Моделирование и расчет параметров малой гелиотеплицы с целью повышения энергоэффективности

Abstract

В статье представлены результаты исследований, в ходе которых на примере климатических условий Кашкадарьинской области (Республика Узбекистан) разработана методика повышения энергоэффективности двухскатных солнечных теплиц. Литературный анализ показал наличие потенциала экономии энергии в тепличном хозяйстве агропромышленного сектора за счет оптимизации параметров солнечных теплиц. Одновременно показано, что, несмотря на обширность выполненных исследований в ряде стран в данном направлении, требуется продолжение изучения проблемы с выходом на практическое применение параметров их ориентации на местности для различных географических регионов по максимизации воспринимаемой суммарной солнечной радиации. В работе приведен анализ результатов исследований по установлению зависимости суммарной солнечной радиации, падающей на двухскатную теплицу, покрытую стеклом, с полезной площадью 50 м2, высотой стен 2 м и высотой ската крыши 1,5 м, от конструктивных параметров последней и траектории движения солнца. Моделирование режимов функционирования гелиотеплицы осуществлено в пакете MATLAB с учетом изменения параметров окружающей среды местности в период с 15 ноября 2023 г. по 15 марта 2024 г. с широтой местности 38,87 и ориентацией от 0 до 90 с интервалом 5. В результате моделирования определены оптимальные параметры теплицы для приведенного выше периода (азимутальный угол поверхности γопт = 45, угол наклона поверхности βопт = 50) при максимальной суммарной солнечной радиации за указанный период, равной ∑Iмах = 35660 МДж, что превышает на 20 % радиацию для теплицы стандартных размеров. Обобщение результатов моделирования позволило разработать методику определения геометрических характеристик (размеров и параметров ориентации) солнечных двухскатных теплиц с заданными климатическими условиями по критерию максимизации падающей суммарной солнечной радиации в зимний период года, которая может быть распространена для применения на другие регионы Узбекистана с целью повышения энергоэффективности агропромышленного сектора.