Реферат: Расчет долгосрочных характеристик системы солнечного теплоснабжения

--PAGE_BREAK--

1 Определение тепловых нагрузок системы


Месячная тепловая нагрузка системы отопления, Вт, определяется по формуле

<img width=«143» height=«25» src=«ref-2_1864338236-280.coolpic» v:shapes="_x0000_i1025">                                                              (1.1)

где<img width=«19» height=«25» src=«ref-2_1864338516-97.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026"> — удельная отопительная характеристика  здания, Вт/м2 (табл.2.1.1 [1]);

<img width=«16» height=«18» src=«ref-2_1864338613-175.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">  — поправочный коэффициент (табл.2.1.2 [1]);

<img width=«13» height=«24» src=«ref-2_1864338788-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">  — температура внутри здания, оС;

<img width=«19» height=«24» src=«ref-2_1864338879-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">  — среднемесячная температура наружного воздуха, оС;

<img width=«205» height=«48» src=«ref-2_1864338979-482.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030">,                                                      (1.2)

<img width=«329» height=«41» src=«ref-2_1864339461-731.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">.

Поправочный коэффициент <img width=«16» height=«18» src=«ref-2_1864338613-175.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032"> :

<img width=«187» height=«49» src=«ref-2_1864340367-444.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">,                                                      (1.3)

<img width=«257» height=«44» src=«ref-2_1864340811-556.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">.

Месячная тепловая нагрузка системы отопления для января составит:

<img width=«41» height=«24» src=«ref-2_1864341367-134.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">0,50•1,75•1380(20,00-3,90)=1207,5•16,1=19440,75 Вт.

Для остальных месяцев аналогично, результат приведен в таблице1.1.

Месячное потребление тепловой энергии на отопление, Дж/мес :

Qот.м= Qот•nс ,                                                                                                            (1.4)

где nс– число секунд в месяце.

Месячное потребление тепловой энергии на отопление в январе :

Qот.м= 19440,75•2678400=52,07 ГДж.

Для остальных месяцев аналогично, результат приведен в таблице1.1.

Нагрузка горячего водоснабжения, Вт, определяется по формуле:

<img width=«151» height=«25» src=«ref-2_1864341501-399.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036">                                                               (1.4)

где <img width=«24» height=«24» src=«ref-2_1864341900-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">  — удельный расход воды на одного человека,  <img width=«24» height=«24» src=«ref-2_1864341900-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">=0,0005кг/(с•чел);

<img width=«23» height=«24» src=«ref-2_1864342124-102.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">  — количество человек, чел;

<img width=«19» height=«25» src=«ref-2_1864342226-97.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">  — удельная теплоемкость воды, <img width=«19» height=«25» src=«ref-2_1864342226-97.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041"> = 4186 Дж/(кг0С);

<img width=«17» height=«24» src=«ref-2_1864342420-99.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">  — температура горячей воды,<img width=«17» height=«24» src=«ref-2_1864342420-99.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">= 600С;

<img width=«19» height=«24» src=«ref-2_1864342618-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044"> — температура холодной воды, летом<img width=«19» height=«24» src=«ref-2_1864342618-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">=150С, зимой<img width=«19» height=«24» src=«ref-2_1864342618-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">=50С.

Нагрузка горячего водоснабжения для января

<img width=«85» height=«24» src=«ref-2_1864342918-203.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">•7•4186(60-5) = 805,81 Вт.

 Для остальных месяцев аналогично, результат приведен в таблице1.1.

Месячное потребление тепловой энергии на горячее водоснабжение, Дж/мес определяется по формуле:

<img width=«83» height=«24» src=«ref-2_1864343121-198.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">.                                                                      (1.5)

Месячное потребление тепловой энергии на горячее водоснабжение в январе:

<img width=«92» height=«24» src=«ref-2_1864343319-212.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">•2678400=2,16 ГДж/мес.

Для остальных месяцев аналогично, результат приведен в таблице1.1.

Полное месячное потребление тепловой энергии, Дж/мес:

<img width=«116» height=«24» src=«ref-2_1864343531-240.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">.                                                                  (1.6)

Полное месячное потребление тепловой энергии в январе:

<img width=«239» height=«24» src=«ref-2_1864343771-407.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051"> .

Для остальных месяцев аналогично, результат приведен в таблице1.1.
Таблица 1.1 – Нагрузки системы солнечного теплоснабжения.

месяц

tнр,˚С

nc, сек.



Qот, Вт.



Qот.м., ГДж.

Qгв.,

 Вт

Qгв.м., ГДж.

Qм.,

ГДж.

январь

3,90

2678400

19396,314

52,07

805,81

2,16

54,23

февраль

4,10

2419200

19155,366

46,45

805,81

1,95

48,40

март

6,3

2678400

16504,938

44,31

805,81

2,16

46,47

апрель

11,20

2592000





659,30

1,71

1,71

май

17,70

2678400





659,30

1,77

1,77

июнь

22,60

2592000





659,30

1,71

1,71

июль

25,70

2678400





659,30

1,77

1,77

август

25,70

2678400





659,30

1,77

1,77

сентябрь

21,80

2592000





659,30

1,71

1,71

октябрь

16,60

2678400





659,30

1,77

1,77

ноябрь

11,10

2592000





659,30

1,71

1,71

декабрь

6,80

2678400

15902,568

42,69

805,81

2,16

44,85


2 Определение параметров солнечного коллектора

Эффективность коллектора определяется по формуле

<img width=«232» height=«47» src=«ref-2_1864344178-709.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">                                            (2.1)

где <img width=«20» height=«23» src=«ref-2_1864344887-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">  — полезная энергия, отводимая из коллектора, Вт;

А – площадь коллектора, м2;

<img width=«21» height=«25» src=«ref-2_1864344993-159.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">  — коэффициент отвода тепла из коллектора;

<img width=«20» height=«25» src=«ref-2_1864345152-155.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">  — площадь потока суммарной солнечной радиации в плоскости коллектора, Вт/ м2;

<img width=«13» height=«15» src=«ref-2_1864345307-85.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">  — пропускательная способность прозрачных покрытий по отношению к солнечному излучению;

<img width=«16» height=«15» src=«ref-2_1864345392-88.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">  — проницательная способность пластины по отношению к солнечному излучению;

<img width=«20» height=«23» src=«ref-2_1864345480-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">  — полный коэффициент тепловых потерь коллектора, Вт/( м2•˚С);

<img width=«21» height=«23» src=«ref-2_1864345586-104.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059">  — температура жидкости на входе в коллектор, ˚С;

<img width=«19» height=«25» src=«ref-2_1864345690-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">  — температура окружающей среды, ˚С.

При условии <img width=«20» height=«23» src=«ref-2_1864345480-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061"> = constзависимость коллектора  от параметра <img width=«55» height=«47» src=«ref-2_1864345899-201.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062"> линейна, причем  угловой коэффициент  прямой равен  — <img width=«21» height=«25» src=«ref-2_1864344993-159.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063"><img width=«20» height=«23» src=«ref-2_1864345480-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064">, а координата точки пересечения  с вертикальной осью составляет <img width=«55» height=«24» src=«ref-2_1864346365-260.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065">.

Для коллектора  КМЗ(нерж. сталь)   в  соответствии с рис.2.2.1 [1]

<img width=«55» height=«24» src=«ref-2_1864346365-260.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066"> = 0,78. Угловой коэффициент прямой есть тангенс её угла наклона, тогда  — <img width=«21» height=«25» src=«ref-2_1864344993-159.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067"><img width=«20» height=«23» src=«ref-2_1864345480-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068"> = tgα,

 -<img width=«21» height=«25» src=«ref-2_1864344993-159.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069"><img width=«20» height=«23» src=«ref-2_1864345480-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">=<img width=«77» height=«44» src=«ref-2_1864347415-260.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071"> = 4,6.
3 Определение прихода солнечной радиации

Среднемесячный дневной приход суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность <img width=«23» height=«23» src=«ref-2_1864347675-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">  равен:

<img width=«61» height=«23» src=«ref-2_1864347784-157.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">,                                                                             (3.1)

где E  — среднемесячный дневной приход суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность;

R– отношение среднемесячных дневных приходов суммарной радиации  на наклонную и горизонтальную поверхности.

<img width=«285» height=«45» src=«ref-2_1864347941-667.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074">                                                    (3.2)

где <img width=«20» height=«24» src=«ref-2_1864348608-104.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075">  — среднемесячный дневной приход диффузной радиации на горизонтальную поверхность;

<img width=«20» height=«24» src=«ref-2_1864348712-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">  -  отношение среднемесячных дневных приходов прямой радиации на наклонную и горизонтальную поверхности;

β– угол наклона коллектора к горизонту;

ρ– отражательная способность земли.

<img width=«253» height=«41» src=«ref-2_1864348815-513.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">,                                                        (3.3)

где <img width=«24» height=«24» src=«ref-2_1864349328-111.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">  — показатель облачности.

<img width=«63» height=«45» src=«ref-2_1864349439-207.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">,                                                                        (3.4)

где <img width=«21» height=«24» src=«ref-2_1864349646-104.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080"> — среднемесячный приход солнечной радиации на горизонтальную поверхность за пределами земной атмосферы (табл.2.3.1 [1]).

<img width=«191» height=«47» src=«ref-2_1864349750-466.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081">.                                                              (3.5)

Для января

<img width=«315» height=«41» src=«ref-2_1864350216-794.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082">.

<img width=«121» height=«44» src=«ref-2_1864351010-329.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083">.

<img width=«353» height=«41» src=«ref-2_1864351339-639.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084">.

Для остальных месяцев аналогично, результаты приведены в таблице 3.1.

<img width=«20» height=«24» src=«ref-2_1864348712-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085"> определяем по номограмме рис.2.3.2[1]. Для января  <img width=«20» height=«24» src=«ref-2_1864348712-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086"> = 2,26.

 Отношение среднемесячных дневных приходов суммарной радиации  на наклонную и горизонтальную поверхности составит

<img width=«411» height=«41» src=«ref-2_1864352184-772.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087">.

Среднемесячный дневной приход суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность  в январе составит

<img width=«23» height=«23» src=«ref-2_1864347675-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088"> = 5,42•1,60=8,67 МДж/м2.

Для остальных месяцев аналогично, результаты приведены в    таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Среднемесячный дневной приход солнечной радиации на наклонную поверхность.

месяц

<img width=«51» height=«67» src=«ref-2_1864353065-276.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089">

<img width=«24» height=«24» src=«ref-2_1864349328-111.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090">

<img width=«24» height=«41» src=«ref-2_1864353452-138.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091">

<img width=«20» height=«24» src=«ref-2_1864348712-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092">

R

<img width=«51» height=«69» src=«ref-2_1864353693-288.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093">

январь

5,42

0,37

0,50

2,26

1,60

8,67

февраль

7,93

0,39

0,47

1,85

1,42

11,27

март

12,58

0,46

0,40

1,40

1,22

15,33

апрель

18,43

0,54

0,34

1,19

1,11

20,51

май

23,94

0,61

0,28

0,91

0,93

22,21

июнь

26,80

0,65

0,25

0,81

0,85

22,89

июль

25,42

0,63

0,27

0,81

0,86

21,74

август

23,10

0,64

0,26

1,09

1,06

24,55

сентябрь

16,77

0,57

0,32

1,31

1,20

20,15

октябрь

10,68

0,48

0,38

1,68

1,40

14,95

ноябрь

6,43

0,40

0,47

2,18

1,60

10,30

декабрь

5,00

0,37

0,50

2,43

1,69

8,44



4. Определение влияния ориентации коллектора

В зависимости от ориентации коллектора и времени года среднемесячные значения пропускательной и поглощательной способности могут быть значительно меньше, чем при нормальном падении излучения.

<img width=«447» height=«48» src=«ref-2_1864353981-1183.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094">    продолжение
--PAGE_BREAK--