При проектировании можно принять 6 баков типа СТД по 4 каждый. Суммарный объем F = 24 м^.

4. Опредеяяюттодовую выработку установки Ощгр По формуле (6.46) находят: А = 278/2,56 = 108,6 м^/ГДж сез.; V = 24/2,56 = 9,4 м^/гдж/сез. Согласно графику на рис. в.5 2 = 0,36.

Определяют сумму q^^^ за сезон работы установки — апрель-октябрь месяцы. Расчет сведен в табл. 6.6. Величины 1^ и для этих месяцев приведены согласно Справочнику по климату СССР, а pj и р£, взяты по прил. 3.

3^,1 qп^д = 1 096 858 Вт.ч = 3,946 ГДж. По формуле (6.43) находят:

=^пол

= 278.0,36-3,946 = 395 ГДж.

Большой объем исследований выполнен для систем со- скоростным теплообменником {см. рис. 6.6, в), которые также нашли широкое применение в практике строительства.

6.6. Результаты расчета для сезонной работы

Теплопроизводительность такой системы подсчитывают с помоиц.ю уравнения

5пол =/л/т^Г^пол - V{T^.B - То)]; 1- фактор теплообменника, определяют как

/т=[1-£о-^^шш^о/е,а-

(6.49)

(6.50)

Величина показывает, насколько снижается производительность двухконтурной гелиосистемы по сравнению с одноконтурной, в которой подогреваемая вода с тем же расходом направляется непосредственно в коллекторы.

Для вычисления относительного уменьшения производительности установки, вызванного подачей в коллекторы теплоносителя с

0.S 0,6

0.2

о 0.5 W SW^i.Vg О 0.5 10 S%/Wg О 0,5 1,0 bw^jw^

Рас 6.10. Г^1фюш зависимосп величин fR я ft, fR т отвошевия расходов воды и

1-50 м2;2-А = 100;3 -Л = 150 м2; 4 -Л = 200 м2;5-Д =i50 м2; 6-А = 300 м2

расходом JV, и температурой т^^, вместо подачи холодной воды с расходом и температурой Т^^ ^ служит выражение

т -т

р х.в

Г -Т

р вх

-1-

(6.51)

Величина Л QIQ определена экспериментально для отношения расходов vVg/Wg, изменяющихся от 0,5 до 2,5. Установлено, что при их равенстве влияние теплообменника минимально [3].

В предельном случае, при достаточно больших площадях коллекторов и теплообменника, максимально возможное количество тепла, выработанного установкой при данных метеоусловиях, находят из выражения

Опи1х = «в<Гр-Гх.в).

(6.52)

а отношение = О/Ощах определит эффективность данного технического решения (так называемый "фактор эффективности системы"). Можно получить несколько записей для его нахождения

(6.53)

Графики величин и их произведения, приведенные на рис. 6.10, объясняют характер изменения производительности системы зависимости от расходов теплоносителя и воды.

При < iVg, /j = 1, но fg является малой величиной, т.е. причиной малой производительности является не наличие теплообменника, а малый расход теплоносителя через гелиоприемники.

При > расход через циркуляционный контур достаточный ifR^l), но начинает сказываться влияние теплообменника (/^ <1).

РНС 6.11. Графики -Кк/Кю(б)

е опт Ч ^^Щмн от комплекса С

Оптимальным является равенство расходов теплоносителя и воды, при котором, как следует из графика и уравнения (6.53), обеспечивается максимальное значение 1^ все остальные соотношения расходов приведут к снижению эффективности системы.

При работе по такой схеме подогрев воды в теплообменнике и теплоносителя в коллекторах может осуществляться либо до заданной температуры с переменными расходами, либо с заданными расходами и переменной температурой. Их различное сочетание позволяет организовать работу в одном из четырех режимов, однако оптимальными будут только те варианты, в которых расходы теплоносителя геолио-контура и воды равны. При этом выражение для имеет вид

можно продифференцировав, определить оптимальное значение ntu^nj, при котором суммарная стоимость коллекторов и теплообменника минимальна, т.е. Сд + С^^ = С^^^^^. Для этого, вычислив „о плотности теплового потока солнечной радиации, соответствующей заданному уровню надежности, находят /(.. Подставляя ntu^j в (6.54), найдем

^ опт-

Для нахождения по е и ntu^j оптимальных величин а и

необходимо соотнести их через требуемую теплопроизводительность системы с расходом в контурах;

W7 =

норм

/ (Г - г )

с р Х.В.

(6.56)

Зная Cqjjj, f(., UjU?,определяют Agjji, а также f^^.

На основании изложенных зависимостей составлены алгоритм и программа для расчета производительности гелиосистемы, работающей По такой схеме с постоянной температурой отбора подогреваемой воды и переменными расходами.

Результаты расчета производительности системы в эксплуатационном режиме приведены в габл. 6.7.

6.7. Результаты расчетных исследований

(6.54)

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Сезон

0,57

0,591

0,633

0,574

0,448

2,81L

0,599

0,62

0,7

0,679

0,574

3,172

0,23

0,247

0,293

0,264

0,176

1,215

0,243 0,285 0,402 0,385 0,281 1,592

0,568 0,646 0,739 0,663 0,447 0,617

0,584

0,692

0,935

0,829

0,68

0,756

Графики, описываюшдю уравнение (6.54) для различных значений NTV и vVq/oa, приведены рис. d.ll. Они позволяют определить сочетания величин а и Fj,„, обеспечивающих требуемую величину у^..

Выбор одного сочетания из множества подходяшд1х определяется либо заданием одной из этих величин, либо минимальной стоимостью системы.

Найдя величину а из (6.54)

А--— ln(Гc^^ntu-l),

(6.55)

При проведении расчетов без использования ЭВМ в качестве расчетных для установок без дублера принимают данные месяца с наименьшей суммарной солнечной радиацией за период работы.

Площадь солнцепоглощающей поверхности коллекторов установки без дублеров определяют по формуле

A = G,

cyT/f«i>

(6.57)

■ где - суточный расход горячей воды в системе горячего водоснабжения, кг (принимается по СНиП 2.04.01-85);^] - часовая производительность установки, отнесенная к 1 м2 поверхности солнечного коллектора, кг/м2; j - расчетные часы работы установки.

При неравномерном потреблении горячей воды по месяцам в установках без дублеров расчет площади солнечных коллекторов следует выполнять по суточному расходу горячей воды каждого месяца и принимать наибольшую из полученных площадей.

Часовая производительность установки gj, определяется по формуле

0,86ц/_

(6.58)

ВХ"^ р ВЫХ

где и - приведенный коэффициент теплопередачи солнечного коллектора, Bi/(m^.°C); Г^^^, ■^вых - температура теплоносителя соответственно на входе и выходе солнечного коллектора, °С.

Температура на выходе

■^вых ^гл * ^ где Т. g — требуемая температура горячей воды.

Температура на входе

^вх = ^х.В*5 0с,

где g — температура холодной воды.

(6.59)

(6.60)

В одноконтурных системах т^,^ = т^^; т^^^ » т^.^. Равновесную температуру каждого часа т определяют по формуле (6.17):

^р=««п.д,/^+Г„.

Необходимо выполнить расчет системы солнечного горячего водоснабжежш сезонного действия, обслуживающей спальный корпус базы отдыха на 300 мест в Ялте.

Коллекторы — одностекольные Братского завода отопительного оборудования, ориента- ] ция — 30° на юго-восток, температура холодной воды Г^^ ^ = 15 °С.

В соответствии с прил. 2 — система сезонная без дублирования. В качестве расчетного месяца выбран октябрь. Расчет ведут п6 ясному дню. Температуру наружного воздуха и интенсивность (плотность) поглощенного теплового потока солнечной радиации для этого месяца берут из Справочника по климату СССР для южной ориентации (табл. 6.8).

Для расчета площади коллекторов находят по СНиП 2.04.01—85 нагрузку горячего водоснабжения: 0,у^ = 70 л/(чел. г сут) 300 = 21 ООО кг/сут. Для умывальников и душей используют воду температурой 45 °С.

Величину определяют по формуле (6.17), gj - по формуле (6.58), в которой Т^^^ ■■

= 45 + 5 = 50 "С. а Гд,^= 15 + 5 = 20 "С.

6.8. Расчетные данные для системы солнечного г(Ч)ячего водосвабжевия

Итого, удельная выработка за день составляет 62 кгДм^.сут). Потребную площадь находят по формуле (6.57): а = 21 000/62 = 388 м^.

С учетом ориентации это значение необходимо увеличить ва 10 % (см. гл. 6.1): а = 388 «1,1 = 427 м^.

Для расчета систем с естественной циркуляцией существуют два различных метода моделирования. Первый состоит в определении массового расхода воды на основании расчета перепада давления в системе с учетом или без учета фактических распределений температур (и плотностей) в теплообменнике и баке-аккумуляторе. Второй предполагает более простую модель процесса, в которой принимается постоянное повышение температуры воды в коллекторе, например, на 10 ^С, и определяется расход воды, соответствуюшд1Й данному перепаду Д г. В книге [1] приведено соответствующее выражение:

и

р1п {l - и(Г,.з - Г^.з)/[дпогп - С^(Гвх - ^о)]}

(6.61)

Раскладывая знаменатель в ряд с учетом единиц измерения входящих величин, можно получить следующую приближенную формулу для инженерных расчетов часовой производительности установки с естественной циркуляцией теплоносителя, по которой в соответствии с (6.61) определяют и потребную площадь коллекторов:

0,8б[ В q -u(T . - г )] _naflj Bx,j o,i

l + 5U/[9g -U(T . - Г )] пад вх, ] о, j

(6.62)

В одноконтурных установках температуру на входе т^,^^ ^ определяют по формуле

Vi=Vi-i^iV»

(6.63)