Диссертация (1143334), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Коэффициент усиления изменяется потенциометром.Для устранения шумов на все делители напряжения устанавливаютсяконденсаторы емкостью 100 мкФ. Питание схемы осуществляется от блока питания =12 В через линейные стабилизаторы (6 В и 6,4 В соответственно).Датчики Danfoss, DPI имеют токовый выход (4-20)мА. Преобразованиеего в напряжение осуществляется посредством включения в схему резисторана 240 Ом.
Датчик TSL является интегральной микросхемой и имеет выходной сигнал в необходимом диапазоне.Если все поступающие сигналы после преобразования направить напрямуюна Arduino, то потребуется 10 микросхем AD620 с соответствующими резисторами,а также будет занято 18 каналов (при наличии 16-и аналоговых входов на плате).Для решения данной задачи применяются аналоговые мультиплексоры. С помощью цифровых сигналов, поступающих с Arduino (0000 – для 0 канала,0001 для 1-го, 0011 для второго и т.д.) возможно использовать 1 канал для 10 датчиков Pt1000, пропуская информацию с датчиков последовательно.
Аналогичнопоступается и с NTC. Таким образом, данная схема позволяет получать данныев реальном времени и доставлять их в систему обработки сигналов (рис. 80).С помощью разработанной программы реализуется преобразование цифрового сигнала в значения температуры (давления, мощности потока солнечной радиации). В Pt1000, Danfoss, DPI – функции линейные, тогда как у NTC функциягиперболическая.Параметры функций перевода возможно корректировать, что особенноважно при калибровке датчиков температур, расположенных на крыше (посколькуналичие 100 м кабеля оказывает влияние на измеряемые величины).Помимо аппаратной фильтрации (C-фильтры) реализована также и программная – на основе фильтра Калмана.
Применение фильтраций позволяет сгладить любые скачки, проявляющиеся на коротком промежутке времени, однако минусом является увеличение инертности датчика. Подбирая параметры фильтра,можно достичь приемлемого результата.167СИГНАЛЫ С ДАТЧИКОВtc1 tc2 tc3 tc4 tc5 tc6 tc7 tc8 tc9 tc10tгор.tхол.СИСТЕМАОБРАБОТКИСИГНАЛОВ ИУПРАВЛЕНИЯНАСОСОМАНАЛОГО-ЦИФРОВОЙПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬtб1.верх tб1.низ tб2.верх tб2.низtокр.возд.IСИГНАЛЫ С ДАТЧИКОВpПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬИНТЕРФЕЙСОВRS485/RS232GRUNDFOSЧАСТОТНЫЙПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬРис.
80. Блок-схема системы сбора данных и управленияtc1, tc2,…,tcn температуры каждой секции коллекторов; t б1.верх, tб1.низ, tб2.верх,tб2.низ – температуры в баках-аккумуляторах; tгор., tхол. – температуры в трубопроводах,p – давление в системе, I – мощность потока солнечной радиации.Важным моментом при работе с гелиосистемами является контроль за аварийными ситуациями. С помощью разработанной системы возможно мгновенноавтоматически отследить неисправную секцию (по превышению температуры заданного значения срабатывает сигнализация) и принять меры по устранению нештатной ситуации.Насос Grundfos TPE 150/2S имеет встроенный частотный преобразователь,обладающий возможностью передачи данных через последовательный интерфейсRS 485, позволяющий с помощью протокола передачи данных GENIbus устанавливать режимы связи и подключаться к системе диспетчеризации инженерного оборудования и системе управления насосом.С помощью шины связи осуществляется дистанционное регулирование таких эксплуатационных параметров насоса, как установленное значение (температуры), режим работы и т.п..
Кроме того, поскольку в преобразователе существуетПИ-регулятор, то возможно настраивать коэффициент усиления Kp в диапазонеот 0,1 до 20 и время интегрирования Ti (0,1 – 3600) сек. Также, имеется возможностьнастраивать контроллер для работы в режиме обратной зависимости.168Одновременно через шину связи от насоса может передаваться информацияо состоянии важнейших параметров, например, действительное значение регулируемых параметров, потребляемая мощность, сигналы неисправности и т.
п.После окончательных испытаний системы вакуумных СК возможна реализация внедрения WEB- интерфейса – для отслеживания состояния системы не толькос компьютера, расположенного в диспетчерской, но и дистанционно по Wi-Fi связи.4.2.4.10.Расчет затрат на отопление и горячее водоснабжениеот солнечных коллекторов за годВажнейшим показателем для дальнейшего внедрения вакуумных солнечныхколлекторов в энергокомплексы ВИЭ вообще и в домах мегаполиса, в частности,является конкурентоспособность со штатными системами отопления и ГВС.Для сравнительного экономического анализа рассмотрены затраты на отопление и ГВС многоквартирного дома за период один год. Количество потребленнойэнергии рассчитано исходя из данных по приборам учета (тепловычислитель СПТ943 №5522).
Характеристика системы: 4-х трубный ввод, зависимая система отопления, закрытая ГВС отдельным трубопроводом с циркуляцией.Потребление тепловой энергии в многоквартирном доме по месяцам годапредставлено в табл. 35.Таблица 35Потребление тепловой энергии в доме в течение годаПод.трубопроводОбр.трубопроводМес.QОБЩ,ГкалОтопление +ГВСГВСtГВС,оСMГВС, , тQГВС,ГкалQПОТР,ГкалGПОТР, т559,468,52910184,5743,92910,231868,9444,865,83098187,5632,33098,449,620005,7394,168,42838179,4573,528382000942,319784,2231,3652683160391,32682,746,95096,238,85065,347,557,52608139,3186,82607,6––––055,81985108,7108,71984,8–042,8134565,665,61345,4t 1 , оСM1, тt2 оСM2, , т184,618755,154,818570268,831630,754,8369,320200,3453,75678––––059,62238122,8122,82238,1949,3588638,77286,966,5559,82471135,95202,52471,3105417302,640,916982,5224,668,82502159,43842502,31165,315807,944,115495,633867,62711167,9505,92711,1169126816683,145,716334,3372,269,32678,452726174,9547,1301151785,954464,42725,6Расчетная формула для определения количества потребленной тепловойэнергии (на отпление), Гкал:QОБЩ = M1 CР (t1 – tхол) – M2 CР (t2 – tхол)(4.9)(2.1где QОБЩ – количество потребленной тепловой энергии на отопление, Гкал;M1 – количество воды, приходящее в отопительную систему дома,т;CР – теплоемкость воды, CР = 1 Гкал/mC;t1 – температура теплоносителя в подающем трубопроводе, C;tхол – температура холодной воды, tхол = 5C;M2 – количество воды, уходящее из отопительной системы дома, т;t2 – температура теплоносителя в обратном трубопроводе, C.QОБЩ(янв) = 18755,11(84,6 – 5) – 18570 1(54,8 – 5) = 559,4 ГкалРасчетная формула для определения количества потребленной тепловойэнергии (на ГВС), ГкалQГВС = MГВС× CР (tГВС – tхол)(4.10)(2.1где MГВС – количество воды, приходящее в систему ГВС дома, т;tГВС – температура горячей воды в системе ГВС, C.QГВС(янв) = 2910×1×(68,5 – 5) = 184,5 ГкалРасчетная формула для определения суммарного количества потребленнойтепловой энергии, Гкал:QПОТР = QОБЩ + QГВС(4.11)(2.1QПОТР(янв) = 559,4 + 184,5 = 743,9 ГкалЗатраты на отопление и ГВС по многоквартирному дому по месяцам годапредставлены в табл.
36.Таблица 36Фактические затраты на отопление и ГВС по дому в течение годаМесяцСтоимость т/э, руб.Стоимость ГВС, руб.Стоимость отопления, руб1714645,4177244,4537401,01702607434,2180126,4427307,83550946,5172344,9378601,64375911,7153707,8222203,95179453,9133821,945632,06104425,3104425,30,0763020,263020,20,08117970,8117970,80,09194536,5130603,663932,910368898,8153131,4215767,411486005,0161297,2324707,812525584,7168021,9357562,9Сумма4288833,01715715,72573117,3Значения стоимости рассчитаны исходя из цены за Гкал в 873,34 руб.Стоимость отопления= QОБЩ 873,34 рублей(2.14Стоимость отопления (янв) = 559,4×873,34 = 537401 руб.Стоимость ГВС= QГВС 873,34 рублей(2.15Стоимость ГВС (янв) = 184,5×873,34= 177244,4 руб.Стоимость т/э = Стоимость отопления + Стоимость ГВС, руб.(2.16Стоимость т/э (янв) = 537401 + 177244 = 714645,4 руб.Таблица 37МесяцРасчет количества и стоимости солнечной энергии12345Числопасм.дней168432Числообл.дней1010101010Числосолн.дней510171719Дневная суммасолнечной радиации длясолн.
дней,кВт×ч/м2·день(на накл. повть), Эгор.Дневная сумма солнечной радиациидля обл. дней,кВт×ч/м2·день (нанакл. пов-ть), Энакл.Кол-восолн. энергии за месяц, Гкал(на накл.пов-ти),1,8953,6055,8067,8449,0941,421252,703754,35455,8836,82052,325,5311,9516,0519,99Энакл.Стоимостьвыработанной солн.энергии замесяц, руб.2022,464828,7110438,4314018,2117457,191716789101112Сум222310141884101010101010101201819191711631619,6359,3838,3686,5694,312,291,474-7,226257,037256,2764,926753,23251,71751,1055-20,3920,6218,3913,447,072,931,60140,2817805,5718011,9616063,5311739,636174,362558,851393,66122512,55Сравнительный график затрат и прибыли при использовании гелеосистемыпредставлен на рисунке 81.Затраты ТСЖ,тыс.руб.8007006005004003002001000Рис. 81. График затрат и прибыли от использования вакуумных солнечных коллекторовНа представленном рисунке видно, насколько относительно малую часть затрат может покрыть гелиосистема в условиях Екатеринбурга.
Доля солнечной энергии максимально достигала 31,44 % от общего количества потребляемой тепловойэнергии.Расчетная годовая прибыль составляет 122512 руб. в расчете при цене1 Гкал в 873,34 руб.В ходе выполнения работы были решены следующие научные и инженерныезадачи:172 исследован “зимний” режим работы вакуумного солнечного коллектора; исследован “летний” режим работы вакуумных солнечных коллекторов; выработаны рекомендации для более масштабных проектов, работающих вусловиях отрицательных температур; произведен расчет энергетических показателей вакуумных солнечных коллекторов для данных условий, в т.
ч. географических координат; осуществлен выбор типа коллектора и угла наклона солнечных коллекторов;разработана система сбора данных и управления; выполнен расчет затрат дома на тепловую энергию за год по данным теплосчетчика и доля солнечных вакуумных коллекторов; осуществлен расчет основных технико-экономических показателей.Выработанные в ходе проектирования и эксплуатации решения послужатдальнейшему совершенствованию систем отопления и ГВС на объектах в регионахс высоким значением ГСОП.Для использования солнечной энергии в целях круглогодичного обеспеченияпотребителя ГВС и отоплением в условиях высоких значений градусо-суток отопительного териода (ГСОП) следует руководствоваться следующими рекомендациями:1.
Использовать вакуумные СК, позволяющие функционировать системепри отрицательных температурах;2. Обеспечить регулирование расхода и давления в системе посредством автоматики, а также в ручном режиме;3. Использовать теплоизоляцию, выдерживающую высокие температуры:вспененный полиэтилен для магистральных трубопроводов, где температура непревышает 70 градусов и вспененный каучук для присоединений (наиболее высокая температура, особенно в случае стагнации теплоносителя);4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
