Диссертация (1141522), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Для окончательного выбора бака-аккумулятора наоснове располагаемого количества солнечных коллекторов программой производится моделирование работы нескольких баков-аккумуляторов с построениемдиаграммы эффективности работы системы и обеспеченности потребителя тепловой энергией. На основе полученных результатов пользователю предлагается самостоятельно выбрать наиболее подходящий вариант модели бака-аккумулятора.Для моделирования работы системы ГВС пользователем задается требуемаятемпература воды, ее суточный объем потребления и вид дублирующего устройства.
Выбор климатических данных для моделирования осуществляется программами исходя из географической точки, заданной пользователем на основе всемирной климатической базы Meteonorm.Работа системы моделируется для каждого дня года, с учетом изменения погодных условий и неравномерности потребления. T-SOL учитывает неравномерность расхода горячей воды в течение различных временных интервалов, например, в течение года –в летнее время расход меньше, чем в зимнее.
Также учитывается различие режимов и объемов потребления буднего и выходного (воскресного) дней. В течение дня имеются три пиковых значения потребления: утреннее32(с 7 до 9 часов), обеденное (с 12 до 14 часов) и вечернее (с 18 до 21 часа) время,между которыми потребление отсутствует.В Polysun расход горячей воды принимается равномерным в течение всегогода, а также в течение дня, за исключением промежутка времени с 0 ч до 2 ч ночи, в который потребление отсутствует.Поступление солнечной радиации на поверхность солнечного коллектора впрограммном комплексе T-SOL моделируется с точностью до одного часа. Причем количество и режим поступления радиации каждый день месяца не одинаковы (т.е.
усредненные часовые значения для каждого месяца здесь не используются). Каким образом задается величина интенсивности солнечной радиации каждый час каждого дня в алгоритме программы – достоверно не известно. Моделирование процесса поступления солнечной радиации на поверхность коллектора впрограммном комплексе Polysun производится аналогично описанному выше.Результаты моделирования оба программных комплекса представляют в видеотчетов и графиков.
Графики представляют большой интерес, так как демонстрируют различные показатели работы системы в конкретный временной промежуток. Минимальный временной интервал, как было описано выше, составляет одинчас.Результаты моделирования работы гелиоустановки в программе T-SOL представлены информацией разного рода, включающей в себя до 53 различных показателей.
Среди них: температура на выходе коллектора и контура коллектора,температура коллектора, сокращение выбросов CO2, температура холодной воды,эффективность коллектора, расход газа (источник-дублер), расход горячей воды,тепловые потери на внешнем и внутреннем трубопроводе, высота положениясолнца, доля солнечной энергии в снабжении ГВС, энергозатраты на работу насоса, тепловые потери коллектора и бака-аккумулятора, скорость ветра, облучениеобщей и активной площадей коллектора и др.Результаты моделирования в программе Polysun еще более подробны инасчитывают более 80 показателей (в зависимости от состава и количества оборудования) и сгруппированы по элементам системы: здание, холодная вода, коллек-33тор, нагрузка на ГВС, соединительный трубопровод (каждая трубка), циркуляционный контур, бак-аккумулятор, тройники, трехходовые клапаны для смешиванияводы, погодные условия.
Во всех группах параметров, кроме последней, обязательно присутствуют температура и расход. К параметрам бака-аккумулятора,кроме этого, относятся тепловые потери бака и соединительных элементов, а также температура воды в баке на различных слоях (до 12 слоев). Наиболее подробноописаны результаты работы солнечного коллектора следующими параметрами:средняя температура, расход, мощность коллекторного поля, радиация, поступающая на поверхность коллектора, состояние коллектора (вкл/выкл), число Рейнольдса, температура во время работы, апертурная площадь коллектора, суммарная, прямая и рассеянная радиация на наклонную поверхность, поглощенная коллектором радиация, максимальная температура.Таким образом, сведения, получаемые с помощью рассмотренных автоматизированных систем анализа проектных решений систем солнечного теплоснабжения, достаточно подробны.
Некоторые из них излишни с точки зрения интересовпотребителя и могут быть полезны только специалисту проектировщику. Например, потребителю нет необходимости знать температуру воды в баке во всех егослоях или число Рейнольдса, характеризующее режим течения теплоносителя вколлекторе. В то же время наиболее важной характеристикой работы системы дляпотребителя является температура воды на выходе из бака-аккумулятора, причемв любой момент времени.
Расчет значений показателей работы рассмотренныепрограммные среды производят с точностью в один час. Однако для бытового потребителя рассмотрение данных временных промежутков иногда может быть недостаточно для получения достоверной информации об обеспеченности.К бесспорным преимуществам как T-SOL, так и Polysun следует отнестиподход к моделированию поступления солнечной радиации, наиболее приближенный к реальным природным условиям.341.3 Повышение эффективности проектных решений систем солнечноготеплоснабжения гражданских зданий на основе перспективногомоделированияСреди основных методов исследования ССТ можно выделить следующие:1.
Натурный эксперимент2. Лабораторный эксперимент3. Математическое моделирование.Первые два метода относятся к физическим. Натурный эксперимент являетсянаилучшим среди упомянутых методов, т.к. рассматривает реальные объекты ипроцессы в них со всеми внешними и внутренними условиями.
Однако проведение такого эксперимента не всегда возможно в силу высокой стоимости установки экспериментального образца в реальных условиях.Лабораторный эксперимент уступает натурному в связи с необходимостьюналожения ряда ограничений.
Кроме того, применительно к гелиоустановкам лабораторный эксперимент имеет высокую стоимость в связи с необходимостьюмоделировать солнечное излучение в условиях лаборатории.Математическое моделирование заключается в описании процессов, происходящих в рассматриваемых объектах (например, ССТ), с помощью функциональных зависимостей. При математическом моделировании исследуемая системарассматривается с некоторыми допущениями. Преимуществом данного способаисследования объектов и процессов заключается в возможности вносить изменения в модель в любой момент без временных и финансовых затрат, что затруднено при натурных и лабораторных экспериментах.Применительно к системам солнечного теплоснабжения существует множество подходов к математическому моделированию.
В основном авторы [61, 53]производят моделирование работы ССТ по среднемесячным значениям солнечнойрадиации, некоторые производят оценку система по значениям общегодовой [62,63] как правило, принимая нормативные [47] значения.35Влияние прозрачности атмосферы при облачной и туманной погоде на долюпоглощенной гелиоустановками солнечной радиации и выработку полезной энергии системой изучалось индийскими и канадскими исследователями [64, 65].Принято считать, что угол наклона коллекторов и их ориентация по сторонамсвета оказывают существенной влияние на эффективность восприятия солнечнойрадиации системой [2, 3].Довольно широкое распространение получило исследование работы солнечного коллектора, в том числе с помощью математического моделирования.
Многие авторы уделяют особое внимание вопросу тепловых потерь солнечного коллектора [66-68], в том числе достаточно подробно [69, 70]. Среди проанализированных литературных источников не были обнаружены работы, в которых авторыбы пренебрегали данным фактором.Тепловые потери другого значимого элемента ССТ – бака-аккумулятора всвоих математических моделях учитывают [66, 67]. Тепловые потери системытрубопроводов подробно рассматриваются в работе [71].В работе [61] математическая модель ССТ рассматривается как совокупностьматематических моделей каждого элемента системы.
Наиболее подробно описанамодель солнечного коллектора (с учетом тепловых потерь в окружающую среду),при этом вопрос тепловых потерь других элементов системы – бак-аккумулятор,трубопровод – подробно не рассматривался.Специфика потребления горячей воды, с учетом объемов и температуры потребляемой воды описана в [72]. В данной работе основное внимание уделяетсярежимам расходования горячей воды у различных потребителей. При этом суточная неравномерность потребления не рассматривается. Другие авторы [4] фактором потребления пренебрегают вовсе.Наиболее полный набор входных данных при моделировании ССТ позволяетнаиболее точно оценить степень их влияния на точность разработанной модели.Так в работе [73] учтены все основные виды тепловых потерь: в солнечном коллекторе, баке-аккумуляторе и системе трубопроводов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
