astАрхитектура, строительство, транспортArchitecture, Construction, Transport2782-232X2713-0770Industrial University of Tyumen10.31660/2782-232X-2024-1-45-57ast-147Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCONSTRUCTIONТехнико-экономическое обоснование установки солнечных коллекторов для индивидуальных домовFeasibility study of solar collectors installation for private residencehttps://orcid.org/0000-0002-8221-0938БелоглазоваТ. Н.BeloglazovaT. N.

Белоглазова Татьяна Николаевна, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры теплогазоснабжения, вентиляции и водоснабжения, водоотведения

Пермь

Tatyana N. Beloglazova, Cand. Sc. in Engineering, Associate Professor, Associate Professor at the Department of Heat and Gas Supply, Ventilation and Water Supply, and Drainage

Perm

tabeloglazova@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4430-1978РомановаТ. Н.RomanovaT. N.

Романова Татьяна Николаевна, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры теплогазоснабжения, вентиляции и водоснабжения, водоотведения

Пермь

Tatyana N. Romanova, Cand. Sc. in Engineering, Associate Professor, Associate Professor at the Department of Heat and Gas Supply, Ventilation and Water Supply, and Drainage

Perm

botinkin@yandex.ruПермский национальный исследовательский политехнический университетРоссияPerm National Research Polytechnic UniversityRussian Federation202428032024014557Copyright © Белоглазова Т.Н., Романова Т.Н., 20242024Белоглазова Т.Н., Романова Т.Н.Beloglazova T.N., Romanova T.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ast.tyuiu.ru/jour/article/view/147

В системе горячего водоснабжения города Перми используется солнечная энергия. Целью исследования являлось обоснование экономической эффективности применения солнечных коллекторов и определение срока их окупаемости с учетом климатических условий, стоимости оборудования и экономических критериев. Анализ принятых технических решений использования солнечной энергии выполнен в сравнении с электрическим нагревом. В ходе исследования была определена необходимая минимальная площадь солнечных коллекторов для домовладения (с учетом норматива горячего водоснабжения для Перми) как функциональная зависимость величины поступающей солнечной инсоляции и количества используемой тепловой энергии. Произведены оценка и выбор параметров солнечных коллекторов отечественного и импортного производства. Доходом для домовладения принята величина снижения платы за электрическую энергию. Расчет экономической эффективности выполнен на основе прогнозного среднего тарифа на электрическую энергию с учетом инфляции от 2 до 16 %. Окупаемость системы солнечного нагрева горячей воды зависит в первую очередь от затрат на приобретение, монтаж оборудования и норму дисконтирования. Практическое значение заключается в обосновании экономической эффективности применения солнечных коллекторов для потребителей. Методика и результаты исследования могут быть использованы в индивидуальном жилом строительстве и для обоснования применения альтернативных источников энергии для регионов России с низким значением инсоляции.

The hot water supply system of Perm uses solar energy. The aim of the study was to substantiate the economic efficiency of solar collectors and determine their payback period taking into account climatic conditions, equipment cost and economic criteria. The proposed technical solutions of solar energy using were analyzed and compared with electric heating. During the study, the authors defined the required minimum solar collector area for a household (taking into account the hot water standard for Perm) as a functional dependence of the amount of incoming solar insolation on the amount of using heat energy. We evaluated domestic and imported solar collectors on the required parameters. The value of the reduction in the payment for electric energy was taken as the income for the households. The economic efficiency was calculated based on the forecasted average electricity tariff, taking into account inflation from 2 to 16 %. The payback of a solar hot water heating system depends primarily on the cost of purchase, installation of equipment and on the discount rate. The practical significance is to substantiate the economic efficiency of solar collectors for consumers. The methodology and results of the study can be used in private residential construction and in justification of the use of alternative energy sources for Russian regions with low insolation. 

солнечная энергияэкономическая эффективностьгорячее водоснабжениехолодный периодсистемы солнечного теплоснабженияsolar energyefficiencyhot water supplycold periodsolar heating systemsReferencesФормирование индивидуальных жилых домов повышенной комфортности с применением энергосберегающих технологий / И. А. Дегтев, Ю. В. Денисова, М. Ю. Захарова, Г. Б. Бабаева. – Текст : непосредственный // Университетская наука. – 2022. – № 2 (14). – С. 39–42.Degtev, I. A., Denisova, Yu. V., Zakharova, & M. Yu., Babaeva, G. B. (2022). Formation of individual residential houses of increased comfort with the use of energy-saving technologies. University Science, 2(14), pp. 39-42. (In Russian).Горшков, А. С. Технология и организация строительства здания с нулевым потреблением энергии / А. С. Горшков, Д. В. Дерунов, В. В. Завгородний. – Текст : непосредственный // Строительство уникальных зданий и сооружений. – 2013. – № 3 (8). – С. 12–23.Gorshkov, A. S., Dergunov, D. V., & Zavgorodny, V. V. (2013). Technology and organization of the building with zero energy consumption. Construction of Unique Buildings and Structures, 3(8), pp. 12-23. (In Russian).Силаков, В. Р. Система удаленного мониторинга работы системы солнечного теплоснабжения локального объекта / В. Р. Силаков, А. А. Баклин. – Текст : непосредственный // Региональная архитектура и строительство. – 2016. – № 4 (29). – С. 87–92.Silakov, V. R., & Baklin, A. A. (2016). Sistema udalennogo monitoringa raboty sistemy solnechnogo teplosnabzheniya lokal'nogo ob"ekta. Regional Architecture and Construction, 4(29), pp. 87-92. (In Russian).Пахомова, М. А. Малоэтажное строительство в России и за рубежом: обзор практик / М. А. Пахомова, А. Б. Храмцов. – DOI 10.31660/2782-232X-2022-3-20-31. – Текст : непосредственный // Архитектура, строительство, транспорт. – 2022. – № 3 (101). – С. 20–31.Pakhomova, M. A., & Khramtsov, A. B. (2022). Low-rise construction in Russia and abroad: a review of practices. Architecture, Construction, Transport, (3(101)), pp. 20-31. (In Russian). DOI 10.31660/2782-232X-2022-3-20-31.Елохов, А. Е. Особенности проектирования пассивного дома в России / А. Е. Елохов. – Текст : непосредственный // Вестник МГСУ. – 2009. – № 4. – С. 313–316.Elokhov, A. E. (2009). Osobennosti proektirovaniya passivnogo doma v Rossii. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture], (4), pp. 313-316. (In Russian).Хужаев, П. С. Пассивная отопительная система жилого здания / П. С. Хужаев. – DOI 10.31660/2782-232X2022-4-53-59. – Текст : непосредственный // Архитектура, строительство, транспорт. – 2022. – № 4 (102). – С. 53–59.Khujaev, P. S. (2022). Passive heating system of a residential building. Architecture, Construction, Transport, (4(102)), pp. 53-59. (In English). DOI 10.31660/2782-232X-2022-4-53-59.Брызгалин, В. В. Использование пассивных систем солнечного отопления как элемента пассивного дома / В. В. Брызгалин, А. К. Соловьев. – DOI 10.22227/1997-0935.2018.4.472-481. – Текст : непосредственный // Вестник МГСУ. – 2018. – Т. 13, № 4 (115). – С. 472–481.Bryzgalin, V. V., & Solov'ev, A. K. (2018). The use of passive solar heating systems as part of the passive house. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture], 13-4(115), pp. 472-481. (In Russian). DOI 10.22227/1997-0935.2018.4.472-481.Elsheniti, M. B. Thermal performance of a heat-pipe evacuated-tube solar collector at high inlet temperatures / M. B. Elsheniti, A. Kotb, O. Elsamni. – DOI 10.1016/j.applthermaleng.2019.03.106. – Текст : непосредственный // Applied Thermal Engineering. – 2019. – Vol. 154. – P. 315–325.Elsheniti, M. B., Kotb, A., & Elsamni, O. (2019). Thermal performance of a heat-pipe evacuated-tube solar collector at high inlet temperatures. Applied Thermal Engineering, 154, pp. 315-325. (In English). DOI 10.1016/j.applthermaleng.2019.03.106.Al-Zoubi, H. Design and feasibility study of an on-grid photovoltaic system for green electrification of hotels: a case study of Cedars hotel in Jordan / H. Al-Zoubi, Ya. Al-Khasawneh, W. Omar. – DOI 10.1007/s40095-021-00406-z. – Текст : непосредственный // International Journal of Energy and Environmental Engineering. – 2021. – Vol. 12, No. 4. – P. 611–626.Al-Zoubi, H., Al-Khasawneh, Ya., & Omar, W. (2021). Design and feasibility study of an on-grid photovoltaic system for green electrification of hotels: a case study of Cedars hotel in Jordan. International Journal of Energy and Environmental Engineering, 12(4), pp. 611-626. (In English). DOI 10.1007/s40095-021-00406-z.Akash, B. A. Energy analysis of Jordan's urban residential sector / B. A. Akash, M. S. Mohsen. – Текст : непосредственный // Energy. – 1999. – Vol. 24, No. 9. – P. 823–831.Akash, B. A., & Mohsen, M. S. (1999). Energy analysis of Jordan's urban residential sector. Energy, 24 (9), pp. 823-831. (In English).Akinoglu, B. G. Solar domestic water heating in Turkey / B. G. Akinoglu, A. M. Shariah, A. Ecevit – Текст : непосредственный // Energy. – 1999. – Vol. 24, No. 5. – P. 363–374.Akinoglu, B. G., Shariah, A. M., & Ecevit, A. (1999). Solar domestic water heating in Turkey. Energy, 24(5), pp. 363-374. (In English).Моделирование инсоляции на горизонтальную поверхность для расчета почасовых значений солнечной радиации / Н. А. Цветков, Ю. О. Кривошеин, А. В. Толстых, А. Н. Хуторной. – DOI 10.32683/0536-1052-2019-726-6-81-92. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Строительство. – 2019. – № 6 (726). – С. 81–92.Tsvetkov, N. A., Krivoshein, Yu. O., Tolstykh, A. V., & Khutornoy, A. N. (2019). Modeling insolation on horizontal surface for calculation of half rates of solar radiation. News of Higher Educational Institutions. Construction, 6(726), pp. 81-92. (In Russian). DOI 10.32683/0536-1052-2019-726-6-81-92.Китайцева, Е. Х. Информационная обеспеченность математического моделирования работы систем солнечного теплоснабжения / Е. Х. Китайцева, Д. А. Константинова. – DOI 10.22227/1997-0935.2017.6.687-691. – Текст : непосредственный // Вестник МГСУ. – 2017. – Т. 12, № 6 (105). – С. 687–691.Kitaytseva, E. Kh., & Konstantinova, D. A. (2017). Information supply for solar thermal systems mathematical modeling. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture], Vol. 12, 6(105), pp. 687-691. (In Russian).Определение величины потока прямого солнечного излучения, направленного на горизонтальную поверхность / А. А. Мерщиев, Р. А. Шепс, Д. В. Лобанов, А. В. Шашин. – Текст : непосредственный // Региональная архитектура и строительство. – 2020. – № 4 (45). – С. 137–143.Mershiev, A. A., Sheps, R. A., Lobanov, D. V.1, & Shashin, A. V. (2020). Determination of the amount of direct solar radiation flux directed at horizontal surface. Regional Architecture and Engineering, 4(45), pp. 137-143. (In Russian).Использование фотоэлектрических водонагревателей в условиях жаркого климата / С. Е. Фрид, Н. В. Лисицкая, А. Б. Тарасенко [и др.]. – DOI 10.5281/zenodo.4018982. – Текст : непосредственный // Проблемы региональной энергетики. – 2020. – № 3 (47). – С. 92–100.Frid, S. E., Lisitskaya, N. V., Tarasenko, A. B., Frolova, N. D., & Suleimanov, M. Zh. (2020). Photoelectric water heaters use in hot climate conditions. Problems of the Regional Energetics, 3(47), 92-100. (In Russian). DOI 10.5281/zenodo.4018982.Falih, H. Techno-economic assessment of a hybrid connected PV solar system / H. Falih, A. J. Hamed, A. H. N. Khalifa. – DOI 10.1007/s44189-022-00003-7. – Текст : непосредственный // International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration. – 2022. – Vol. 30, No. 1. – P. 1–15.Falih, H., Hamed, A. J., & Khalifa, A. H. N. (2022). Techno-economic assessment of a hybrid connected PV solar system. International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration, 30(1), pp. 1-15. (In English). DOI 10.1007/s44189-022-00003-7.Лесникова, К. П. Солнечные водогрейные установки как альтернативный способ автономного горячего водоснабжения и отопления / К. П. Лесникова, А. К. Сокольский. – Текст : непосредственный // Инновации технических решений в машиностроении и транспорте : Сборник статей VII Всероссийской научно-технической конференции для молодых ученых и студентов с международным участием, Пенза, 16–17 марта 2021 года. – Пенза : Пензенский государственный аграрный университет, 2021. – С. 144–150.Lesnikova, K. P., & Sokolskii, A. K. (2021). Solar heating systems as an alternative method for autonomous hot water supply and heating. Innovatsii tekhnicheskikh resheniy v mashinostroenii i transporte: Sbornik statey VII Vserossiyskoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii dlya molodykh uchenykh i studentov s mezhdunarodnym uchastiem, March, 16-17. Penza, Penza State Agrarian University Publ., pp. 144-150. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.