Смекни!
smekni.com

Разработка эффективной системы энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии туристической базы пансионата "Колос" (стр. 7 из 13)

Результаты математического моделирования работы воздушных систем с галечным аккумулятором, вместимость которого на 1 м2 площади коллектора изменилась в диапазоне от 0,125 от 1 м3, /9/ показали, что по сравнению с системами нагрева жидкости характеристики воздушных систем несколько слабее зависят от вместимости аккумулятора. Это объясняется тем, что воздушная система может работать в режиме без использования аккумулятора, когда нагретый в коллекторе воздух поступает непосредственно в здание. Более слабая зависимость коэффициента замещения от вместимости аккумулятора также связана с тем, что в галечной засыпке наблюдается сильное расслоение температуры. При увеличении объема засыпки фактически возрастает объем «холодной» части аккумулятора, которая редко нагревается и охлаждается в такой же мере, как и его «горячая часть». Таким образом солнечную воздушную систему теплоснабжения предполагается установить с юго-западной стороны дома под углом 600 к горизонту. Расход воздуха принят равным 10,1 л/ м2* ч . Вместимость галечного аккумулятора составляет 0,25 м3 гальки на 1 м2 площади системы.

4.3 Расчет горячего водоснабжения

4.3.1 Расчет нагрузки горячего водоснабжения

Нагрузку горячего водоснабжения определяем по формуле /9/ :

(4.5.)

где N – число дней месяца,

n – число жильцов,

Тср - средняя температура горячей воды – 550 С,

Тхол – температура холодной воды, для зимних месяцев – 50 С, для летних – 150 С, осенью и весной – 100 С.

- плотность воды – 1 кг/л.

Ср – теплоемкость – 4190 Дж/кг*К.

Данные нагрузки горячего водоснабжения по месяцам сводим в таблицу 4.3.

Таблица 4.3Нагрузка горячего водоснабжения

Месяц Количество дней Нагрузка ГВС,МДж Нагрузка ГВС,кВт*ч Нагрузка ГВС,Гкал.
I 31 7793,4 2167,2 1,9
II 28 7039,2 1957,5 1,7
III 31 7015,3 1950,9 1,68
IV 30 6789,0 1887,9 1,63
V 31 7015,3 1950,9 1,68
VI 30 6033,0 1677,7 1,45
VII 31 6234,1 1733,6 1,49
VIII 31 6234,1 1733,6 1,49
IX 30 6789,0 1887,9 1,63
X 31 7015,3 1950,9 1,68
XI 30 6789,0 1887,9 1,63
XII 31 7793,4 2167,2 1,9
82540,1 22953,3 19,8

4.3.2 Расчет теплопроизводительности солнечного коллектора(СК)

Количество теплоты, поступающей из теплоприемника на 1 м2 солнечного коллектора определяем по формуле:

(4.6.)

где Qпол – полезная тепловая мощность СК, Вт/м2,

- плотность потока суммарной солнечной радиации в плоскости коллектора, Вт/м2.

- пропускательная способность прозрачной изоляции;

- поглощательная способность панели коллектора;

UL – общий коэффициент тепловых потерь, Вт/(м2 *К );

ТТ – средняя температура теплоносителя в коллекторе;

Та – температура окружающего воздуха, К.

- коэффициент эффективности поглощающей панели, учитывающий то обстоятельство, что средняя температура панели всегда выше средней температуры жидкости.

Расчет ведется для СК марки СК-1, со следующими характеристиками: F'R= 0,94,UL = 4,12 Вт/м2 * К,

= 1,08.

Расчетные данные сведены таблицу 4.4..

Таблица 4.4 Помесячное количество теплоты, поступающее из теплоприемника, на 1 м2 СК,

Месяц
, МДж/м2
Та, К. Qпол ,ГДж.
I 372,3 250,5 0,076
II 598,4 252,2 0,314
III 622,1 260,1 0,368
IV 584,0 270,4 0,370
V 523,8 277,0 0,334
VI 478,3 283,7 0,314
VII 422,8 287,8 0,273
VIII 453,0 287,4 0,303
IX 517,3 281,2 0,344
X 608,4 273,7 0,407
XI 520,9 264,1 0,281
XII 368,7 256,2 0,096
3,48

4.3.3 Расчет доли нагрузки горячего водоснабжения, обеспечиваемой за счет солнечной энергии

Доля полной месячной тепловой нагрузки обеспечиваемой за счет солнечной энергии f – есть функция безразмерных комплексов Х и У.

Эти комплексы рассчитываем для всех месяцев года при заданном значении площади коллектора /9/.

Уравнение запишем в виде:

(4.7)

(4.8)

где F'R – коэффициент эффективности отвода тепла, F'R= 0,94

UL – полный коэффициент теплопотерь СК, V = 4,12

F'R/FR– поправочный коэффициент, учитывающий влияние

теплообменника, F'R/FR = 0,97.

Тср – среднемесячная температура наружного воздуха (Табл.4.5.)

Dt – число секунд в месяце (Табл. 4.5)

L – нагрузка горячего водоснабжения (Табл. 4.5)

F'R·(t

)n – произведение коэффициента эффективности отвода тепла и приведенной поглощающей способности, F'R·(t
)n= 0,97

ta /(ta)n– оптическая характеристика (Табл. 4.5)

– среднемесячный дневной приход солнечной радиации для угла 50° (Табл.4.5)

Таблица 4.5 Данные для определения доли нагрузки горячего водоснабжения

Месяцы Число секунд в месяце х 106 Тср, °С ta /(ta)n
, 50°
L, ГДж D t / L QпГДж х 1м2
IIIIIIIVVVIVIIVIIIIXXXIXII 2,682,412,682,592,682,592,682,682,592,682,592,68 -22,5-20,8-12,9-2,64,010,714,814,48,20,7-8,9-16,8 0,440,940,940,920,920,900,900,900,940,940,940,94 372,3598,4622,1584,0523,8478,3422,8453,0517,3608,4520,9368,7 7,797,047,026,797,026,036,236,236,797,026,797,79 0,3440,3420,3820,3810,3820,4290,4300,4300,3810,3820,3810,344 0,0760,3140,3680,3700,3340,3140,2730,3030,3440,4070,2810,096

I.

I.


Для сравнения долю месячной нагрузки определяем для СК площадью S=10 м2 и S=20 м2 из выражения:

(4.9.)

Результаты расчетов сведены в таблицу 4.6.

Таблица 4.6 Доли нагрузок горячего водоснабжения, обеспечиваемые за счет солнечной энергии (ориентация – юго-запад , угол 50°)

Месяцы Х/А Y/А Площади СК 10м2 Площади СК 20м2
Х Y f f·L Х Y f f·L
IIIIIIIVVVIVIIVIIIIXXXIXII 0,1580,1560,1620,1470,1380,1440,1380,1380,1320,1420,1560,151 0,0420,0750,0780,0750,0650,0670,0570,0620,0670,0780,0680,042 1,581,561,621,471,381,441,381,381,321,421,561,51 0,420,750,780,750,650,670,570,620,670,780,680,42 0,3330,5880,6060,5870,5170,5290,4560,4930,5300,6090,5380,332 2,594,144,253,993,633,192,843,073,604,283,652,58 3,5873,4393,2182,8852,6462,4432,4382,4442,6312,9273,3093,544 1,1491,9021,7211,6531,5221,4471,2411,3651,5211,8861,5051,224 0,2310,7280,7651,0230,9901,0110,9160,8990,8890,9490,6450,283 4,744,725,526,487,187,186,686,546,186,844,50,58
ΣfL 41,8 75,59

Определяем процентное замещение годовой нагрузки для площадей 10 м2 и 20 м2.

(4.10)


В нашем случае при отсутствии традиционного горячего водоснабжения дома достаточно коллекторов с площадью А = 10м2.

4.3.4 Расчет объема бака-аккумулятора

Объем бака-аккумулятора определяем из соотношения /18/:

V = 0,09·А, м3 (4.11)

где А = 10м2

V = 0,09·10=0,9м3, принимаем V = 1м3.

4.3.5 Коэффициент полезного действия установки

При расчете ССГВС одной из существенных характеристик является ее КПД, которое определяется по формуле /18/:

(4.12)

где , q – приведенная оптическая характеристика коллектора, q = 0,

v – приведенный коэффициент теплорасхода СК, v=5Вт/м2·К