Диссертация (1141522), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Однако, при этом, автор не36учитывает изменения коэффициента теплопередачи теплообменника в зависимости от скорости течения и температуры теплоносителя и воды и .Таким образом, наиболее изученными являются процессы, происходящие всолнечном коллекторе; принято считать, что тепловые потери коллектора и егоориентация в пространстве являются значимыми параметрами при моделировании его работы.
Однако общепринятого подхода к определению значимости каждого параметра работы системы не выявлено.Выводы по 1 главеОбзор современных и перспективных конструктивных решений ССТ, подходов к их проектированию, информационного обеспечения автоматизированного проектирования ССТ, существующего программного обеспечения для автоматизированного проектирования ССТ позволяет сделать следующие выводы:1. Однозначный и общепринятый подход к проектированию ССТ всех типовв настоящее время отсутствует.
Нормативная база проектирования ССТ вРоссии разработана недостаточно.2. Существующие конструктивные решения ССТ характеризуются многообразием принципиальных схем и отсутствием системного подхода к ихклассификации.3. Анализ справочной информации по солнечной радиации и температуренаружного воздуха, составляющих информационное обеспечение автоматизированного проектирования ССТ, показал, что для автоматизированного принятия проектных решений наиболее исчерпывающие (подробные) сведения содержатся в Научно-прикладном справочнике по климатуСССР.4.
Наиболее универсальным методом исследования ССТ является математическое моделирование, позволяющее исследовать объекты, процессы,происходящие в системе.5. Существующее программное обеспечение для моделирования работы иавтоматизированного принятия проектных решений ССТ осуществляетмоделирование работы системы в течение всего года. В отдельных случа-37ях результаты моделирования работы ССТ могут привести к ложному выводу о неприемлемости или неэффективности использования солнечноготеплоснабжения при заданных условиях.Анализ состояния вопроса показывает, что детальный учет особенностейэксплуатации ССТ представляет интерес, как с точки зрения математического моделирования, так и для практических целей автоматизированного проектирования.38Глава 2.
Автоматизация многофакторного перспективного моделированияпроектных решений систем солнечного теплоснабжения гражданских зданий2.1 Система автоматизации многофакторного перспективногомоделирования проектных решений систем солнечного теплоснабжениягражданских зданийЭлементы обеспечения систем автоматизированного проектирования представлены на рисунке 2.1. Исследование аспектов САПР при разработке системыавтоматизации многофакторного перспективного моделирования проектных решений для ССТ гражданских зданий, проводимое в данной работе характеризуется некоторыми элементами обеспечения САПР.Рисунок 2.1 – Структура САПРИнформационное обеспечение системы автоматизации проектирования многофакторного перспективного моделирования проектных решений ССТ составляют климатические базы данных, содержащие подробные сведения о часовыхзначения поступления прямой и рассеянной солнечной радиации при различныхусловиях облачности и температуру наружного воздуха в течение всего года.В основе математического обеспечения автоматизированного проектирования, в том числе систем солнечного теплоснабжения, лежат математические модели.
В процессе проектирования проектировщик опирается на существующиеметодики, в основе которых лежат упрощенные модели. Обоснование принятыхдопущений и степень их влияния на точность результатов моделирования приупрощении моделей проектировщику неизвестны. Математическое обеспечение39автоматизированного проектирования ССТ гражданских зданий включает в себяподробные математические модели всех элементов системы, описывающих происходящие в них процессы с учетом всех факторов.Методическое обеспечение проектирования ССТ представлено нормативными документами [14][15]. Методическое обеспечение многофакторного перспективного моделирования проектных решений ССТ гражданских зданий обеспечивает связь и включает в себя подробную математическую модель, алгоритм численного моделирования ССТ, программное обеспечение, реализующее численныемодели.Программное обеспечение многофакторного перспективного моделированияпроектных решений ССТ реализуется на основе математической модели, обеспечивает связь информационного обеспечения САПР ССТ с алгоритмами численного решения задач автоматизированного проектирования.2.2 Формализация процессов в системах солнечного теплоснабжениягражданских зданийМассив данных для проектирования систем солнечного теплоснабженияпредставлен информацией разного рода.
Характеристики оборудования являютсяпостоянными во времени и соответствуют паспортам устройств. К изменяющимсяво времени характеристикам относятся солнечная радиация и количество потребляемой теплоты, причем во втором случае изменения носят случайный характер.Кроме основных характеристик, при формальном описании процессов в системе также учитываются показатели функционирования системы: температурысред на различных участках трубопровода, коллектора, бака-аккумулятора, скорость движения теплоносителя, физические свойства сред и другие.Моделирование работы системы солнечного теплоснабжения основываетсяна описании и формализации конструктивных решений, параметров элементов,составляющих систему, климатических условий, режимов потребления тепловойэнергии.40На рисунке 2.1.1 представлена упрощенная схема солнечного теплоснабжения, включающая в себя: солнечный коллектор, теплообменник, бак-аккумулятор,циркуляционный насос, трубопроводы, системы теплопотребления.
Данная схемасодержит минимальный набор элементов, описывает процесс функционированиясистемы солнечного теплоснабжения в общем виде и дополняется элементами исвязями в зависимости от ее назначения.Преобразование солнечной радиации в тепловую энергию, доступную потребителю, происходит в солнечном коллекторе (СК). Часть радиации Eрад, поглощенной коллектором, преобразуется в тепловую энергию Qс.к. и поступает в систему через соединительные трубопроводы в виде нагретого до температур tгр1теплоносителя.
Теплоноситель, достигая бака-аккумулятора, с помощью теплообменника передает часть теплоты воде, находящейся в баке, нагревая ее, до температуры tнагр2. Остывший теплоноситель, продолжая циркулировать в системе,возвращается в солнечный коллектор с температурой tгр2. В баке-аккумулятореподдерживается постоянный процесс подпитки холодной водой. Нагретый теплоноситель на пути к потребителю претерпевает тепловые потери: в коллекторе, вподающем и обратном трубопроводе, в баке-аккумуляторе. В связи с чем, температура в различных точках системы в рассматриваемый временной интервал отличается.Расход теплоносителя в циркуляционном контуре Gгр постоянен и определяется конструкцией системы.
Так как конструкция системы известна (в том числедлины и диаметры трубопровода), определяются потери напора на трение подлине каждого участка и потери напора в местных сопротивлениях.41Рисунок 2.1.1 – Схема системы солнечного теплоснабжения для ГВС с принудительной циркуляцией теплоносителя1 – солнечный коллектор; 2 – бак-аккумулятор; 3 – система трубопровода; 4 –теплообменник; 5 – циркуляционный насос.Eрад – поток солнечной радиации, приходящий на поверхность коллектора отСолнца, МДж/м2; Gгр – расход теплоносителя в системе, кг/ч; Q –количество теплоты передаваемое от теплоносителя воде в баке-аккумуляторе с помощью теплообменника, Дж; Qпот.тр – тепловые потери через тепловую изоляцию трубопроводов, Дж; Qпот.б – тепловые потери через тепловую изоляцию бака-аккумулятора,Дж; Qпот.кол – тепловые потери солнечного коллектора, Дж; tгр1 – температура теплоносителя в подающем трубопроводе, °C; tгр2 – температура теплоносителя в обратном трубопроводе, °C; tнагр1 – начальная температура воды в бакеаккумуляторе, °C; tнагр2 – конечная температура воды в баке-аккумуляторе, °C; tкол– средняя температура теплоносителя в коллекторе, °C.При необходимости повышения интенсивности теплообмена, типовая система солнечного горячего водоснабжения дополняется контуром циркуляции воды(рисунок 2.1.2).42Рисунок 2.1.2 – Схема системы солнечного теплоснабжения для ГВС с принудительной циркуляцией теплоносителя и водыМатематическое моделирование работы системы солнечного теплоснабжения основывается на уравнении теплового баланса:Qс.к .
=Qпотр + Qпот.тр + Qпот.б + Qпот.кол(2.1)где Qс.к. – количество солнечной радиации, преобразованной коллектором втепло, Дж; Qпотр – количество теплоты, поступающей к потребителю, Дж.Для определения значений, входящих в уравнение (2.1) слагаемых, производится математическое моделирование работы всех элементов системы. Математические модели каждого элемента системы описываются ниже.2.3 Многофакторная математическая модель работы систем солнечного теплоснабжения гражданских зданий2.3.1 Математическая модель солнечного коллектораДля технико-экономической оценки работы системы достаточно рассматривать усредненные значения интенсивности потока солнечной радиации без учетаее распределения в течение дня [5, 76].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
