Математическое моделирование комбинированной системы горячего водоснабжения многоквартирного дома с солнечными коллекторами в интеграции с централизованной тепловой сетью

Николай Долгов; Алексей Полковников

doi:10.34031/ES.2026.2.02

Авторы

Долгов Николай Викторович «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры» - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет», г. Макеевка
Полковников Алексей Андреевич «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры» - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет», г. Макеевка

DOI:

https://doi.org/10.34031/ES.2026.2.02

Ключевые слова:

солнечный коллектор, горячее водоснабжение, ГВС, тепловой пункт, математическое моделирование, регрессионная модель

Аннотация

В условиях повышения энергетической эффективности и снижения зависимости от ископаемого топлива актуальной является интеграция возобновляемых источников энергии в системы централизованного теплоснабжения. В работе рассмотрена комбинированная система горячего водоснабжения многоквартирного жилого дома, в которой плоские солнечные коллекторы интегрированы в существующую централизованную тепловую сеть через индивидуальный тепловой пункт (ИТП). Предложена принципиальная трёхконтурная схема ИТП с баком-аккумулятором и автоматическим переключением на догрев от тепловой сети при недостаточной уровне инсоляции. С использованием ортогонального центрального композиционного плана (ОЦКП) для трёх факторов – производительности коллектора, расхода теплоносителя через него и расхода воды на горячее водоснабжение – построена регрессионная модель требуемой мощности догрева воды от традиционного источника. Дисперсионный (ANOVA) и корреляционный анализы показали, что статистически значимое влияние на отклик оказывают производительность коллектора, расход воды на ГВС и их парное взаимодействие; расход теплоносителя через коллектор незначим. Модель проверена на адекватность по критерию Фишера. Разработанная модель позволяет на этапе проектирования оценивать долю замещения тепловой нагрузки от централизованного источника и может служить основой для типовых решений при модернизации систем горячего водоснабжения в регионах с аналогичными климатическими условиями.

Библиографические ссылки

[ГОСТ Р 7.0.5-2008]

1. Duffie J.A., Beckman W.A., Blair N. Solar Engineering of Thermal Processes, Photovoltaics and Wind. – Hoboken: John Wiley & Sons, 2020. – 928 с.

2. Системы солнечного тепло- и хладоснабжения / Р.Р. Авезов, М.А. Барский-Зорин, И.М. Васильева [и др.].; Под ред. Э.В. Сарнацкого и С.А. Чистовича. ‒ М.: Стройиздат, 1990. ‒ 328 с.

3. Ефремова О.А., Хворова Л.А. Математическое моделирование систем солнечного теплоснабжения // Известия Алтайского государственного университета. – 2017. – №4(96). – С. 98-103.
EDN: ZQJUAJ (https://elibrary.ru/zqjuaj).
DOI: https://doi.org/10.14258/izvasu(2017)4-17.

4. Yaghoubi S., Jahangiri M. Regression analysis of solar water heating system for car washing application in Isfahan, Iran // Results in Engineering. – 2025. – Vol. 28. – P. 107517.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.rineng.2025.107517.

5. Щукина Т.В. Научно-методологические основы использования солнечной энергии в замещении тепловых нагрузок зданий: Автореф. дис. … д-ра техн. наук: 05.23.03. – М.: МГСУ, 2011. – 38 с.
EDN: QHNXKZ (https://elibrary.ru/qhnxkz).

6. Олексюк А.А., Долгов Н.В., Полковников А.А. Анализ теплового потенциала солнечного излучения для использования в системах теплоснабжения на территории Донбасса // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. – 2023. – № 5(163). – С. 82-87.
EDN: OSXNJD (https://elibrary.ru/osxnjd).

7. Симогин А.А., Жмыхова Т.В. Математическое моделирование: Учеб.-метод. пособие. – Макеевка: ДонНАСА, 2020. – 312 с.

[References, APA (7th ed.)]

1. Duffie, J. A., Beckman, W. A., & Blair, N. (2020). Solar engineering of thermal processes, photovoltaics and wind. John Wiley & Sons.

2. Avezov, R. R., Barskii-Zorin, M. A., Vasileva, I. M., Lantukh, N. N., Meladze, N. V., Minchuk, V. I., Natsvilishvili, B. I., Orlov, A. Iu., Rabinovich, M. D., Sarnatskii, E. V., Smirnov, S. I., Fert, A. R., & Chistovich, S. A. (1990). Sistemy solnechnogo teplo- i khladosnabzheniya [Solar heating and cooling systems] (E. V. Sarnatskiy & S. A. Chistovich, Eds.). Stroyizdat. [In Russian]

3. Efremova, O. A., & Khvorova, L. A. (2017). Mathematical modeling of solar heating systems. Izvestiia Altaiskogo gosudarstvennogo universiteta, 4(96), 98–103. https://doi.org/10.14258/izvasu(2017)4-17 [In Russian]

4. Yaghoubi, S., & Jahangiri, M. (2025). Regression analysis of solar water heating system for car washing application in Isfahan, Iran. Results in Engineering, 28, 107517. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2025.107517.

5. Shchukina, T. V. (2011). Nauchno-metodologicheskie osnovy ispol'zovaniya solnechnoy energii v zameshchenii teplovykh nagruzok zdaniy [Scientific and methodological bases of using solar energy to replace building heat loads] (Doctoral dissertation abstract). MGSU. [In Russian]

6. Oleksyuk, A. A., Dolgov, N. V., & Polkovnikov, A. A. (2023). Analysing the thermal potential of solar radiation for use in heat supply systems on the territory of Donbas. Proceeding of the Donbas National Academy of Civil Engineering and Architecture, 5(163), 82–87. [In Russian]

7. Simogin, A. A., & Zhmykhova, T. V. (2020). Matematicheskoe modelirovanie [Mathematical modeling]. DonNASA. [In Russian]