1598005349-cbdd2b750b348f5994382c5962e09db2 (811198), страница 25
Текст из файла (страница 25)
ТпебУемый объем теплоаккУмУлиРУющих элементов )г„„-См/С', где С' — удельная объемная теплоемкость теплоаккумулируюшего материала, Вт ч/(м' 'С) П р и м е р 6. Определить требуемый объем теплааккумулируюшцх бетонных элементов для помещения площадью 100 м', имеющего южные окна суммарной площадью 25 м', при минимально допустямай удельной теплаемкости 200 Вт ч/(м' 'С) Общая теплоемкость теплогккумулируюших элементов Си,—— =А„тС~=25.200=5 10' Вт ч/'С.
Требуемые минимальный объем тсплоаккумулирующих элемеггтов из бетона гз. = С,./Сз — — 5 !0'/522=9 6 м'. Распределение этого объема теплааккумулпрующего материала может быть выполнено, если на основе плана и разреза помещения по азимуту и углу высоты Солнца определить площади пола и стены, освещаемые Солнцем в течение нс менее 4 ч в день в зимний период, При заданной толщине теплоаккуьгулирующнх элементов н выбранном материале можно определить площади поверхностей освещаемых н ие освещаемых теплоаккумулирующих элементов П р и м е р 7. По данным предыдущего примера выполнить распределение массы теплоаккумулирующих бетонных элементов стен, пала н отдельно стоящих колонн.
Принять, что масса распределяется между указанными элементамн а соотношении 3: 2: ! Суммарный объем теплоаккумулирующих бетонных элементов составляет 9,6 мз, а объем теплоаккумулирующих стен, пола и колонн раасн соответст, венно 4,8; 3,2 и 1,6 м'. Как правило, в доме с цассивныч солнечным отоплением одновременно используется несколько типов систем, например пристроенная к южному фасаду здания гелиотеплица (оранжерея, зимний сад), южная остекленная теплоаккумулирующая стена и солвцеулавливающие окна южной ориентации. 18. РАсчет и пРОектиРОВАние Активных систем сОлнечнОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Общие рекомендации по проектированщо гелиоснстем.
Солнечные установки отопления и горячего водоснабжения зданий входят в состав комбинированных гелнотопливных систем теплоснабжения и обеспечивают !астичное покрытяе годовой тепловой нагрузки. Как правило, мощность резервного (дополннтельного) источника теплоты — котельной — выбирается такой, чтооы могла быть покрыта вся расчетная тепловая нагрузка отопления, так как в зимние месяцы геляоустановка имеет низкую производительность. Применение гелиоустановок обеспе щвает зкономию топлива и снижает загрязнение окружающей среды топлнвосжигающими установками.
Гелиоспстех!ы теплоспабжещ:я рекомендуется применять в основяом в южных районах РСФСР, Украины и Казах- 141 стана, в Закавказье, Молдавии и Средней Азии для сезонных потребителей, при высокой стоимости топлива, при среднегодовом количестве поступающей солнечной радиации не менее 1000 кВт ч/м», при повышенных требованиях к чистоте окружающей среды, например в курортных зонах. Гелиотопливная система теплоснабжения включает в себя следующее основное оборудование: коллектор солнечной энергии, аккумулятор теплоты, теплообменники, насосы или вентиляторы, дополнительный (резервный) источник теплоты (топливный илн электрический) и устройства для управления работой системы. Вследствие нестабильности поступления солнечной энергии системы солнечного отопления должны работать с дублером — резервным источником теплоты (котельная, теплосеть и т.
п.), обеспечивающим 100 % тепловой нагрузки. В то же время солнечные водонагревательные установки сезонного действия могут быть запроектироваиы без дублера, если не предъявляются жесткие требования по бесперебойному снабжению горячей водой, например в летних душевых, пансионатах, пионерских лагерях и т. п. Для систем солнечного отопления приближенный тепловой расчет можно выполнять для одного месяца переходного периода, например для апреля в средней полосе нли марта в южных районах. При проектировании систем теплоснабжения с исполь- ' зованием солнечной энергии необходимо исходить из того, что экономически целесообразно покрывать за счет солнечной энергии лишь определенную долю,'„,„годовой ГОД тепловой нагрузки Я», а остальную ее часть, а именно. (1 — („.а) Я„~, должен обеспечивать резервный (дополни-' тельный) источник энергии.
Величина 7„, зависит от характеристик гелиосистемы н климатических данных, а также от стоимости системы и топлива, но обычно она не превышает 0,5, а для сезонных установок может достигать 0,75 в более (за сезон). Месячная доля солнечной энергии в покрытии тепловой нагрузки теплоснабжения или степень замещения- топлива определяется как Т' — Я»Я« — Ян с/»)/Д~ — 1 я»дн где Я„" — месячная величина тепловой нагрузки; и Я; — месячные количества теплоты, обеспечиваемые 142 солнечной установкой и дополнительным источником энергии.
Годовая доля солнечной энергии (степень замещения топлива) в покрытии нагрузки имеет вид 1 = ~ч", М„"/~(Р„" Экономия топлива (кг) за расчетный период В= =()с/(От«!тг), где Я» теплота сгорания топлива, МДж/кг; т1„— КПД теплогенератора, равный 0,45 — 0,6 для индивидуальных установок и 0,5 — 0,8 для котлов на твердом, жидком и газообразном топливе. Исходные данные для расчета гелиосистемы включают характеристики географического положения местности — широту ~у, долготу ( и высоту Н местности над уровнем моря, климатические данные — среднемесячное дневное количество суммарной Е и рассеяной (диффузной) Е, солнечной радиации, поступа|ощей на горизонтальную поверхность, и температуру наружного воздуха Т„принимаемые по «Справочнику по климату СССР».
Кроме того, по данным испытаний нли по данным завода — изготовителя коллектора солнечной энергии принимаются его характеристики — эффективный оптический КПД т1, и коэффициент тепловых потерь К„а также геометрические размеры одного модуля коллектора, число слоев остекления, вид теплоносителя. Для расчета гелиосистемы также необходимо знать среднемесячные суточные значения тепловой нагрузки отопления или иметь данные для их расчета, знать температуры холодной Т,, и горячей Т»» воды и суточное потребление горячей воды. При проектировании систем солнечного теплоснабжения расход теплоносителя и объем аккумулятора теплоты выбирают в зависимости от вида теплоносителя в контуре солнечного коллектора (жидкость или воздух) и типа теплового аккумулятора (водяного в жидкостных системах н галечного в воздушных системах).
Так, удельный расход (м'/с) теплоносителя в КСЭ на 1 м' площади поверхности КСЭ для жидкостных систем равен 0,01 — 0,02, для воздушных систем 0,005 — 0,02, а удельный объем (м'/м') аккумулятора теплоты равен соответственно 0,05 — 0,15 и 0,15 — 0,35. Удельная площадь поверхности солнечного коллектора в зависимости от на- 143 1 значения системы принимается ориентировочно равной: для систем отопления отапливаемого помещения 0,33— 0,5 м'/и-'; для систем горячего водоснабжения 1— 2 мз/чел; для подогрева воды для открытого плавательного бассейна 0,5 — 1 м'/м'. Оптимальный угол наклона солнечного коллектора б,„„к горизонту принимается равным: для систем отопления — широте <о+15'! для систем горячего водоснабжения круглогодичного действия — широте ~7, сезонного действия — широте д — !5'.
Экономия топлива, которая может быть достигнута в результате эксплуатации солнечной системы теплоснабжения, ориентировочно составляет 0,1 — 0,2 т условного -топлива на 1 м' площади поверхности солнечного коллектора. В галечном аккумуляторе теплоты рекомендуется использовать слой частиц высотой (длиной в направлении ' движения теплоносителя) 1 — 3 м, диаметр частиц гальки ' 20 — 40 мм, аэродинамическое сопротивление аккумулято- .
ра 25 — 75 Па, а воздуховодов 0,05 — 1 Па на 1 м длины. Коэффициент теплопотерь трубопроводов и воздуховодов не должен превышать 0,5 Вт/(мз 'С), а аккумулятора теплоты 0,25 — 0,5 Вт/(м"С). Ниже приведены ориентировочные значения отношения площади Л поверхности плоско~о КСЭ к площади А„„, пола отапливаемых помещений здания в зависимости от средней температуры наружного воздуха Т, в зим-: ние месяцы (декабрь — январь): Т,'С....... — 10 — 4 0 2 7 А/Апов, мв(мв..
° ° 0,5 — 0,45 — 0,4 — 0,5 0,32 — 0,18 — '-' 0,65 0,55 - 0,48 0,85 При применении КСЭ большой площади в летний период возникает значительный избыток неиспользуемой солнечной энергии, а это крайне нежелательно. Поэтому лучше принять площадь КСЭ по нижнему пределу, а затем уточнить ее значение расчетом. Теплопронзводительность солнечной установки. Вы-: полнение точного теплового расчета солнечной системы теплоснабжения практически представляет большие труд- ' ности из-за необходимости учета влияния случайных колебаний климатических параметров и сложного характе-, ра взаимодействия между элементами системы. Поэтому обычно используются упрощенные методы, которые осно-.
наны на обобщении результатов подробного моделирова ния гелиосистем с применением ЭВМ н дают возможность получить долгосрочные характеристики проектируемой системы. Упрощенный метод теплового расчета солнечной установки отопления и горячего водоснабжения здания позволяет определить ее основные параметры — площадь поверхности коллектора солнечной энергии А н объем аккумулятора теплоты У, а также найти характеристики энергетической эффективности †годов долю солнечной энергии в покрытии тепловой нагрузки теплоснабжения и расчетную годовую экономию топлива. Тепловая мощность (Вт) плоского коллектора солнечной энергии (КСЭ) (!в = А )ТвЧо Кк (Тм Тв)) = ба (Ттв Т 1) где Л вЂ” плошадь поверхности КСЭ, мо; 7„— плотность потока солнечной радиации, поступающей на поверхность коллектора, Вт/и'; т1,' — эффектнвный оптический КПД коллектора; К, — общий коэффициент теплопотерь коллектора, Вт/(м'К); Т„и Т,з — температура теплоносителя на входе в КСЭ и на выходе из него, 'С; Т, — температура наружного воздуха, 'С; 6 — массовый расход теплоносителя в КСЭ, кг/с; ср — удельная изобарная теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг 'С).
Удельная среднемесячная дневная теплопроизводительность коллектора солнечной энергии, МДж/мз в день: д = Е„Ч.'(1 — Р+ 5Р'), где Е« — среднемесячное дневное количество солнечной энергии, поступающей на 1 мэ плошади поверхности КСЭ, МДж/м' в день. Метод расчета величины Е, описан в $ !б. Коэффициенты а и 5 приведены в табл. 8 для основных типов КСЭ, используемых в солнечных установках теплоснабжения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
