1598005349-cbdd2b750b348f5994382c5962e09db2 (811198), страница 27
Текст из файла (страница 27)
зуется галечный аккумулятор теплоты. Он также используется в пассивных системах отопления здания с пристроенной к южному фасаду гелиотеплицей (зимним садом, оранжереей). Рассмотрим метод расчета галечного аккумулятора теплоты для второго случая и заметим, что этот метод расчета одинаков для обеих спстем, В слу. чае пассивной системы с гелиотеплицей основное количество уловленной солнечной энергии аккумулируется в самой теплице, и не более 1/3 всей получаемой за день полезной солнечной энергии должно аккумулироваться в галечном аккумуляторе теплоты, При большем коли. честве аккумулируемой теплоты требуется увеличение расхода воздуха, а это может привести к нежелательным колебаниям температуры в гелиотеплице, Объем галечного аккумулятора теплоты равен произведению площади поперечного сечения )ах аккумулятора иа его длину 1 в направлении движения потока воздуха: =)а.й Скорость воздуха (м/с), отнесенная к полно. му сечению аккумулятора, определяется по формуле йр = Лз)(Р/ав) где гп — массовый расход воздуха, кг/с; р — плотность воздуха при температуре на входе в аккумулятор, кг/м'! 4„— площадь поперечного сечения аккумулятора, мх.
Объемная теплоемкость, Дж/(и' 'С), галечного аккумулятора равна С,„= с,р,(1 — в), где с, — удельная теплоемкость твердых частиц (гальки), Дж/(кг 'С); р, — плотность твердых частиц, кг/м'1 в — порозность слоя частиц. На рис. 71 показана зависимость между основными характеристиками галечного аккумулятора: диаметром ,частиц 45 (мм), скоростью потока воздуха йу (м/с), 15! удельным гидравлическим сопротивлением Ьр/1 (кПа/м) и длиной (высотой) аккумулятора К (м), которая требуется для использования 95 % начальной разности температур при теплообмене между воздухом и частицами. Обычно достаточно высоты слоя в 500 мм для осуществления этого теплообмена при диаметре частиц не более 50 мм.
Важными характеристиками являются разность тем. иератур воздуха АТ, на входе н выходе аккумулятора 1, 1000 11, ло/л р00 100 М 00 10 5 0 г , 0,5 0,г ОД г 1,м Рис. '71. Номограмма для расчета галечного аккумулятора теплоты ' и изменение температуры твердых частиц (гальки) при ' подводе я отводе теплоты ЛТ„которое принимается рав-, ' ным 0,5 ЬТ,. Обычно ЛТ,=7 —:10'С, и тогда ЬТ,=3,5 —:, ;— :5 'С.
Процедура расчета галечного аккумулятора теплоты включает следующие стадии: 1) определение количества полезной солнечной энергии (Вт ч/день), уловленной примыкающей к дому гелиотеплицей за день, как суммы соответствующих вели- 18 чин для каждого часа дня: Яром= ~.', Ю ' 1=О 2) выполнение предварительного расчета аккумулятора. Принимается определенная доля полезной энергии, которая может быть аккумулирована за день: К1 =0,25-: 1ов 0,35. Тогда количество энергии (Вт ч/день), аккумулируемой за день, равно сгак=К1сспол.
Среднюю мощ" ность теплового потока (Вт) при зарядке аккумулятора можно определить по формуле Яеер = Юак/П~ де п — число часов, в течение которых теплота поступает в аккумулятор, ч. Величину и можно определить на основании часовых значений плотности потока солнечной радиации. Это будет то число часов, в течение которых плотность потока поступающей солнечной радиации отличается от максимального за день значения не более чем на 25 %. Объемный расход воздуха (м'/с), поступающего в аккумулятор теплоты, равен У вЂ” О р ~(3500КГ С ) где С, — удельная объемная теплоемкость воздуха, Вт ч/(м' 'С). Требуемый объем аккумулятора теплоты, м'.
Уак = Юен Ке~(Сап л Те)~ где Ке — коэффициент, учитывающий число дней, иа которые запасается энергия в аккумуляторе. Обычно Ке= = 1,5 †: 2,5; 3) определение высоты (длины) 1 н площади поперечного сечения )„аккумулятора. По величине Уел на~ ходим значения 1 и /„, исходя из условия, что он должен поместиться в предназначенном для него пространстве. Затем определяем скорость потока воздуха и выбираем диаметр твердых частиц (гальки), а также ориентировочно принимаем допустимое гидравлическое сопротивление аккумулятора. По графику на рис. 71 определяем удельные потери давления в слое Ьр/1 и затем рассчитываем общее сопротивление, кПа: 01 ар ел= По этому графику также определяем то значение высоты (длины) слоя 1', которое требуется для эффективного осуществления теплообмена в слое, т.
е. для использования 95 % исходной разности температур воздуха и частиц. Если принятое ранее значение 1 меньше, чем 1', то необходимо повторить расчет с новым значением 1. Рас- 153 считываем потери давления в подводящем Лр, и отводя- ' щем Лрот воздуховодах и определяем сопротивление аккумулятора теплоты в целом: дгр„=брал+бра+бр,т Местные сопротивления можно учесть с помощью эквивалентной длины: 1,=4,5л„„, где и„„ — число поворо тов воздуховода. Приведенная длина воздуховода 1„о=7+1,. Площадь солнечного коллектора для плавательного бассейна. Площадь коллектора (и') солнечной энергии для подогрева воды в плавательном бассейне можно определить по формуле А =йАо, где й=0,4 †: 0,6 для закрытого бассейна, й=0,6 †; 1 для открытого летнего бассейна; Ао — площадь поверхности воды в бассейне.
При проектировании гелиосистем для подогрева воды в плавательном бассейне могут быть использованы два типа коллекторов — пластмассовые без остекления и тепловой изоляции и металлические с однослойным остеклением и тепловой изоляцией. Типичные значения коэффициентов теплопотерь лежат в пределах 20— 40 Вт/(мз 'С) для КСЭ первого типа и 6 — 10 Вт/(атг 'С) для КСЭ второго типа. Коэффициент поглощения солнечной энергии для пластмассового КСЭ равен 0,9 — 0,95, а эффективный коэффициент поглощения для КСЭ с однослойным остеклением — 0,76 — 0,82.
Пластмассовые КСЭ практически не подвергаются коррозии, но они не выдерживают воздействия ультрафиолетового излучения в течение длительного периода. Даже если их изготовляют пз пластмасс, стабилизированных по отношению к воздействию ультрафиолетового излучения, срок нх слунсбы не превышает 10 лет. Металлические коллекторы могут служить более длительный срок (до 20 лет) при условия принятия мер по их противокоррозийной защите, в первую очередь путем правильного выбора материалов и поддержания рН теплоносителя в соответствующих пределах. Площадь поверхности солнечного коллектора, необходимая для подогрева воды в открытом плавательном бассейне в летний период, в зависимости от типа коллектора ориентировочно может быть принята равной 50— 100 % площади водной поверхности бассейна.
Более точно площадь поверхности КСЭ можно определить исходя из теплопотребления бассейна Яо, КПД КСЭ т1к, количества поступающей солнечной энергии Е, и доли солнечной энергии 7 в покрытии тепловой нагрузки: А = 154 Оо//(т1,Ек/д), где Яо — тепловая нагрузка за расчетнын период, определяемая тепловымн потерями бассей„а МДж; 7 — средняя доля солнечной энергии в обеспечении тепловой нагрузки; т1, — средний КПД КСЭ; Е, —, плотность потока солнечной энергии на плоскость КСЭ, Мдж/мг в день; /гг — число дней в расчетном периоде.
При применении прозрачного полимерного покрытия тепловые потери плавательного бассейна за каждый час использования покрытия уменьшаются: на 80 % — поте- 10 50 50 Уд длак1адь дасседяа, на 70 . Ж 50 10 'длоа1адо коллеклзора, гг Рис. 72. Номограмма для расчета солнечной установки для плана. тельного бассейна с покрытием (А) и баэ покрытия (Б); годовое поступление солнечной энергии (квт чгмг в год): г — мзо; г — ~зго; з — мзо; 4 — ыоо; з — юзо; з — эго ри вследствие испарения воды, на 40 ого — конвектнвиые потери, а потери теплоты за счет излучения уменьшаются мало.
Если же используются непрозрачные покрытия (пеиопласт), то существенно уменьшаются все виды геплопотерь бассейна. На рис. 72 показана номограмма для определения площади поверхности солнечного коллектора для открытого плавательного бассейна с применением теплоизолнРующего покрытия (А) и без него (Б) в районах с разлнч иым годовым количеством солнечной энергии, поступающей на горизонтальную поверхность. Пример р а счета. Для бассейна площадью 40 мз в районе с годовым поступлением солнечной энергии 1230 кВт ч/мг требуемая площадь поверхности коллектора равна 17,3 мз в случае применения покрытия для теплоизоляции поверхности бассейна в те периоды, когда им не пользуются (ночью, в пасмурную погоду), и 55 мт в случае, когда покрытие не применяется.
В качестве солнечного коллектора используется плоский КСЭ с однослойным остеклением, имеющий угол наклона к горизонту на 10' меньше широты местности, КСЭ ориентирован на юг. Глава шестам ИЗГОТОВЛЕНИЕ, МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СОЛНЕЧНЫХ УСТАНОВОК 19. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ СОЛНЕЧНЫХ УСТАНОВОК По сравнению с обычными системами теплоснабжения солнечные установка требуют более тщательного 1 проектирования, конструирования элементов, монтажа и эксплуатации.
Для обеспечения надежной и эффективной работы солнечных установок в течение всего рас. четного периода необходимо осуществить правильный выбор гелиотехнического оборудования н материалов для его изготовления н произвести качественно работы по установке и монтажу оборудования. Материалы для изготовления корпуса солнечного коллектора.
Основными элементами активной гелпосистемы являются коллектор солнечной энергии и аккумулятор теплоты. Для изготовления этих элементов системы используются различные материалы — металлы, пластмас. сы, стекло, бетон, дерево, полимерная пленка, теплоизоляционные материалы, резина. Основным требованием к выбору материалов является требование совместимости конструкционных материалов с рабочимп жидкостями при условиях эксплуатации. Особенностью работы солнечных коллекторов является воздействие на них внешней среды.
Поэтому корпус коллектора, вмещающий такие конструктивные элементы, как лучепоглощаюшая поверхность с трубами или каналами для теплоносителя, остекление, тепловая изоляция, должен надежно защищать нх от воздействия внешней среды, предохраняя от попадания влаги, пыли, вредных веществ.
Корпус коллектора может быть изготовлен из оцинкованного железа, алюминия, стеклоткани, дерева, кау- 156 ука композиционных материалов и др. Выбор мате-' риал „ала осуществляется в соответствии с конструкцией и с четом наличия материала. Так, для вакуумированного солнечного коллектора требуются трубы из высококачественного боросиликатного стекла. .Все материалы, используемые для изготовления эле. ментов коллектора, должны выдерживать максималыйые н минимальные рабочие температуры. Внутри корпуса коллектора должно быть предусмотрено свободное пространство для расширения абсорбера, температура которого может достигать 200'С и более (при отсутствии теплоносителя).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
