со помош на циркулационипумпи, регулирана со помош на намалување на фрекфенцијата.Системот е предвиден да има загуби од околу 12.5 % од теоретскатапотребна годишна топлина.56

Водата за потреби има температура од 45 о С и се добива сотоплоизменување од примарната вода (50 о С).4.1.2.4. Додатен изворСлика 4.1.2.3.1 План на дистрибутивен допсистемДодатен извор на топлинска енергија е котелска постројка на тврдогориво и топлински раменувач во целосна изведба, димензионирани намаксимална моќност потребна за подсистемот за дистрибуција, вклучувајќи ги инеговите трошоци.4.1.2.5. Подсистем за контрола, управување и мерењеВо предлог решението на системот, е прдвидено постројката да работи совисок степен на автоматска контрола, со користење на микропроцесоркисистем со автоматско управување и контрола.Контролните функции, идентификации и команди можат лесно да семодифицираат за добивање на оптимални карактеристики.Логичниот контролен систем го контролира преносот на топлина одсончевиот колекторски подсистем кон топлинскиот акумулатор и и преносот натоплина од акумулаторот и додатниот извор кон дистрибутивниот круг.Контролата на температурата и протокот во дистрибутивниот круг и истиотво котелот се од конвенционален тип, додека за работата на сончевиотколекторски подсистем, акумулаторот и одведување на топлина одакумулаторот обезбеди се специјални контролни елементи.Суштината на коцепцијата е да се овозможи идентификација на ситефизички и геометриски параметри во процесот. По идентификацијата нпроцесот на системот со помош на микропроцесоти се врши оптимизасија запостигање на целокупна адаптивност на системот.4.2. Технички пресметки и оцена на системот57

Техничките пресметки на виталните делови на системот, набљудуваниво целина, даваат комплексно согледување на проектот на системот.Преку повеќе методи на калкулации се пресметани перформансите натермалната страна на колекторскиот систем, базирани на повеќе типови насончеви колектори, со вклучување на акумулаторскиот и дистрибутивниотсистем, може да се добие целосна слика на системот. Во понатамошнитепресметки, дискутиран е проблемот на вредноста на корисната топлина одинсталацијата земајќи повеќе типови на колектори.4.2.1. Одредување на интензитетот на сончевото зрачењена хоризонтална површинаКалкулациите за соларната енергија, примена на хоризонталнатаповршина, се сведува на база на измерени податоци од метеоролошка станицаи врз основа на пресметки со помош на формулата:HHhoS= 0 .24 + 0. 53⋅SoS - вистинска средна вредност на сончевиот сјај (за секој месец одтабела 1.3.1)S - возможно најголемо средно траење на сјајот (табела 2.1.2)( W2moHh- месечен просечен сончев потенцијал на хоризонтална површина)2H o= 1372Wm - екстратеристичко сончево зрачење - соларна константаЗа понатамошна употреба во трудот, се усвојуваат измеренитевредности на глобалниот сончев потенцијал на хоризонтална површина заОхрид.Просечните вредности се добиени на основа на период од тринаесетгодини (1993-1995), а годишниот потенцијал изнесува 1566.4 kWh/m 2 год или помесеци ви табела 2.1.2.Јануари Фебруари Март Април Мај Јуни Јули58.8 74.2 122.5 147.8 191.1 206.0 215.8Август Септември Октомври Ноември Декември Вкупно191.3 144.4 102.3 63.2 49.0 1566.4Табела 2.1.2 Месечен измерен сончев потенцијал на хоризонтална површина (kWh) воОхрид по м 24.2.1.1. Одредување на интензитетот на сончевотозрачење на произволно наклонета површина58

Да би се искористил потенцијалот на сончевата енергија преку соларниинсталации, сите податоци треба да се сведат на произволно ориентирананаклонета површина. Сведувањето се врши преку корелациони односи назрачењето на произволно наклонета и хоризонтална површина.ЛИУ АНД ЈОРДАН го даваат следниот зираз за одредување наглобалното зрачење на наклонета површина:⎡1+cos β 1−cos β ⎤⎛W ⎞Hc= Hh⋅ RI+ Hd⋅⎢+ ρ ⋅⎥⎜2⎟⎣ 22 ⎦⎝m ⎠RI- однос помеѓу директното зрачење на наклонета - хоризонталнаповршина1+cos β 1−cos βi - фактори за дифузно и рефлективно сончево зрачење2 2ρ - коефициент на рефлексија (0.2÷0.7)H - дифузно зрачење на хоризонтална повшинаdПросечната дневна глобална вредност на хоризонтална површина Hhипросечна температура на околината се единствени метеоролошки податоци заодредување на потенцијалот на сончевото зрачење на наклонета површина.Вкупната просечна дневна вредност на зрачење на хоризонталнатаповршина изнесува:H = H + HhbdПросечна дневна вредност на директно зрачење изнесува:Hb⎛ H ⎞ ⎛= − = ⎜ ⎟+d WHhHd1⋅ Hh ⎜2⎝ H ⎠ ⎝ mh⎞⎟ (за еден саат)⎠Слично како за просечните вредности, важи математичката формулацијаи за моменталните вредности на сончевото зрачење на хоризонталнаповршина.⎛ W ⎞Ih= Ib+ Id ⎜2⎟⎝ m ⎠Просечните саатни вредности за период од N денови, ќе бидат вофункција од времето на денот t, или временскот агол ω.ϖ = 2 ⋅π⋅tt0Каде t 0е 24 саати (должина на денот).4.2.1.2. Одредување на просечни дневни перформанси нарамните и концентрирачките приемници59

Моменталните тестови на термичка ефикасност обезбедуваат податок закарактеристика на приемниците на сончева енергија во едни стандардниуслови. Овие податоци, комбинирани со податоците за просечните среднодневниколичини на радијација за градското подрачје, ќе ги одредат просечнитедневни перформански врз основа на едногодишен период.Резултатите се во зависност од просечната годишна примена енергијаод приемникот т.е. од работната тмпература.Пресметките за просечните дневни вредности на зрачење наповршината на колекторот, се првите чекори во одредувањето на просечнатагодишна примена енергија од приемникот:⎛ RD⋅ HDHcRH⋅ HHH ⎟ ⎞= ⎜−⎝H ⎠Вредностите на коефициентите RHи RDсе функции од типот наколекторот, подвижноста, геогравската ширина, времето во годината ипериодот на дневната рабоа на приемникот.Односот на терастричкото H H и екстратеристичкото зрачење H o е востварност индекс на облачноста K T , врз основа на долговремени податоци.Односот на дифузното и глобалното зрачење за Охрид дадени се во табела1.4.4.2.4.2.1.3. Соларен колекторски подсистемПроектираниот систем вклучува калкулации за следните подсистемскиелементи:- Соларен колекторски круг- Топлински изменувач- Циркулација на секундарниот круг со помош на трикрак регулационенвентил- Комплетент контролен системСлика 4.2.1.3 Шематски дијаграм на спој помеѓу соларниот колекторски круг икругот на акумулаторотСлика 4.2.1.3 го апроксимира шематскиот дијаграм каде е влкучентоплински изменувач помеѓу кругот на соларниот подсистем и акумулаторскиоткруг. Ознаките на температурите и насоката на протокот на флуидот сеобележани на сликата.60

Искуството за изборот на најоптимален тип на топлински изменувач е воголемо значење во добивањето на најекономична врска помеѓу соларнотколекторски круг и кругот на акумулаторот.Во предлог решението ќе бидат употребени специфицирани вертикалнипротивструјни топлиснки изменувачи.Во продолжение, користени се перфрмансите на два типа колектори итоа: рамен високотемпературен колектор и цилиндричен концентратор. Вопредлог решението употребувани се: цилиндрични концентратори со положбана осовината во насока север-југПресметаните средни вредности на сончевиот потенцијал наконцентраторска површина во правец север-југ се дадени во табела 4.2.1.2.1 итабела 4.2.1.2.2 каде се даваат средомесечни и годишните вредности заинклинација за 36 о , 45 о . Табелата потврдува дека најоптимален агол наинклинација, односно агол на поставување на колекторската површина одхоризонталната површина е аголот 36 о .За агол β=36 о (0.628 RAD) и претходно дадени податоци за колекторите,за средни месечни температури на амбиентот и усвоената температура Tin” =338 K (65 o C) одредени се среднодневните, месечните и годишните вредностина корисната енергија на сончевиот колекторски подсистем (табела 4.2.1.2.3 итабела 4.2.1.2.4)Од табелата може да се види дека годишната вредност на кориснатаенергија за овој тип на колектори изнесува:⎡ MWh ⎤= 0 .710⎢⎥⎣mgod ⎦Q god 2Односно 44% од енергијата⎡ kWh ⎤= 1611 .6⎢⎥⎣mgod ⎦H cgod 2За рамен високотемпературен колектор за β=36 о ⎡ kWh ⎤, Q god= 517 ⎢ 2 ⎥⎣mgod ⎦Во предлог решението на проектот усвоена е површина од 2016квадратни метри соларни концентратори кои математички пресметано, средногодишнотреба да дадат 1431.4 MWh корисна енергија.Месец Ден 0 о 15 о 26 о 36 о 45 о 60 о 90 оЈан. 31 6.107 7.388 8.265 8.936 9.211 9.813 9.195Фев. 28 8.257 9.534 10.326 10.877 11.078 11.078 10.144Март 31 12.669 13.939 14.587 14.933 15.008 14.689 12.494Апр. 30 14.827 15.617 15.856 15.807 15.688 14.708 12.055Мај 31 20.057 20.467 20.333 19.903 19.586 17.895 14.661Јуни 30 23.395 23.542 23.170 22.509 22.077 19.999 16.556Јули 31 24.264 24.924 24.629 24.007 23.582 21.451 17.700Авг. 31 22.253 23.087 23.206 22.944 22.685 21.032 17.250Сеп. 30 17.054 18.394 19.000 19.229 19.222 18.479 15.476Окт. 31 11.254 12.751 13.636 14.213 14.406 14.519 12.760Ноем. 30 6.804 8.119 8.998 9.656 9.989 10.453 9.668Дек. 31 4.852 5.967 6.747 7.356 7.610 8.202 7.78361

Табела 4.2.1.2.1 Пресметани среднодневни вредности на сончевиот потенцијал наконцентраторска површина, правец север-југ за различни вредности на агол [MJ/m 2 ден]Месец Денβ = 36 оβ = 45 одневно месечно дневно месечноЈануари 31 8.935 277.01 9.210 285.53Февруари 28 10.876 304.55 11.078 310.18Март 31 14.933 462.92 15.008 465.25Април 30 15.807 474.22 15.687 470.63Мај 31 19.902 616.99 19.586 607.17Јуни 30 22.509 675.28 22.077 662.32Јули 31 24.006 744.22 23.582 731.04Август 31 22.943 711.26 22.685 703.24Септември 30 19.228 576.87 19.222 576.67Октомври 31 14.212 440.59 14.406 446.59Ноември 30 9.656 289.69 9.919 297.59Декември 31 7.355 228.04 7.610 235.91Вкупно МЈ/м 2 год 5801.63 5792.19Вкупно МЈ/м 2 год 1611.6 1609Табела 4.2.1.2.2 Среднодневни, средномесечни и средногодишни вредности на сончевиотпотенцијал на концентраторската површина за инклинација од 36 о и 45 оЈануари 31 Х 3.8638 = 114.20 МЈ/м 2Февруари 28 Х 4.6641 = 130.59 МЈ/м 2Март 31 Х 6.5729 = 203.76 МЈ/м 2Април 30 Х 7.0656 = 211.97 МЈ/м 2Мај 31 Х 8.4068 = 260.61 МЈ/м 2Јуни 30 Х 10.2765 = 308.30 МЈ/м 2Јули 31 Х 11.6644 = 361.60 МЈ/м 2Август 31 Х 10.5202 = 326.13 МЈ/м 2Септември 30 Х 8.9655 = 268.96 МЈ/м 2Октомври 31 Х 5.9447 = 184.29 МЈ/м 2Ноември 30 Х 3.0957 = 92.87 МЈ/м 2Декември 31 Х 2.9760 = 92.25 МЈ/м 2Вкупно 2555.53 МЈ/м 2Табела 4.2.1.2.3 Средно-месечен и годишен сончев потенцијал на концентраторотсо С=12 и β=36 о (0.628 RAD)QQgodgod⎡ MJ ⎤= 2555.53⎢2 ⎥⎣m⋅ god ⎦⎡ MW ⋅ h ⎤= 0.710⎢2 ⎥⎣m⋅ god ⎦62

Потребна површина за[ MWh god] 22016[ m ]1431.36Q = = ж⎡ MW ⋅ h ⎤0.710⎢2 ⎥⎣m⋅ god ⎦Јануари 31 Х 2.3084 = 71.56 МЈ/м 2Февруари 28 Х 3.1208 = 87.38 МЈ/м 2Март 31 Х 4.7214 = 146.36 МЈ/м 2Април 30 Х 5.3802 = 161.40 МЈ/м 2Мај 31 Х 6.6117 = 204.96 МЈ/м 2Јуни 30 Х 7.4343 = 223.02 МЈ/м 2Јули 31 Х 8.3201 = 257.92 МЈ/м 2Август 31 Х 7.8306 = 242.74 МЈ/м 2Септември 30 Х 6.5527 = 196.58 МЈ/м 2Октомври 31 Х 4.4518 = 138.00 МЈ/м 2Ноември 30 Х 2.4731 = 74.19 МЈ/м 2Декември 31 Х 1.8388 = 57.00 МЈ/м 2Вкупно 1860.70 МЈ/м 2Табела 4.2.1.2.4 Средно-месечен и годишен сончев потенцијал нарамен колектор со β=36 о (0.628 RAD)QQgodgod⎡ MJ ⎤= 1860.70⎢2 ⎥⎣m⋅ god ⎦⎡ MWh ⎤= 0.517⎢2 ⎥⎣m⋅ god ⎦Потребна површина за[ MWh god] 22770[ m ]1431.36Q ==⎡ MWh ⎤0.517⎢2 ⎥⎣m⋅ god ⎦Табелата 4.2.1.2.5 дава средна месечна добиена вредност на кориснатаенергија од соларниот колекторски систем.Соларни концентратори С=12 со површина од 2016 м 2М Ј/м 2 кЈ МЊх М Ј/м 2 кЈ МЊхЈ 114.20х10 6 230.2х10 6 63.95 Ј 361.6х10 6 728.9х10 6 202.57Ф 130.59 263.2 73.13 А 326.13 657.4 182.63М 203.76 410.7 114.11 С 268.96 542.2 150.62А 211.97 427.3 118.70 О 184.29 371.9 103.30М 260.61 525.3 145.94 Н 92.87 187.2 52.10Ј 308.30 621.5 172.65 Д 92.25 185.9 51.6612∑N = 12[ MWh] = 0.71⋅20161431.36mТабела 4.2.1.2.5 Вкупна средномесечна и средногодишна корисна енергија од соларниотколекторски подсистем63

4.2.2. Подсистем на акумулаторскиот кругПосебен интерес и внимание во проектот предизвикува изведбата иупотребата на акумулаторот за топлинска енергија. Во предлок проектотпотребно е да се акумулира 512 MWh топлинска енергија годишно, со разликана температура од 50 o C. Во систем со соларни колектори чија корисна енергијае одредена во претходните поглавија, можно е да се одреди средната месечнатемпература на водата во акумулаторот. Ако се знае минималнататемпература во акумулаторот и температурната разлика ΔT=T max -T min , тогашсредната месечна температура во акумулаторот би изнесувало:( n −1) ⎞ ⎟⎠1 ⎛ ⎛180⋅ ⎞T = Tmin+ ⋅ ∆T⋅⎜1−sin⎜⎟2 ⎝ ⎝ 6 ⎠Овде е:n=1 - за први јануариT=T min - за први април n=4T=T min +ΔT - за први октомври n=10Средната месечна температура за половината од месецот би серачунала по формулата 4.1 за n+1/2.Одредувајќи се на бетонски цилиндричен склад од 10000 м 3 , да сеакумулира топлотна енергија од 512 MWh со температура од 45 до 95 o C,потребно ео дополнителен простор од 400 м 3 поради самата експанзија наводата.Со димензии од 35 метри внатрешен дијаметар и 10.5 метри внатрешнаефективна висина, конструиран е цилиндричен сад со дебелина на ѕидовите одb=30 cm.Сликата 4.2.2.2 ги прикажува арматурните детали и спојување прибетонирање на бетонската обвивка и пресек на таванската констрикција соготови армирано-бетонски греди поставени врз столбови. Изолациониотматеријал е избран како на сликата. За обложување со алуминиумски лим,поставена е кровна конструкција и подконструкција на обвивката.Топлата вода при максимума од 95 степени целзиусови се дистрибуираод врвот на резервоарот во системот низ одреден отвор. Истиот отвор служиза полнење на резервоарот со топлина од сончевиот колекторски систем. НАдното се наоѓа отвор за одведување на ладната вода од сончевиот систем иприем на повратна вода од дистрибутивниот круг.Топлинската акумулација во резервоарот се сведува на принцип натемпературни разлики, со која водата при тие температури формира различнислоеви во резервоарот со адекватен температурен градиент.64

Слика 4.2.2.2 Пресек на акумулаторМоже да се постигне подобра температурна разлика со зголемување нависината на резервоарот, а со намалување на дијаметарот. Доста е важно дасе проектираат влезовите и излезите, за да се добие што помала дистрибуција.Слика 4.2.2.3 Влез и излез на водата во акумулаторот65

Брзината на водата во прстенестиот дел помеѓу конусните површини емногу мала со вредност од 2 cm/sec.Кога се одведува водата од резервоарот, потребно е да се постигне онојминимум кој обезбедува темперетура адекватна на онаа што се бара запотрошувачка во тој временски интервал. Констриураниот хидрауличннадпритисок за акумулаторот изнесува 150 mm воден столб.4.2.3. Подсистем на дистрибутивниот кругПравилната распределба на топлината до потрошувачите водистрибутивниот круг, зависи пред се од добрата хидрауличка пресметка нацевната мрежа и другите елементи кои се наоѓаат во системот.За одбрано подрачје, врз основа на конфигурацијата на теренот,распоредот на приклучоците и геодетскиот профил на мрежата, сохидрауличката пресметка најважно е да се одредат пречниците нацевководите, падот на притисокот и големината на притисокот во разни точкина системот.Ако се користи податокот дека за добро изолирани станови потребно е122 W/m 2 чиста површина за греење на просториите и 7 kW/stan за греење насанитарна вода (акумулационен начин), за една стамбена зграда потребно е дасе донесат 2740 kg/h или 0.76 kg/s топла вода.Овие количини се добиени врз основа на максималната температурнаразлика на водата за греење (80/50 о С) и припрема на потрошена топла вода сотемпература на примарната вода од 50/33 о С.Експанзиониот сад одржува константен статички притисок и е поврзанпред мрежните пумпи. Расположливиот диференцијален притисок попресметка на мрежата на почетокот изнесува 16.53 mWs задржувајќи го падотна притисокот, така да е потребно 5 mWs за совладување на отпорот вобољерот за припрема на санитарна топла вода во поединечните стамбенизгради.Капацитет на прием на вода во садот = големината на садот V1, попротивпритисокот P1 врз крајниот притисок Pn.V1 ⋅ P1C =P NВо предлог проектот, каде дистрибутивниот подсистем располага со 25m 3 вода, експандираната количина на вода би изнесувала околу 1 m 3 . Засобирање на таа количина, потребно е да се одбери сад со вкупен волумен од2.5 m 3 .Во основа на начинот на поставување на цевководите, усвоен е каналенравод со золирани цевки.66

Слика 4.2.3.1 Шема на канален развод на топлинска мрежаНа слика 4.2.3.1 дадена е шема на поставување на цевководи во земјана одредена длабочина h и меѓусебно оддалечени.4.3. Систем во целостЗа да може да се добие ориентациона прегледност на комплетниотсистем, потребно е да се резимираат сите елементи во системот.Имено, во предлог проектот соларното колекторско поле е составено од56 групи по дванаесет концентратори со 2016 m 2 приемна површина, топлинскиакумулатор од 10000 m 3 во бетонски резервоар, топлинска изолација,комплетен дистрибутивен круг со индивидуални подстаници и комплетнакотловска постројкана тврдо гориво со моќност од 2.2 MW.Севкупната потреба за греење и санитарна топла вода изнесува 2550MWh или 100%, загубите во дистрибутивниот круг изнесуваат 12.7%,акумулацијата има загуби од 4.9%, колекторското поле обезбедува 57%топлинска енергија, односно 1431 MWh, а додатниот извор на топлина 61% или1568 KWh.Врз колекторското поле паѓаат 3250 MWh Сончева радијација или 127%од потребната енергија.67

V ДЕЛПредлог решение за автоматска регулацијана соларниот систем5. Автоматска регулација на соларниот систем5.1. Соларен колекторски подсистем5.2. Акумулаторски подсистем5.3. Подсистем за додатна топлина5.4. Дистрибутивен систем5.5. Регистрирање и мерење на искористенататоплинска енергија од страна на потрошувачот68

5. Автоматска регулација на соларниот системЗа автоматската работа и ревизија на постројката предвиден емикропроцесорски систем за автоматско управување, сигнализација на грешкии автоматски алармни пренесувачи. Кофигурацијата на микросметачот есоставена со користење на микропроцесори.На слика 4.1.2 е прокажана е сруктурна шема на динамичкиот модел накомплетниот технолошки процес на системот, кој е поделен на повеќеподсистеми. Секој процес е посебен, така што се врши индетификација нанеговата внатрешна структура и интеракции со останатите подпроцеси.Тоа во стварност е предуслов за да се појасни технолошкиот процес восекој подсистем во комплетниот систем редоследно.Во предлог проектот, употребена е варијанта со сончеви концетраторичии огледала (апературни површини) можат да ротиратт околу осовина сопомош на ротор следејќи го Сонцето.5.1. Соларен колекторски подсистемМеханичката конструкција дозволува со еден мотор да се движатдванаесет елементи. Движењето на моторот е контролирано со сигнали одсоларните сензори од СС 1 до СС 56 кои секогаш, ја насочуваат влезнатаповршина на концентраторот према Сонцето. Во моменти кога се јавуваатекстремни температури на флуидот во абсорберите, а кои се регистрирани одтемпературните сензори TS1-1 и TS1-56, контролната опрема ги задвижувамоторите, а со тоа и колекторските влезни површини на источна страна.Во одредени седум групи елементи, поставени се температурни сензориTS2-1, TS2-11, TS2-20, TS2-29, TS2-38, TS2-47 и TS2-56, кои обезбедуваатсигнали за температурите на флуидот во колекторите. Овие сензори недозволуваат задвижување на пумпите додека не се постигне доволнатемпература. Пумпата Р3 во кругот на акумулаторскиот подсистем секогасзапочнува да работи кога пумпите Р1 и Р2 се веќе во работа. Пумпата Р1 гообезбедува во потполност капацитетот на сончевиот систем и работи подконтрола на четири тремостати TS2-1, TS2-20, TS2-38, TS2-56 вградени напотисната страна на последната апсорпциона цевка во колекторската група.Пумпата започнува да работи ако било кои од овие термостати покажетемпература поголема од 70 о С. Исто така пумпата ке започне да работидоколку термостатите TS2-11, TS2-29, TS2-47 регистрират температура однајмаклу 100 0 С.Блок дијаграм за работа на пумпите Р1, Р2 и Р3 е зададен на слика 5.1.1со одредени физички појаснувања.69

Слика 5.1.1 Блок дијаграм за проток на колекторскиот подсистем70

5.2. Акумулаторски подсистемКругот на акумулаторот е исто прикажан на слика 4.1.2 во комплетниотсистем, каде е прикажана контролната опрема која служи за контрола натоплината во акумулаторот.5.3. Подсистем за додатна топлинаТоплоизменувачот (слика 4.1.2) No3 со својата примарна страна еповрзан со комплетната котловска постројка која е проектирана како посебенподсистем.Со секундарната страна, топлоизменувачот No3 е поврзан во серија сотоплоизменуачот No2 и обезбедува дополнителна топлина во дистрибутивниоткруг. Кога регулаторот на протокот FFC118 ја достигне својата максималнапоставена проточна вредност, температурната контрола се пренасочува наконтролниот вентил SV4.Работата на пумпата Р6 е контролирана со помош на микросметачкисистем во зависност од потребната дополнителна топлина во дистрибутивниоткруг (слика 5.3.1).Слика 5.3.15.4. Дистрибутивен подсистемВо предлог проектот употребувана е регулација со промена на протокоти температурата на водата на мрежата во зависност од топлинскотооптреретување. Ако земеме во предвид дека во пресметките за одредување натемпературата на водата, не е земено во предвид влијанието на ветарот,Сончевото зрачење и различните внатрешни температури во просториите,регулацијата е дополнета со локална и индивидуална регулација на системот.Задачата на одредувањето на режимот на регулација се состои воодредување на вредноста на температурата на водата во мрежата возависност од топлинските оптеретувања.Кога повратната температура е помала од 50 о С, пумпата Р5 (слика4.1.2) е брзински регулирана за да обезбеди проток на вода да не дојде допромна на дифернцијалниот притисок во мрежата. Ако пак повратнататемпература е поголем аод 50 о С, диференцијалниот притисок се намалува ноне пониско од минималната поставена вредност во контролниот систем.71

5.5. Регистрирање и мерење на искористената топлинскаенергија од страна на потрошувачотВо целост, микросметачкиот систем мери големини на 71 позиција, одкои 51 претставува мерење, а потоа регистрација на температура на флуидот,7 позиции мерат проток, 7 позоции мерење и регистарција на произведенатоплинска енергија од различни топлински кругови, 4 позиции претставуваатмерење на сончевата радијција и 2 мерење на оперативното време напумпитеб Р1 и Р2. Во оваа бројка не се земени во предвид локалните мерачиво сите 60 стамбени објекти.Благодареќи на можноста на самоконтрола, потрошувачот е стимулиранда ја троши енергијата во време и мера кога одговара на намената и режимотна користење на објектите, па и сопствените економски можности. Такаинтересот на потрошувачот на најдобар можен начин се поклопува со општосмалување на потрошувачката на енергија.Од сите овие големини само потрошувачката на електрична енергија семери локално и мануелно.72

VI ДЕЛЕкономска анализа6. Економска анализа, цена и степен на исплатливост насистемот6.1. Економска анализа6.1.1. Споредба на алтернативи6.2. Цена на изведба на соларниот систем73

6. Економска анализа, цена и степен на исплатливост насистемот6.1. Економска анализаВоопштено може да се каже дека во денешни условиовие овие проектипроизведуваат скапа енергија. Меѓутоа, проекти од овој тип треба да серазгледуваат како решени кое мора да се споредува со постоечкаконенционална енергетска технологија.Проектите за соларните системи мораат да се разгледуваат како дел одразвој, кој во подолг временски период може да дадат други економски реалниалтернативни извори на енедргија. Основната идеа на овие проекти едобивање на искуство и знаење во областа на технологијата за добивање нанови видови на енергија. Резултатот кој ќе го даде новото технолошкорешение, треба да биде развојно вреднувано.Ефектите на овие инвестициони проекти се повеќекратни, можад дабидат економски, односно да се изразуваат финансисики и неекономскиефекти кои не можат финансиски да се веднуваат.Неекономските вредности (културни, заштитни по човековата околина исл) доста се важни во отценувањето на инвестиционите проекти.Кога се одредени претходно сите идејни аспекти на системот, потребно еда се започне со избор на прикладен метод за чинење на истиот.Техниката на анализите на чинењето на амортизациониот век насистемот се подразбира вкупно чинење влкучуваќи ги елементите на истиоткако одржување, трошење и други податоци кои служат за компаративнаанализа со други системи.Во вредноста на системот во амортизациониот век влегуваат следнитетрошоци:- Трошоци на инсталации во соларниот систем- Трошоци на инвестиционо одржување- Редовно одржување- Оперативни трошоци (енергетски)Горенаведените трошоци во основа се за сите делови на системот.Вредноста на соларниот систем е збир на вреднсоти на неговитеподсистеми дефинирени во претходните поглавиа (соларни колектори,акумулатор, подсистем за дистрибуција, додатен енергетски подсистем иконтролен подсистем).За да се споредат и отценат соларните со конвенционалните системи,потребно е сите трошоци да се сведат на една еквивалентна основа. Тоа сеправи со помош на анализи во кои влегуваат:PV - сегашна вредност на чинење на системотJ - почетни инвестициони трошоци вклучуваќи трошоци за ситеинсталации и регулацииRJ - вредност на инвестициско и редовно одржување за сите инсталацииво системотM - пресметан годишен дел за работна рака во одржување при сегашницени, одреден да биде константен за време на амортизациониот период.74

Годишните трошоци за одржување и поправка се земени како константнии како такви треба да се внесат во вистинската вредност.Р - годишна цена на енергијае - годишно покачување на цената на енергијатаB;G - инвестициски трошоци за адаптација на зградите за поставувањена сончев систем и цена за зафатеност на просторот со инсталацииЈ 0 - инвестиција во опрема со подолг период на амортизацијаN - должина на амортизациониот период за Ј 0Ј 1 - инвестиција во опрема со пократок период на амортизацијаn - должина на амортизациониот период за Ј 1Q - одишна вредност на произведена енергија kWh6.1.1. Споредба на алтернативиЗа да се споредат сончевите со конвенционалните системи, потребноеда се извршат приближувања. Едно од приближувањата е да се пресметацената на амортизациониот век на системите со помош на формулите насегашна вредност.Методот или моделот на нето сегашна вредност на вредноста во многуслучаи е прикладно приближување на отценката за инвестирање на капитал восончевите системи. Разликата помеѓу овие трошоци и добивки т.е. нето користае мерка за ефикасноста на проектот на сончевиот систем во споредба соконвенционалниот систем.Позитивните нето вредности покажуваат дека сончевиот систем епофикасен од конвенционалниот. Формулата за нето корист од екстравложуважувања во сончевиот систе следи:NPV=(Pc-Ps) - (Cs-cC)NVP - Нето корист (сегашна вредност) во споредба со конвенционалниотсистем во споредба за N годиниPc - чинење на енергијата за конвенционалниот систем во сегашнавредност за N годиниPs - чинење на енергијата за сончевиот систем во сегашна вредност за NгодиниPc-Ps - заштеда на енергијата во сегашна вредност за N - годиниCs - трошоци за сончевиот систем во сегашна вредност за N - години(без енергија)Сс - трошоци законвенционалниот систем во сегашна вредност за N -години (без енергија)Пресметките за нето користа на идејниот проект, дадени се табеларно икомпарирани со конвенционалниот систем кој троши нафта и јаглен (табела6.2.1 и 6.2.2).6.2. Цена на изведба на соларниот системЦената на сораниот систем во основа се состои од инвестициони иекслатаациони трошоци. Цената на вкупните инвестициони вложувања епретставена како збир на вложувања за поедини подсистеми во системот.75

K = K1+ K 2 + K3+ K 4 + ........ Kn =J∑L=1во конкретново излагање земени се ориентациони пазарни цени кои несе разработени во детали. Определени се врз основа на проспектни податоциод литература и слижат само за споредба.Цената на акумулаторот е добиена со комплетен проект за бетонскисклад од 10400 м 3 со комплетна термо изолација и со обвивка од алуминскилим. Цената на дистрибутивниот систем е пресметана врз основа на проект замонтажа на изолирани цевки поставени канално врз основа на проспектниподатоци.Топлоизменувачката, пумпната станица и контролниот систем се идејнопроектирани а ценат е оформена со податоци од каталози на поединечнифирми.Додатната котлара е проектирана како комплете топлински извор сомоќност еднаква на потребната моќност во дистрибутивниот круг вклучуваќи гизагубита на истиот.Експлоатационите трошоци представуваат збир на сите константни ипроменливи трошоци како: трошоци за лични доходи, одржување, општитрошоци и друг погонски материјал. Сите овие трошоци кај сончевите системигенерално може да се опфатат со коефициентот α=1% од фкупнатаинвестициона вредност (М=0.01 х Ј).Трошоците на електрична енергија за работа на сите пумпи е една одглавните стапки. Трошоци за електрична енергија за пумпите зависат одколичината на транспортниот флуид, специфичниот пад на притисок на цевкит,должината на цевководот и коефициентот на месни отпори.Цената на електричната енергија која е потребна за работа нагоренаведените потрошувачи се зема ориентационо од 3-4% од потребнатагодишна топлина.Понатамошните табели се илустрација на спореба на соларниот систе воспоредба со конвенционален систем (табела 6.1.1 и 6.1.2)KJТабеларен приказ на споредбени анализи и цена насистемоттабела 6.1.1 (концентратори)76

a) Генрални податоциСредно-годишна тотална потреба од топлинаСоларен системСончева енергијаДодаток од конвеционален системQ=2873 MWh45% - 1305 MWh55% - 1568 MWhΣ = 2873 MWhКонвекционален систем - 100% потреби (2873 MWh)Гориво- лигнит η = 0.48- нафта η = 0.70Период на анализа (амортизација):Бетонски работи N=40 годиниИнсталации n=20 годиниb) поединечни цени за изведбаИнцестициони вложувања за системот со концентраториАкумулатор24.280.000 ден / 40 год.Градежни работи 2.780.000 ден / 40 год.Σ = 27.060.000 ден / 40 год.Концентратори (2016 m 2 )Со цевен систем 75.670.000 ден / 20 год.Пумпи, вентили1.850.000 ден / 20 год.Изменувачи5.550.000 ден / 20 год.Контролен систем 3.700.000 ден / 20 год.Σ = 86.770.000 ден / 20 год.Конвекционен системДистрибутивен системПрипремни работиВКУПНО:6.475.000 ден / 20 год.6.635.000 ден / 20 год.1.850.000 ден / 20 год.Pv= 128.790.000 денЕКСПЛОАТАЦИОНИ ТРОШОЦИ- Инвестиционо одржувањеR=0.02x86.770.000=1.735.400 ден- редовно одржувањеM=0.01x128.790.00=1.287.900 ден- трошоци за електрична енергија во сончевиот системPs=1.207.500 ден- трошоци за електрична енергија во конвенционалниот системPc=905.100дентабела 6.1.2 (рамни колектори)a) Генерални податоциСредно-годишна тотална потреба од топлинаQ=2873 MWh77

Соларен системСончева енергијаДодаток од конвеционален систем45% - 1305 MWh55% - 1568 MWhΣ = 2873 MWhКонвекционален систем - 100% потреби (2873 MWh)Гориво- лигнит η = 0.48- нафта η = 0.70Период на анализа (амортизација):Бетонски работи N=40 годиниИнсталации n=20 годиниb) поединечни цени за изведбаИнцестициони вложувања за системот со рамни колекториАкумулатор24.280.000 ден / 40 год.Градежни работи 2.780.000 ден / 40 год.Σ = 27.060.000 ден / 40 год.Рамни колектори (2770 m 2 )Со цевен систем 51.762.000 ден / 20 год.Пумпи, вентили1.850.000 ден / 20 год.Изменувачи5.550.000 ден / 20 год.Контролен систем 3.700.000 ден / 20 год.Σ = 62.862.000 ден / 20 год.Конвекционен системДистрибутивен системПрипремни работиВКУПНО:6.475.000 ден / 20 год.6.635.000 ден / 20 год.1.850.000 ден / 20 год.Pv= 104.882.000 денЕКСПЛОАТАЦИОНИ ТРОШОЦИ- Инвестиционо одржувањеR=0.02x62.862.000=1.257.240 ден- редовно одржувањеM=0.01x104.882.000=1.048.820 ден- трошоци за електрична енергија во сончевиот системPs=1.207.500 ден- трошоци за електрична енергија во конвенционалниот системPc=905.100денДоколку се споредат инвестиционите вложувања во систем соконцентратори и рамни колектори, се забалежува дека во системот соконцентратори е поголемо за 23.908.000 ден, но таа разлика ќе се исплатибидејќи, системот со концентратори има искористенот од 62 % од енергијата наСонцето, арамните колектори 45%.78

Споредбени анализи со користење на алтернативи на горивово конвенционалниот системТабела 6.2.1 Споредбена анализа со употреба на лигнитHd = 8 MJ/kg - долна топлотна моќ, η=0.485.500 ден/тонСОЛАРЕН СИСТЕМ Ps- Потрошена електрична енергијаD=0.04 x Q=0.04x2873=115 MWh 10.5 ден/kWh= 115.000x10.5= 1.207.500 ден/годишно- Потрошена количина на лигнит3Qc1568⋅10⋅3.6B = ==1.470.000 kg/годH ⋅η8⋅0.48dC= B ⋅ =1.470.000 х 5.5= 8.085.000 ден/годишноJC eКОНВЕНЦИОНАЛЕН СИСТЕМ Рс- Потрошена електрична енергијаD1=0.03 x Q=0.03x2873=86.2 MWh 10.5 ден/kWh= 86.200x10.5= 905.100 ден/годишно- Потрошена количина на лигнит3Q 2873⋅10⋅3.6B 1 = ==2.693.437 kg/год⋅η8⋅0.48H dC 1 = B1⋅=2.693.437 х 5.5= 14.814.000 ден/годишноJC eГОДИШНА ЕНЕРГЕТСКА ЗАШТЕДАPc − Ps = [ Cj1+D1]−[Cj+ D]Pc − Ps = [14.814.000 + 905.100] −[8.805.000+ 1.207.500] == 5.706.500 ден/годишноОд анализата се гледа дека се заштедува 5.706.500 денари годишно акосе користи соларен систем наместо конвенционален систем со користење налигнит како гориво.Табела 6.2.2 Споредбена анализа со употреба на нафтаHd = 40 MJ/kg - долна топлотна моќ, η=00.70 60.000 ден/тонСОЛАРЕН СИСТЕМ Ps80

- Потрошена електрична енергијаD=0.04 x Q=0.04x2873=115 MWh 10.5 ден/kWh= 115.000x10.5= 1.207.500 ден/годишно- Потрошена количина на нафта3Qc1568⋅10⋅3.6B = ==201.600 l/годH ⋅η40⋅0.70dC= B ⋅ =201.600х 60= 12.096.000 ден/годишноJC eКОНВЕНЦИОНАЛЕН СИСТЕМ Рс- Потрошена електрична енергијаD1=0.03 x Q=0.03x2873=86.2 MWh 10.5 ден/kWh= 86.200x10.5= 905.100 ден/годишно- Потрошена количина на нафта- B =3Q 2873⋅10⋅3.6==369.400 l/год⋅η40⋅0.70H dC 1 = B1⋅=369.400х 60= 22.164.000 ден/годишноJC eГОДИШНА ЕНЕРГЕТСКА ЗАШТЕДАPc − Ps = [ C 1+D1]−[Cjj+ D]Pc − Ps = [22.164.000 + 905.100] −[12.096.000+ 1.207.500] == 9.766.000 ден/годишноАко се споредат анализите со користење на гориво, лигнит и нафта секонстатира следното:- иако заштедата при користење на нафта е поголема од заштедатапри користење на лигнити при фактот дека нафтата се увезува инејзината цена е динамична за разлика од цената на лигнитот која еод домашно производство, може да се заклучи дека лигнитот епостабилно и поекономично гориво и истото е од домашнопроизводство.81

ЗаклучокОпшто земено, сончевиот систем со сезонски акумулатори и примена натоплински пумпи, било централно или поединечно во секој стан, се најпогодниод економска гледна точка.Избраниот проект представува разработка на еден комплетен систем сопет подкомплетни системи.Разработката на ефективноста на два типови сончеви колекторипокажува дека кај концентраторите со степен на концентрација С≥10, можно егодишно да се добијат и 710 KWh/m 2 со агол на инклинација од 36 о или 62 о .Кај високотемпературните рамни колектори, за истиот агол наинклинација, искористената енергија изнесува 517 KWh/m 2 годишно или 45% одвкупната енергија која паѓа под тој агол.Вкупната искористена енергија во системот, во двете алтернативи е1431.36 MWh годишно со вкупна колекторска повшина од 2016 m 2 концентратори,односно 2770 m 2 рамни колектори. Течноста во колекторското поле бибила мешавина од пропилен гликол и вода поради заштита од мрзнење.Во анализите е искористена анализа со бетонски цилиндриченакумулатор од 10400 m 3 имајќи во предвид дека амортизациониот период од 40години е поевтин од челичните цилиндречни складови со период одамортизација од 20 години.Системот, според дијаграмот на ефективноста проектиран е да даде2550 MWh годишно топлинска енергија за шеесет индивидуални згради со подва станови. Заедно со загубите во магистралниот круг и акумулаторот,потребната топлина изнесува 3000 MWh годишно.Системот е регулиран со контролен систем вклучувајќи централнаколичинска регулација, регулација во подстаници и индивидуална автоматскарегулација со термостатски радијаторски вентили. Максималната температурнаразлика на водата во дистрибутивниот круг изнесува 80/50 о С, досталната температурна разлика во лето од 50/33 о С.Додатниот систем за греење претставува комплетен конвекционаленсистем со моќност која е практично потребна за комплетно задоволување напотребите на системот.И на крај, овие проекти произведуваат скапа топлотна енергија, но какоалтернатива и обновлива, во услови на намалување на фослините горива,развојот на овој дел е темелен и далекусежен.82

Користена литература1. Републички хидрометеоролошки завод на Република Македонија ХМС -Охрид2. Д-р. Мијаковски В., Обновливи извори на енергија, Книга 1: Основи,Технички факултет – Битола, 2009.3. Д-р. Мијаковски И. - Термоенергетски постројки - Интерен учебник -Битола 20024. Арменски С., Обновливи-одржливи извори на енергија, НИП Студенскизбор, Скопје, 2004.5. Арменски С., Сончева енергија, НИП “Студентски збор“, Скопје, 20076. Kaltschmitt M., Streicher W., Wiese A., Renewable energy-Technology,Economics and Environment, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 2007.7. Aschwanden, M.: Physics of the Solar Corona; Springer, Berlin, Heidelberg,New York, Germany, 20048. Duffie; J. A.; Beckman, W. A.: Solar Engineering of Thermal Processes; JohnWiley & Sons, New York, Brisbane, USA, 1991, 2 nd edition.9. Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC Data Distribution Centre,http://ipcc-ddc.cru.uea.ac.uk/10. Miladinova S., Incentives and barriers for the development of renewableenergy sources Macedonia: country analysis, December 2006.11. Renewable energy in Macedonia - Focus on ‘green’ electricity production,Analytica MK, November 2008.12. Dunlop P.J., Photovoltaic systems, 2 nd edition, Amer technical Pub, USA,2009.13. In depth review of energy efficiency and policy and programmes - Republic ofMacedonia, Energy charter secretariat, 2007.14. Македонска Академија на Науките и Уметностите, Базна студија заобновливи извори на енергија во Република Македонија, Скопје, 2009.15. Веб страна на Министерство за економија на РM, www.economy.gov.mk16. Веб страна на Министерство за животна средина и просторно планирањена Република Македонија, www.moepp.gov.mk17. Соопштенија, билтени и статистички мапи од Државен завод застатистика на Република Македонија, www.stat.gov.mk83

18. Веб страна на Управа за хидрометеоролошки работи на РМ,www.meteo.gov.mk19. Веб страна на АД “Електрани на Македонија“, www.elem.com.mk20. Веб страна на АД “МЕПСО“, www. mepso.com.mk21. Интернет страни- www.elsol.co.yu- www.eternasolar.cjb.net- www.solarni-sistemi.com- www.centrometal.hr- www.ekokonsalting.cjb.net84