Моделювання процесу енергетичної ефективності роботи теплоенергетичної установки на базі сонячних колекторів з використанням програмування у прикладному середовищі Mathcad - Селіхов, Юрій Анатолійович; Горбунов, Костянтин Олександрович; Нагорний, Е. Р.; Пільник, І. В.; Рись, В. Г. (Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2025)
Зменшення запасів традиційних енергоносіїв – вугілля, газу, нафти, урану, які нераціонально використовувало людство, та забруднення навколишнього середовища спрямовує світові держави на пошук нових джерел енергії – таких як відновлювані джерела енергії. У цьому випадку велику перспективу має сонячна енергія, яку можна використовувати для отримання теплової та електричної енергії для гарячого водопостачання та опалення. Сонячна енергія вважається одним із найефективніших джерел енергії, яка може бути використана для нагрівання теплоносія, зокрема води. Це не лише екологічно чистий спосіб одержання енергії, а й можливість значної економії на комунальних послугах. Сучасні технології дозволяють використовувати сонячну енергію для нагрівання води у приватних домоволодіннях, готелях, басейнах, промислових підприємствах та інших закладах. Одним з варіантів нагрівання води можуть служити со нячні колектори (геліоколектори), за допомогою яких можна ефективно забезпечити потреби в гарячій воді та опаленні без застосування традиційних джерел енергії. Сонячні колектори застосовують як для сезонної, так і для цілорічної роботи теплоенергетичних установок. У статті наведено порівняльний розрахунок енергетичної ефективності застосування одноконтурних сонячних систем у теплоенергетичних установках для гарячого водопостачання та опалення приміщень різного призначення з розрахунками роботи котлоагрегатів, що працюють на природному газі. Розрахунок зменшення шкідливих викидів більш ніж на 300 кг шкідливих речовин у навколишнє середовище запобіг забрудненню навколишнього середовища. Застосування одноконтурної сонячної системи в теплоенергетичній установці показав, що економія 100 м³ природного газу з усіх 210 м² колектора складає – 167160 грн за рік. Застосування одноконтурної сонячної системи в теплоенергетичній установці дозволяє: - зменшити собівартість теплової енергії за рахунок зниження матеріаломісткості та витрат на обладнання, економити органічне паливо; виробляти теплову енергію; зменшити теплове навантаження та забруднення навколишнього середовища. Система автоматизації дозволяє керувати теплоенергетичною установкою без втручання людини.

The reduction of reserves of traditional energy sources – coal, gas, oil, uranium, which humanity has used irrationally, and the pollution of the environment directs world powers to search for new sources of energy – such as renewable energy sources. In this case, solar energy has great potential, as it can be used to generate heat and electricity for hot water supply and heating. Solar energy is considered one of the most efficient sources of energy that can be used to heat a coolant, in particular water. This is not only an environmentally friendly way to obtain energy, but also an opportunity for significant savings on utilities. Modern technologies make it possible to use solar energy to heat water in private homes, hotels, swimming pools, industrial enterprises and other establishments. One of the options for heating water can be solar collectors (solar collectors), with the help of which it is possible to effectively meet the needs for hot water and heating without using traditional energy sources. Solar collectors are used for both seasonal and year-round operation of thermal power plants. The article presents a comparative calculation of the energy efficiency of using single-circuit solar systems in thermal power plants for hot water supply and heating of premises for various purposes with calculations of the operation of boiler units that operate on natural gas. The calculation of the reduction of harmful emissions by more than 300 kg of harmful substances into the environment prevented environmental pollution. The use of a single-circuit solar system in a thermal power plant showed that the savings of 100 m³ of natural gas from all 210 m² of the collector will amount to UAH 167160 per year. The use of a single-circuit solar system in a thermal power plant allows: – to reduce the cost of thermal energy by reducing material consumption and equipment costs, to save organic fuel; to produce thermal energy; to reduce the heat load and environmental pollution. The automation system allows the thermal power plant to be controlled without human intervention.
Energy efficiency of operation of thermal power plant based on solar collectors using programming in the Mathcad application environment
Keywords: традиційні джерела енергії; нетрадиційні джерела енергії; сонячна енергія; сонячні колектори; геліоколектори; геліоустановки; сонячні установки; гаряче водопостачання; опалення будинків; екологічна обстановка регіону; навколишнє середовище; довкілля; низькопотенційна енергія; полімерні матеріали; single-circuit solar system in a thermal power plant; private household; electricity; hot water supply; heating; organic fuel; thermal energy; heat load; environmental pollution; automation system; natural gas; equipment costs; energy efficiency; solar collectors