Диссертация (1141522), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Тепловые потеривнутренних элементов системы Qпот.вн напрямую зависят от качества изоляционных материалов и являются мало значимыми при качественном подборе изоляционных материалов.1114.3 Повышение эффективности автоматизированного проектирования систем солнечного теплоснабжения гражданских зданий на основе многофакторного перспективного моделирования их проектных решенийДля анализа принятых проектных решений произведено моделирование работы системы в июне и декабре (т.е. при наиболее и наименее благоприятных погодных условиях) с интервалом 5 минут.
Последовательность ясных, облачных ипасмурных дней задавалась путем генерации случайных чисел с дискретным распределением с учетом известной вероятности наступления того или иного дня.Вероятность наступления такого дня определяется как относительная частота наступления события Wi =mi[94], где mi – количество солнечных, облачныхnмлибо пасмурных дней в месяце, nм–количество дней в месяце.В результате проведенного моделирования работы ССТ с параметрами системы, описанными в 4.2, основные показатели системы принимали значения издиапазона, указанного в таблице 4.13.Таблица 4.13. Значения параметров системы№ПараметрЕд.измДиапазон значений1.Коэффициент теплопередачи теплообменникаВт/м2°C2.Тепловые потери коллекторовкДж-4,4 – 8903.Тепловые потери наружного подающего трубопроводакДж0 – 5,04.Тепловые потери наружного обратного трубопроводакДж0 – 5,55.Потребление тепловой энергии на нужды ГВСкДж/час0-55566.Температура холодной воды°C4 – 237.Температура горячей воды°C33 – 79,48.Температура теплоносителя на выходе из коллектора°C-19,2 – 82,20 – 111Отрицательные значения тепловых потерь коллектора наблюдаются в случае,когда температура наружного воздуха выше температуры теплоносителя в коллекторе.
Данные периоды наблюдаются в ночное время, когда температуранаружного воздуха начинает подниматься, а солнечное излучение еще не поступает.112Температура воды в баке принимает максимальное значение 79,4°C в июне,что превышает требуемое значение температуры горячей воды, однако не достигает температуры кипения, которая недопустима. Температура теплоносителя достигает своего максимума летом, он составляет 82,2°C и достигает минимума зимой – -19,2°C. Оба этих значения не представляют угрозы безопасной эксплуатации системы, т.к.
температура кипения теплоносителя составляет 188°C, а температура кристаллизации – -30°C.Результаты расчета показали, что потребитель, при заданных условиях, будетснабжен тепловой энергией на обеспечение нужд системы ГВС на 73% в июне.Важно оценить работу системы в летнее время с целью предупредить ее возможный перегрев.В таблице 4.14 представлено количество периодов необеспеченности тепловой энергией за счет ССТ потребителя, а также их длительность и время наступления.Таблица 4.14 Периоды необеспеченности потребителя тепловой энергией виюне в Иркутске№Длительность чч:ммВремя наступленияПримечание1.16:4015:00Прогрев системы после монтажа2.3:053:10См. п.23.5:550:25См.
п.24.24:056:05См. п.35.8:0522:05См. п.26.9:0021:15См. п.27.33:2021:00См. п.38.5:101:10См. п.29.3:153:00См. п.210.7:4522:30См. п.211.0:156:05См. п.112.4:152:00См. п.213.31:5022:30См. п.3п/п113Таблица 4.14 Периоды необеспеченности потребителя тепловой энергией в июнев Иркутске (окончание)№Длительность чч:ммВремя наступленияПримечание14.3:053:05См. п.215.30:5523:25См. п.316.0:056:15См.
п.117.1:205:00См. п.218.0:156:00См. п.119.3:203:00См. п.2п/пДля «прогрева» системы и начала ее эксплуатации с момента ее монтажа(15:00 первого дня месяца) необходимо время, приблизительно равно 16 часам, 40минутам. В работе системы в течение всего следующего месяца наблюдаютсяследующие особенности:1.
Три периода с наименьшей длительностью от 5 до 15 минут, каждый изкоторых наступает в утреннее время в интервале с 6:00 до 6:15. Для бытового потребителя обеспеченность горячей водой утреннее время имеет большое значение.2. До одиннадцати периодов длительностью от 1:20 до 9:00 часов, которыенаступают в вечернее либо ночное время и продолжаются до наступления утренней инсоляции.3. Четыре длительных периода, более суток, обусловленных наличием пасмурных дней.Работа системы в декабре при тех же конструктивных решениях показала,что потребитель обеспечен тепловой энергией 29% времени, причем минимальнаядлительность периодов необеспеченности составляет 8 часов, максимальная – 83часа.С помощью увеличения площади коллекторного поля при сохраненииостальных параметров системы (в том числе объема бака-аккумулятора) пред-114ставляется возможным полностью исключить неблагоприятные условия, указанные в п.1 и сократить их в п.п.2-3.Незначительное увеличение площади коллекторов в рассматриваемой системе не приводит к перегреву воды в баке-аккумуляторе.Таблица 4.15 – Периоды необеспеченности потребителя тепловой энергией виюне в Иркутске (улучшенная система)№Длительность чч:ммВремя наступленияПримечание1.16:2015:00Прогрев системы после монтажа2.3:552:25См.
п.23.20:0010:20См. п.34.00:056:15См. п.15.5:201:00См. п.26.30:150:05См. п.37.1:205:00См. п.28.24:056:15См. п.39.24:106:10См. п.3п/пПри измененных конструктивных решениях системы, время, необходимоедля «прогрева» системы и начала ее эксплуатации с момента ее монтажа сократилось незначительно. Однако повысилась эффективность работы системы в течение всего следующего месяца следующим образом:1. Один период необеспеченности с длительностью 5 минут за весь месяц.2. Всего три периода длительностью от 1:20 до 5:20 часов.
То есть сократилось не только количество таких периодов, но и их средняя продолжительность.3. Четыре длительных периода, в среднем, равных суткам. То есть количество периодов сохранилось, но сократилась их длительность.Работа системы в декабре при улучшенных конструктивных решениях показала, что потребитель обеспечен тепловой энергией в большей степени, а именно– 35% времени, причем минимальная длительность периодов необеспеченностисоставляет 3 часа, максимальная – 55 часов.1154.4 Информационное и программное обеспечение систем автоматизациимногофакторного перспективного моделирования проектных решенийсистем солнечного теплоснабжения гражданских зданийПрограммное обеспечение (ПО) систем автоматизации многофакторногоперспективного моделирования проектных решений ССТ гражданских зданий,разработанное на базе Visual Basic for Applications, предназначено для моделирования работы ССТ в течение длительных периодов с точностью временного интервала, равного пяти минутам (с возможностью задавать оператором временногоинтервала большей точности) для любого географического положения потребителя на территории России.Основу информационного обеспечения системы автоматизации многофакторного перспективного моделирования проектных решений ССТ гражданскихзданий составляют климатические базы данных, базы данных характеристик оборудования ССТ и модели режимов потребления тепловой энергии.Массив данных о поступлении солнечной радиации для каждого населенногопункта представляется в виде четырех таблиц размерностью nm, где n – числострок, равное 12, порядковый номер которых совпадает с порядковым номероммесяца года, а m – число столбцов, равное 24 и указывающее на номер часа сутокот 0 до 23.
В ячейках соответствующих таблиц содержатся:Таблица IS1 – средние многолетние значения интенсивности падающей на горизонтальную поверхность прямой солнечной радиации при ясном небе(МДж/м2);Таблица IS2 – средние многолетние значения интенсивности падающей нагоризонтальную поверхность прямой солнечной радиации в средних условиях облачности (МДж/м2);Таблица ID1 – средние многолетние значения интенсивности рассеянной солнечной радиации при ясном небе (МДж/м2);Таблица ID2 – средние многолетние значения интенсивности рассеянной солнечной радиации в средних условиях облачности (МДж/м2);116Во временные интервалы между заходом и восходом солнца значение соответствующих ячеек таблиц равны 0,00 МДж/м2.В состав ПО входят: подсистема хранения данных; подсистема ввода данных;подсистема реализации численного метода решения задачи; подсистема управления нормативно-справочной информацией; подсистема анализа результатов.Минимальные системные требования к разработанному ПО: процессор500 МГц, 512 МБ оперативной памяти, 1 ГБ свободного дискового пространства,операционная система Windows XP с пакетом обновления 3 (SP3) (32-разрядная),Windows Vista с пакетом обновления 1, Windows Server 2003 R2 с MSXML 6.0,Windows Server 2008 с пакетом обновления 2 (SP2) (32-разрядная или 64разрядная), Windows 7 или более поздние операционные системы.4.5 Расчет примера экономической эффективности предложенных проектныхрешенийЭкономическая эффективность принятых проектных решений определяется,главным образом, капитальными затратами на оборудование для ССТ и стоимостью традиционных энергетических ресурсов, применяемыми у рассматриваемогопотребителя.
Соотношение этих двух показателей можно характеризовать, выделив две крайние противоположные ситуации.В первом случае рассматривается автономная система, позволяющая практически полностью исключить применение резервных источников тепла, но требующая больших капитальных затрат. Такая система рассчитывается на наименееблагоприятные погодные условия, как правило – декабрь. Оборудование подбирается таким образом, чтобы при данных наихудших условиях потребитель былполностью обеспечен тепловой энергией. В этом случае возникает избыточнаявыработка энергии системой летом, в связи с чем, необходимо предусматриватьчастичное затенение или отключение участков коллекторного поля.Во втором случае рассматривается наиболее эффективная с точки зрения использования возобновляемых ресурсов и оборудования система.
Такая системарассчитывается на наиболее благоприятные погодные условия – месяц с117наибольшим количеством солнечных дней и количеством приходящей на поверхность земли солнечной радиации, как правило, это июнь. В этом случае не происходит перегрева системы летом, а значит, нет необходимости прибегать к неэффективному использованию оборудования (затенения коллекторов, дополнительный запуск циркуляции теплоносителя в системе и др.). Однако данная система необеспечивает потребителя тепловой энергией в зимнее время и межсезонье и требует предусматривать резервные источники тепловой энергии: электрические водонагреватели, газовые, дизельные котлы и др.На практике наиболее часто встречаются разного рода промежуточные варианты проектных решений.В сравнительной таблице 4.16 представлены затраты на использование различных резервных источников энергии для системы, спроектированной на средние условия для климатических условий г. Иркутска.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
