Рве. 6.8. Зависямош> коэффициевп эшещеяия (с) R К1Ш (б) (жтемы ОТ ее параметра

вует некоторый уровень насыщения, увеличение числа секций свыше которого не приводит к ощутимому росту производительности , системы. Так, при удельной площади гелиоприемника 1 м^ на жителя установка более чем двух секций практически не целесообразна; при площади свыше 4 м^ желательна установка не менее 4 секций.

Если проанализировать графики покрытия гелиосистемой годовой потребности в тепле на горячее водоснабжение и ее коэффициента полезного действия (рис. 6.8), то видно, что объем бака v оказывает существенное влияние на производительность системы и ее эффективность. Влияние увеличения объема бака-аккумулятора тем больше, чем больше соответствующая удельная площадь коллекторов.

Для площадей коллекторов меньше, чем 2 м^ на 1 жителя, увеличение объема бака свыше 0,15 м^ не дает заметного увеличения коэффициента замещения. Изменение объема от 0,15 до 0,25 м^ оказывает малое влияние на годовой КПД системы. Резко снижает годовой КПД системы увеличение площади коллекторов; задача ее определения имеет важное значение и носит оптимизационный характер. Критерием оптимизации служит минимум приведенных затрат на систему. Наиболее сложным для нахождения экстремума является вычисление годовой производительности системы, на основе данных натурных исследований или определяемое с помоиц>ю ЭВМ.

Для упрощения этой процедуры, используя результаты расчетов на ЭВМ в оптимальных пределах, методами планирования эксперимента

найдены уравнения регрессии второй степени, адекватно описываюище зависимость производительности гелиосистемы от ряда параметров для климатических условий Ялты, Одессы и Киева.

= 1.<163 + 1,920А + 12,97V- 0,359А^ - 34,50v2 + 1,650А V; Qq = 0,915 + 1,843А + 10,24V - 0,347^-^ - 26,81 V^ + 1,210А V; = 0.418 + 1,888А + 8,680v - 0,365^-^ - 25,71 V^ + 2,01U V,

(6.41)

где A - площадь коллекторов в расчете на 1 чел., м^/чел.; V - объем аккумулятора в расчете на 1 чел., м^/чел.

Эти уравнения при наличии исходных данных, необходимых для экономических расчетов, могут быть использованы для оптимального проектирования УСГВ.

Их недостатком является привязанность к конкретным климатическим условиям, ограничивающим возможную зону применения каждого уравнения. Это приводит к необходимости составления большого числа "типичных" годов для различных метеопунктов, расчетов по ним на ЭВМ производительности систем и нахождения новых уравнений регрессии, что является достаточно трудоемкой задачей.

Для создания инженерного метода расчета оптимальных параметров систем, использующего минимальный объем климатологической информации, можно преобразовать уравнения (6.41) в уравнения для нахождения КПД систем, разделив члены уравнений на соответствующие годовые значения суммарной падающей солнечной радиации в Ялте, Киеве [соответственно = 5,50, 4,78 и 4,55 ГДж/ м^.год ]. При этом явные различия между коэффициентами сглаживаются, и они достаточно близко группируются вокруг некоторых средних значений. Можно показать, что для требуемого уровня надежности существует одно такое уравнение регрессии второй степени, которое с заданной ошибкой позволит вычислить зависимость КПД системы от ее параметров в любом из трех пунктов, а также и в любом другом географическом пункте, метеоданные которого можно отнести к той же генеральной совокупности, из которой сделана выборка.

В табл. 6.4 приведены параметры и соответствуюшле значения КПД системы в метеоусловиях Ялты, Одессы и Киева, вычисленные на ЭВМ; значения, средние между ними, а также значения КПД при тех же

^ Например, в США известны наименования 26 пунктов, для которых составлены такие типичные» годы. В КиевЗНИИЭПе на составление такого "типичного" года с тремя метеопараметрами затрачивалось около 3 чел.-мес и 1,5 ч работы ЭВМ.

параметрах системы, вычисленные по уравнению, полу энному на основе этих данных*:

1 = 0,488-0,16L4 + l,155V+0.019A^-2,450V^.(6.42)

Как следует из табл. 6.4 максимальное расхождение между значениями КПД, вычисленными на ЭВМ и по формуле (6.42), составляет менее 10 % (абсолютная разность ±0,02).

6.4 Значения КЛД шстем при различит удельных nqMivieipax

0,25 0,05 0,25 0,05 0,15 0,15 0,25 0,05 0,15

0,329 0,233 0,498 0,419 0,308 0,482 0,395 0,301 0,375

0,314 0,227 0,478 0,405 0,294 0,462 0,377 0,291 0,359

0,303

0,217

0,460

0,389

0,284

0,445

0,365

0,28

0,346

0,315 0,225 0,478 0,404 0,295 0,463 0,379 0,291 0,36

0,315 0,224 0,478 0,401 0,294 0,464 0,378 0,294 0,36

Статистический анализ подтверждает, что отклонения значений КПД с заданной надежностью от средних носят случайный характер, и в дальнейшем для расчетов КПД системы с данным схемным решением может быть, по крайней мере для всех пунктов Украинской ССР, использовано одно уравнение (6.42), графики которого повторяют приведенные на рис. 6.8.

Количество выработанного системой за год тепла ^пол находят из выражения

=^ПОЛ

.я

пад-

(6.43)

Используя уравнения (6.42) и (6.43]^ можно, зная удельные капитальные затраты на систему, найти оптимальные значения А^п, и для конкретных экономических и климатических условий.

Следует помнить, что использование как основы и к^пт гарантирует экономическую целесообразность данного решения системы, а только свидетельствует, что остальные решения будут

"*При ЭТОМ следует помнить, что уравнение (6.42), как любое эмпирическое уравнение, имеет ограниченную область адекватного описания. Оно получено для конкретного схемного решения системы, конструкции оборудования, определенных ограничений на описания тепловых процессов, пределов варьирования площади коллектора и бака-аккумулятора.

О)

0.7 0,6 0.5 й« 0.3 0.2

"^^ 20 W 60 80 100 120 по Л Рис 6.9. Зависимость сезонного {) в годового

О 70 ¥) 60 80 100 120 т h К1Ш УСГВ от величииЛ и V

хуже. Для достижения положительного эффекта необходимо, чтобы срок окупаемости УСГВ был меньше нормативного.

Установка солнечного горячего водоснабжения считается экономически целесообразной при выполнении условия, что

(6.44)

где /д^ — критерий экономической эффективности установки солнечного горячего водоснабжения; ^ - сезонный или годовой коэффициент полезного действия установки солнечного горячего водоснабжения.

10^(Е +а)К к

•«эк

з,бс Е я

пая

(6.45)

где — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; а — норма отчисления на покрытие эксплуатационных расходов (при отсутствии нормативных данных принимать в размере 0,1 от капитальных затрат); К — удельные капитальные затраты на установку солнечного горячего водоснабжения, руб/м^ солнечных коллекторов; С — удельная стоимость замещаемой теплоты, руб/ГДж.

При <<2 расчет экономической эффективности выполняют по действующим методическим и нормативным документам.

Для нахождения годовых и сезонных значений Опол и ^ в зависимости of площади солнечных коллекторов ^ mV ГДж - сут и вместимости бака-аккумулятора v м^/ ГДж • сут приходящейся на единицу суточной тепловой нагрузки горячего водоснабжения, можно использовать номограммы {рис. 6.9).

Упомянутые параметры определяют как

" ^опт^^норм ^ ^ ^опт^^норм ^норм " *^сут^р(-^г,в. * ■^х.в)*

(6.46)

Значок " л " означает, что величина приведена к епинице йЫ-рузки.

При невозможности найти оптимальные значения А и V площадь солнцепоглощающей поверхности рассматриваемых установок с дублирующим источником определяют по формуле

где J — часовая интенсивность солнечной радиации (плотность теплового потока) с наибольшей за период месячной работы суммарной радиацией.

Коэффициент полезного действия установки ^ подсчитывают по формуле

« = 0,8

iU[0,5(r + Г ) - Г ] вых вх о

(6.48)

? «пад J

где 0,8 — понижающий коэффициент, учитывающий влияние запыления и затененности.

Объем бака-аккумулятора v определяют по суточным графикам подогрева воды в установке и водопотребления, а при их отсутствии -в зависимости от климатического района по формуле v = (0,06 ... 0,08)а, принимая большее значение для 1У климатического района.

В качестве примера ниже выполнен расчет установки солнечного горячего водоснабжения жилого дома.

Пример 1.

Исходные данные:

наименование объекта - 50-квартирный жилой дом; место строительства — Ялта ( = 45° с.ш.);

дублирующий источник — индивидуальная котельная, с 7 да,^ = 0,7 и стоимостью вырабатываемой теплоты 12 руб/ГДж;

температура водопроводной воды - 15 °С; ¥(.в ) = о,7з;

коллекторы — одностекольные Братского завода отопительного оборудования.

Установка двухконтурная сезонного действия с принудительной циркуляцией и с использованием дублирующего источника теплоты в качестве догревателя (см. рис. 6.6, е).

Выбирают расчетный месяц — июль как месяц с наибольшей суммарной солнечной радиацией.

Находят площадь солнечных коллекторов по формуле (6.47).

Суточный расход горячей воды принимают по СНиП 2.04.01.—85. G ™ = 17 500 я/сут , (из расчета 3,5 чел. в квартире, 100 л/чел. в сутки); температура Tj. g = 50 *С.

^^шрм = ДЗ -17 500(50 -15) Лб-^ = 2,55 ГДж/сут.

Для нахождения Z «„ад ] определяют угол наклона коллекторов ^=i5° - 15° = 30°. По прил. 3 находят: пЙ таблице = 1,04 и по формуле pj^ = cos^ys II = cos^l5° = 0,93.

Пример 1.

Исходные данные:

наименование объекта — 50-квартирный жилой дом; место строительства - Ялта ( У=45°с.ш.);

дублирующий источник - индивидуальная котельная, с "иом ~ "> " стоимостью в111рабагываемой теплоты 12 руб/ГДж;

температура водопроводной воды -15 °С; /(5) = 0,73;

коллекторы — одностекольные Братского завода отопительного оборудования.

Установка двухконтурная сезонного действия с принудительной циркуляцией и с использованием дублирующего источника теплоты в качестве догревателя {см. рис. 6.6, е).

Выбирают расчетный месяц - июль как месяц с наибольшей суммарной солнечной радиацией.

Находят площадь солнечных коллекторов по формуле (6.47).

Суточный расход горячей воды принимают по СНиП 2.04.01. - 85. G^^^ = 17 500 л/сут (из расчета 3,5 чел. в квартире, 100 л/чел. в сутки); температура Tj. g = 50 Ос, e^Jp^ = 4,19-17 500(50 - 15) 10"* = 2,55 ГДж/сут.

Для нахождения Zg^^^^ j определяют угол наклона коплекторов = 45° — 15° = 30°. По прил. 3 находят: по таблицеPj= 1,04 и по формулеРр = cos^ = cos2l5 = 0,93.

Для определения по формуле (6.1) величина д^^д^ ^ составляют табл. 6.5, в которой величины Ij, 1р (интенсивность радиации), и взяты из Справочника по климату СССР.

6.5. Результаты расчета ^пдд для суточной работы в июле

Согласно табл. 6J f Чцад, j = ^"2 Вт.ч/м^ = 21,6 МДж/сут; средняя температура Тд = 25,2°С.

Вычисляем КПД установки по формуле (6.48)

? =0,8

9-8[0,5(55 + 20)-25,8]

5902

= 0,46.

Площадь определяют по формуле (6.47) А =2.56 (0,46-0,02) = 278 м2.

Подсчитывают суммарный объем баков-аккумуляюров: V= 0,08-278 = 22.3 м^,

где 0.08 — принятый удельный объем бака-аккумулятора, м^/м^.