| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Главная страница » Энциклопедия строителя содержание: [стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] страница - 23 Таблкаа 8. Коэффициенты а и 6 для основных типов КСЭ
Примечание. НПК — неселектнвный плоский коллектор: СПК —Се» лективный плоский коллектор; 1—2 — число слоев остекления; т)^ — эффективный оптический КПД; Л ^—эффективный коэффициент теплопотерь КСЭ, Вт/(м2.°С). В КСЭ. Так, при годовом суммарном поступлении сол--иечной энергии на плоскость КСЭ 4060 МДж/м^ (в том числе 1880 МДж/м^ диффузного солнечного излучения) на широте 47° с. ш. годовая теплопроизводительность <7к" КСЭ с т1о =0,73 и Кк =4,5Вт/(м2-К) и углом наклона 3 = 50° изменяется в зависимости от температуры теплоносителя на входе в КСЭ Т-ц следующим образом: "С........... 20 20 30 40 ^ ^ 9^", МДж/м?........ 2750 2320 1970 1650 1380 1150 Теплопроизводительность солнечной установки, т. е. то количество полезной теплоты, которая поступает к потребителю за определенный период времени (час, день,Щ месяц, год), меньше теплопроизводительности солнечного коллектора на величину тепловых потерь в трубопро--водах, соединяющих коллектор с тепловым аккумулято-; ром, в нем самом, в теплообменниках в контуре коллек-; тора и теплового потребителя. Эти теплопотери определяются тремя величинами—коэффициентом теплопотерь (теплопередачи от теплоносителя к окружающей среде) и площадью поверхности трубопроводов, теплового аккумулятора и т. п., а также разностью температур теплоносителя и окружающей среды (как правило, наружного воздуха). На коэффициент теплопотерь сильное влияние оказывают толщина и коэффициент теплопроводности теплоизоляции. Поэтому для снижения теплопотерь все нагретые поверхности должны быть тщательно теплоизолированы. В частности, теплопотери трубопроводов рассчитываются по формуле ^пот где Кпот —коэффициент теплопотерь трубопровода, Вт/(м2.°С); Лтр — площадь поверхности трубопровода, м^; Тт и Го.с — температура теплоносителя и окружающей среды соответственно, °С. Солнечные водонагревательные установки за год дают 250—350 кВт-ч/м2 полезной энергии в умеренном кли-цате и 600—700 кВт-ч/м^ в жарком климате. Приближенный расчет систем солнечного теплоснабжения. Для предварительного расчета систем теплоснаб-жетя с использованием солнечной энергии можно рекомендовать графический метод зависимости степени замещения (доли солнечной энергии в покрытии тепловой нагрузки) / от безразмерного параметра Величины Ек (поступление солнечной энергии на поверхность КСЭ) и Qh (тепловая нагрузка) относятся к расчетному периоду: для систем горячего водоснабжения круглогодичного или сезонного действия — 1 год или летний сезон, а для систем отопления — каждый месяц отопительного периода. Зависимости / от 0 представлены на рис. 69, а п б для систем солнечного отопления и горячего водоснабжения. При построении зависимостей приняты следующие допущения: 1) в качестве базового варианта принят плоский КСЭ с двухслойным остеклением 11о=0,73 и Як =4,6 Вт/(м2. К), а Кк/Цо ^ =6,3 Вт/(м^-К) с оптимальным углом наклона КСЭ р -к горизонту и юл^ной ориентацией; 2) удельный объем водяного аккумулятора теплоты равен 0,05 м^/м^. В случае применения КСЭ, имеющих другое значение отношения Кк/цо, необходимо внести соответствующие поправки в результат расчета. Рекомендуется принимать следующие ориентировочные значения коэффициента пересчета количества солнечной энергии с горизонтальной плоскости на поверхность КСЭ с оптимальным углом наклона р к горизонту: R=l,4: для гелиосистем отопления (р = ф-Ь15°); 7? = 1,05 для сезонных систем горячего водоснабжения {§=ц>— — 15°) и R=l,l для систем круглогодичного действия (Р=Ф). Для гелиосистем отопления пользоваться графиком на рис. 69, б следует только на месячной основе. С помощью этих зависимостей можно определить годовое f 0,8 0,6 0,4 0,2 1 0,6 0,6 0,4 0,2
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 В J Т~ 5 б б) 7 0 Рис. 69. График для приближенного расчета активных систем горячего водоснабжения (а) и отопления (б) значение /год при заданной площади поверхности КСЭ А, или наоборот — площадь поверхности КСЭ А, обеспечивающую заданное значение /год-Последовательность решения первой задачи: для расчетного периода (год, сезон, месяц) определяются значения Q„ и Ек, рассчитывается параметр 0 и графически определяется /. Затем рассчитываются годовые (месяч- ные) количества энергии, даваемой солнечной установкой и дополнительным источником энергии: Qc-fQu, <3д = (1-/)(3п- Обратная задача — определение площади поверхности КСЭ, требуемой для обеспечения заданной доли f,— также может быть решена с помощью этого весьма приближенного метода: A = QQJE,. Пример 8. Рассчитать солнечную водонагревательную установку круглогодичного действия в г. Кишиневе (ф = 47° с. ш. . Суточное потребление горячей воды Vr.b=5 м7день, температура горячей воды 45 X, а холодной 15 "С. Годовая доля солнечной энергии в покрытии тепловой нагрузки f=0,5. Найти площадь поверхности КСЭ А, объем аккумулятора V и годовую экономию топлива В прн Т1тг=0,6. Годовая тепловая нагрузка ^г.вРСр(г.в-^ = = 365-5-103-4,19 (45— 10) = 268 ГДж. По табл. П1 находим годовой приход солнечной энергии на горизонтальную поверхность: £=4,72 ГДж/м^, Коэффициент пересчета солнечной радиации ^?=1,1, и, следовательно, годовой поток солнечной энергии на плоскость КСЭ Ek = RE=5,2 ГДж/м^. По рис. 69, а находим 9 = 0,843. Площадь поверхности КСЭ Л = 0,843-268 ; 5,2=43,5 м*. Объем водяного аккумулятора теплоты V=0,07A=3,05 м^ Годовая экономия топлива с теплотой сгорания Qt=29,33 Д1Дж/кг S = /Qh/(QtT1tj,) = 0,5-268 ООО: (29,33-0,6) = 7615 кг. Номограмма для определения площади поверхности солнечного коллектора Л и объема бака-аккумулятора V установки горячего водоснабжения показана на рис. 70. Исходными данными для расчета служат: число жителей N, норма суточного расхода горячей воды а (л/чел), степень замещения тепловой нагрузки Горячего водоснабжения f (среднегодовое значение — от 0,3 до 0,7 и сезонное — 1 для установок, эксплуатируемых с апреля по сентябрь илн с мая по август включительно) и годовое количество поступающей солнечной Энергии Е (кВт-ч/м^), В установке используется стандартный солнечный коллектор с двухслойным остеклением, имеющий оптимальный угол наклона к горизонту (на 10° меньше широты местности) и южную ориентацию. По номограмме в соответствии со стрелками определяются площадь коллектора Л и объем бака-аккумулятора горячей воды V. Пример 9. Определить площадь поверхности солнечного коллектора и объем бака-аккумулятора для солнечной водонагревательной установки для семьи нз 5 чел. в районе с годовым приходом солнечной энергип £=1370 кВт-ч/м^ Степень замещения /=1 за период май — август, а норма расхода горячей воды иа 1 чел. 75 л/день. По номограмме получаем площадь поверхности коллектора Л = •=7,2 м^ и объем бака-аккумулятора К=510 л. г f^i Рис. 70. Номограмма для расчета солнечных водонагревательных установок. Годовое поступление солнечной энергии на горизонтальную поверхность (кВт-ч/м2): / — 1610; 2— 1490; 3— 1370; 4^ 1230 ; 5-1J60; б—ЮЗО; 7-920 Экономическую оценку (руб/ГДж) целесообразности применения системы солнечного теплоснабжения можно дать путем сравнения стоимости 1 ГДж тепловой энергии, отпущенной солнечной Сс и топливной Ст системами теплоснабжения. Должно выполняться условие Сс<Ст, я Сс определяется по формуле где Кс — капитальные затраты на систему солнечного теплоснабжения, руб.; Сз — годовые эксплуатационные затраты (электроэнергия, ремонт и обслуживание, зарплата), руб/год;—годовая тепло- вая нагрузка, ГДж; £„ —коэффициент эффектнвностн капитальных вложений. Капитальные затраты (руб.) на гелиосистему теплоснабжения /Cc=(C„-fCo6)A + Ca„K, где Ск—удельная стоимость коллектора солнечной энергии, руб/м^; Сак — удельная стоимость аккумулятора теплоты, руб/м^; V—объем аккумулятора теплоты, м; Соб — стоимость вспомогательного оборудования, трубопроводов, регулирующей арматуры, системы КИП и А и т. п., отнесенная к 1 площади КСЭ, руб/м^; А — площадь поверхности КСЭ, м^. Ориентировочная сметная стоимость строительства гелноснстемы Кс = К^цА, где К5.д= 150-^250 руб. на 1 м^ площади поверхности КСЭ. Годовой экономический эффект от использования солнечной энергии J,дg стоимость 1 ГДж тепловой энергии от традиционного источника теплоснабжения, руб. Срок окупаемости гелиоустановки определяется отношением капиталовложений к годоиому экономическому эффекту: Ток= Следует иметь в виду, что наряду с экономней топлива при использовании солнечной энергии важное значение имеют также такие аспекты, как уменьшение загрязнения окружающей среды, сохранение топливных ресурсов, улучшение социальных условий. Расчет галечного аккумулятора теплоты. В системах солнечного отопления с воздушным коллектором используется 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 систем. В слу« чае пассивной системы с гелиотеплицей основное количество уловленной солнечной энергии аккумулируется в самой теплице, и не более 7з всей получаемой за день полезной солнечной энергии должно аккумулироваться в галечном аккумуляторе теплоты. При большем количестве аккумулируе.мой теплоты требуется увеличение расхода воздуха, а это может привести к нежелательным колебаниям температуры в гелиотеплице. Объем галечного акк,умулятора теплоты равен произведению площади поперечного сечения /ак аккумулятора на его длину / в направлении движения потока воздуха: ^ак=/ак/. Скорость воздуха (м/с), отнесенная к полному сечению аккумулятора, определяется по формуле где т — массовый расход воздуха, кг/с; р — плотность воздуха при температуре на входе в аккумулятор, кг/м^; faK — площадь поперечного сечения аккумулятора, м^. ■ Объемная теплоемкость, Дж/(мЗ-°С), галечного аккумулятора равна Сак = с^рЛ1 —е), где Ст — удельная теплоемкость твердых частиц (гальки), Дж/(кг-°С); Рт — плотность твердых частиц, кг/м^; е—порозность слоя частиц. На рис. 71 показана зависимость между основными характеристиками галечного аккумулятора: диаметром Частиц d (мм), скоростью потока воздуха W (м/с), содержание: [стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
© ЗАО "ЛэндМэн" |