Диссертация (1141522), страница 12
Текст из файла (страница 12)
)(2.76)72Подставив выражение (4.1) в (4.2) получим формулу для определения величины изменения объема бака-аккумулятора:t необ .maxVсут ( tпотр − t х.в )∆Vб =24 (75 − t х.в. )(2.77)где tпотр – температура потребления горячей воды, °C.Площадь коллекторов при этом увеличить пропорционально увеличениюобъема бака.3.При обнаружении в работе системы моментов перегрева во-ды/теплоносителя. Если при этом в работе системы не наблюдается избыточнаявыработка тепловой энергии в течение всего периода, рекомендуется увеличитьобъем бака-аккумулятора. При избыточной выработке тепловой энергии – сократить площадь коллекторного поля.4.При значительной разнице в выработке тепловой энергии в летний изимний периоды.
Зачастую при полной обеспеченности тепловой энергией в летнее время, рассматриваемая система работает неэффективно зимой. В этом случаеугол наклона коллектора к горизонту βкол рекомендуется увеличить, тем самымувеличив долю преобразуемой прямой солнечной радиации IS в зимнее время иуменьшив в летнее.Выводы по 2 главе1.
Система автоматизации многофакторного перспективного моделированияпроектных решений систем солнечного теплоснабжения гражданских зданийвключает в себя следующие виды обеспечений: информационное, математическое, программное и методическое.2. Для автоматизации проектирования при современном уровне развития вычислительной техники необходимо иметь математическую модель, детально описывающую совместную работу всех элементов системы.
Такой подход позволитприблизить результаты моделирования к реальным условиям эксплуатации ССТ.3. Точность моделирования и корректность принятия проектного решения вбольшой степени зависит от точности исходных данных, формирующих инфор-73мационное обеспечение САПР ССТ. Для рассматриваемо й задачи такой информацией являются данные об интенсивности солнечной радиации и температуренаружного воздуха, которые содержатся в Научно-прикладном справочнике поклимату СССР.
Имеющиеся часовые значения солнечной радиации и температуры наружного воздуха предлагается интерполировать для получения значенийэтих параметров через меньший интервал времени, который необходимо оценитьв результате численного эксперимента.4. На основе опытных данных установлен среднестатистический режим потребления горячей воды для жителей многоквартирных зданий, который включается в состав информационного обеспечения многофакторного перспективногомоделирования проектных решений ССТ.5.
Детальное моделирование работы ССТ позволяет оценить:• корректность первоначальных проектных решений ССТ;• необходимость внесения изменений в принципиальное решение системы(дополнительная циркуляция воды в контуре с целью интенсификации теплообмена, улучшение качество тепловой изоляции и др.).• продолжительность периода «прогрева» системы до момента наступлениястационарного режима;• возникновение критических ситуаций, связанных с перегревом теплоносителя и/или воды;• степень обеспеченности потребителя тепловой энергией, как в течение суток,так и на более длительных интервалах времени.6.
Методика повышения эффективности проектных решений ССТ гражданских зданий заключается в обработке результатов автоматизации проектированияна основе многофакторной перспективной модели. Полученные в результате моделирования основные показатели системы позволяют определить необходимыемеры по установлению ее эффективного и безопасного функционирования.74Глава 3. Численное моделирование при автоматизации многофакторногоперспективного моделирования проектных решений систем солнечноготеплоснабжения гражданских зданий3.1 Параметры численного моделирования проектных решений систем солнечного теплоснабжения гражданских зданийЗадачей численного моделирования работы ССТ для ГВС является оценкафункционирования системы в течение длительного периода при различных условиях. Обеспеченность потребителя горячей водой определяется длительностью инепрерывностью периода, в течение которого температура воды в баке не опускается ниже температуры комфортной для использования на бытовые нужды (принимается 33°C).
Указанные в таблице 3.1 факторы необходимо учитывать при автоматизированном проектировании ССТ для ГВС.Таблица 3.1 – Факторы, учитываемые при автоматизированном проектировании ССТ для ГВС№Группа параметров1.2.3.4.5.6.7.Условия моделированияХарактеристики местности8.9.10.11.12.Параметрыоборудования13.14.15.16.Нагрузка насистемуПараметрСпособ учета коэффициента теплопередачи теплообменникаТепловые потери коллекторовТепловые потери бака-аккумулятораТепловые потери трубопроводовСпособ учета плотности средСпособ учета теплоемкости средПоток солнечной радиации, приходящийна единицу площади поверхности коллектораТемпература наружного воздухаОбъем бака-аккумулятораПлощадь поверхности теплообмена (площадь теплообменника)Площадь коллекторовУгол наклона коллектора (15±φ – географическая широта)Оптический КПД коллекторовПотребление тепловой энергии (горячейводы)Температура холодной водыТемпература горячей водыЕд.измОбозначениеВт/м2°CKДжДжДжкг/м3Дж/кг°СQпот.колQпот.бQпот.трρгр, ρнагрcгр, cнагрМДж/м2Eрад°Cл (м3)tнвVбм2Fм2Sколградусыβкол%ηоптДжQпотр°C°Ctхвtнагр275Таким образом, получено 16 факторов, имеющих разную степень влияния наточность моделирования работы ССТ.Все факторы разделены на группы, для определения точности математической модели работы системы необходимо проанализировать группу параметров –условия моделирования.Факторы 1-6 составляют группу условий моделирования.
Степень влиянияфакторов и их сочетаний из данной группы характеризуют точность математической модели. С целью упрощения моделирования, указанные 6 факторов перегруппированы следующим образом: тепловые потери коллекторов, бакааккумулятора и трубопроводов (п.п. 2-4) перегруппированы в 2 категории –наружные и внутренние тепловые потери; способ учета плотности и теплоемкостисред (п.п. 5-6) объединены в одну группу – физические свойства сред. Таким образом, количество факторов, влияющих на точность математической модели,уменьшилось до 4:1.Зависимость коэффициента теплопередачи теплообменника;2.Физические свойства сред;3.Тепловые потери оборудования внутри помещений;4.Тепловые потери оборудования вне помещений.К характеристикам конструкции относятся факторы 7-13, составляющиегруппы: характеристики местности и параметры оборудования.
Они определяютисходные условия для группы расчетов.Нагрузку на систему определяют параметры 14-16, т.к. характеризуют потребляемую и сохраняемую в системе тепловую энергию.Для проведения численного моделирования работы ССТ для ГВС принимается наиболее общая схема системы (рисунок 3.1). Выбор обоснован в первуюочередь составом системы, включающим в себя все основные элементы гелиоустановок для ГВС, и в то же время конструкция системы достаточно проста иимеет относительно низкую стоимость.76Рисунок 3.1 – Принципиальная схема одноконтурной системы солнечноготеплоснабжения для ГВС1 – солнечный коллектор; 2 – бак-аккумулятор; 3 – трубопровод; 4 –теплообменник; 5 – насос; 6 – щит автоматики; 7 – датчик температуры.Управление системой обеспечивается программируемым контроллером.
Датчики температуры фиксируют изменение температуры воды в баке (два датчика вверхней и нижней частях бака) и теплоносителя в коллекторе (один датчик на выходе из коллектора). Контроллер на основе полученных данных регулирует работу насоса.Задача системы автоматики состоит не только в обеспечении потребителятребуемой температурой воды в баке, но и в предотвращении перегрева системы.При достижении температуры воды близкой к температуре кипения – 95°C, контроллер подает в систему сигнал на слив горячей воды из бака и подпитку холодной.
При достижении температуры теплоносителя в коллекторе близкой к температуре кипения (температура кипения 1,2-пропиленгликоля составляет 188°C, для1,3-пропиленгликоля – 213,5°C), с целью съема тепла с коллекторов подается сигнал на запуск циркуляции теплоносителя в системе.773.2 Допущения, принятые при численном моделировании проектныхрешений систем солнечного теплоснабжения гражданских зданийРеализация численной модели работы ССТ сводится к решению нелинейногоуравнения (2.46), при этом данное уравнение последовательно решается для каждого выбранного временного интервала. При первичном расчете принимается малый временной интервал, равный одной минуте.
Это необходимо для анализа поведения системы и оценки наличия либо отсутствия необходимости применениятакой степени детализации. При принятом временном интервале для моделирования работы системы в течение одних суток необходимо решить систему уравнений (2.44, 2.45, 2,47) 1440 раз, а так как необходимо смоделировать работу системы в течение длительного периода, решение поставленной задачи возможно только в автоматизированном режиме с использованием ЭВМ.Первый этап численного моделирования работы ССТ состоит в определенииисходных параметров системы – ее конструкции, местоположении и числе потребителей.Исходя из известных климатических условий местности и величины нагрузки на систему, определяется требуемая площадь поверхности коллекторов выбранной модели по формуле (2.11).
На основе полученной величины определяетсяколичество модулей n площадиSкол, необходимое для обеспечения вычисленнойобщ.величины S колДалее в зависимости от количества потребителей системы ГВС определяетсяобъем бака-аккумулятора по формуле (2.16). Так как объем бака-аккумулятора задается производителем и является фиксированной величиной, значение которойдалеко не всегда совпадает с требуемой, допускаются отклонения от заданной величины в пределах 10%.При заданных исходных параметрах системы (п.п.
7-13 таблицы 3.1) определяется количество поступающего в систему за счет преобразования солнечной радиации тепла. По имеющимся справочным данным о почасовом поступлениипрямой IS и рассеянной ID солнечной радиации при различных условиях облачности в зависимости от площади, количества модулей, поглощающей способности78коллекторов и их угла наклона, по формуле (2.2) вычисляется количество тепла,приходящее в систему за счет преобразования солнечной радиации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
