Контакты
Днепропетровск, ул.Чичерина, 74

+38 (056) 788-67-80
+38 (098) 032-04-62
+38 (099) 212-09-88


e-mail: konst.o.a@gmail.com
            
www.myfort.com.ua

 

Инструментарий для расчета гелиосистем - Форум

Страница 1 из 11
Форум » Форум по альтернативной энергетике » Форум по гелиосистемам, расчет гелиосистем » Инструментарий для расчета гелиосистем
Инструментарий для расчета гелиосистем
Дата: Понедельник, 09.08.2010, 08:27
Добавил: Администраторы
Сообщений: 58
Репутация: 0
Методика определения площади солнечных коллекторов
Для расчёта площади солнечного коллектора необходимо первым делом определится с количеством тепла необходимого для системы, после чего, проводится расчёт количества трубок вакуумного солнечного коллектора.
Приведём примерный порядок расчёта на примере системы горячего водоснабжения.
Подсчитаем количество тепла необходимого для обеспечения семьи из 4 человек горячей водой.
Шаг 1.
Определимся с обьёмом ёмкостного нагревателя и температурным перепадом(разницей температуры воды на входе и выходе).
Семья - 4 человека.
Два взрослых и два ребенка.
По эмпирическим данным на среднего человека расходуется в день 50 литров воды. Суммарный объем емкостного нагревателя надо рассчитывать из расчета 1,5…2 суточной потребности.
Соответственно (50*4) х 1,5=300л
Средняя температура входящей воды = 15°С. Она должна быть нагрета до 50°С. 50-15=35°С.
Шаг 2.
Количество энергии необходимой для нагревания этого количества воды.
Учитываем, что для нагрева одного литра воды на один градус надо затратить энергию равную 1 Ккал.
300л x 35°C = 10500 ккал.
Для перевода данной энергии в Квт*ч воспользуемся следующей формулой
10500 / 859.8 = 12.21 кВт*ч (1кВт*ч = 859.8 Ккал)
Шаг 3.
Определимся с количеством энергии, которое может поглощаться и преобразовываться в тепло солнечными коллекторами Ataba.
Рассмотрим вариант расположения солнечной установке в городе Севастополе.
Значение солнечной радиации можно посмотреть в таблице №1.

В июле солнечная энергия на 1 м2 состовляет 7,26Квт*ч*м2/день, а в феврале 2,04Квт*ч*м2/день.
Солнечный коллектор Ataba способен поглощать до 80% энергии солнца
7,26 x 0,8 значение передачи поглощенной энергии вакуумными трубками Ataba = 5,81 Квт*ч /день площади поглощения коллектора для июля.
2,04 x 0,8 значение передачи поглощенной энергии вакуумными трубками Ataba = 1,63 Квт*ч /день площади поглощения коллектора для февраля.
Площадь поглощения вакуумной трубки диаметром 58 и длиной 1800 мм составляет 0,08 м2. Соответственно несложно подсчитать, что одна трубка способна получать и передавать солнечное тепло в размере 0,465Квт*ч и 0,130Квт*ч соответственно в июле и феврале.

Шаг 4.
Определяем необходимое число трубок.
Используя значение, вычисленное выше, определяем количество трубок, которое надо установить.
Энергия, которую необходимо затратить на нагрев нужного количества воды составляет 12,21 кВт*ч.
Энергия, которую может передать одна вакуумная трубка, в зависимости от месяца составляет 0,465Квт*ч и 0,130Квт*ч для июля и февраля соответственно.
Июль - 12,21 / 0,465 = 26трубок.
Февраль - 12,21 / 0,130= 94трубки.

Подсчитав, количество трубок в составе коллекторов, мы видим, что в зависимости от месяца использования для приготовления нужного количества воды, количество трубок может существенно отличаться.
В данном случае вариант - чем больше, тем лучше, не подходит. Зимой мы получим необходимое количество тепла, но летом столкнемся с очень существенной проблемой – утилизацией избыточного тепла. Солнце невозможно выключить или включить , поэтому оно будет постоянно нагревать воду в вашем баке . В конечном итоге вода в баке-аккумуляторе закипит, а это может привести к выходу из строя оборудования. Можно осуществить сброс горячей воды в канализацию и набор в бак холодной воды для дальнейшего нагрева, но целесообразно ли такое использование солнечных коллекторов?
К проектированию солнечных коллекторов необходимо подходить также взвешено, как и к любому строительству – не продумаешь концепцию строительства не построишь функциональное здание , не сделаешь надежный фундамент не сможешь выстроить многоэтажный дом.
Применение солнечных коллекторов направлено, прежде всего на экономию денег клиента, а во вторую на экономию природных ресурсов. Поэтому необходимо использовать то количество солнечных коллекторов, которое экономически целесообразно. В данном случае, ставилась задача обеспечить горячей водой семью из 4 человек. Правильным решением будет считаться подбор количества трубок коллектора в зависимости от месяца в котором максимальная солнечная эффективность. То - есть для семьи из четырех человек в городе Севастополе необходим бак-накопитель на 300 литров и солнечный коллектор из 26 трубок.
В данном случае мы решали простейшую задачу с использованием солнечной энергии для приготовления горячей воды для семьи из 4 человек. Немного более сложной является задача использования солнечной энергии для обогрева бассейнов.
Теплопотребление бассейна зависит от его типа (крытый или открытый), способа укрытия и положения. На теплопотребление открытых плава¬тельных бассейнов влияют колебания температуры атмосферного воздуха, изменения облачности, теплоизоляция плавательного бассейна и трпилемая температура воды бассейна. Для крытых бассейнов теплопотребле¬ние определяется вентиляцией, влаж¬ностью и температурой воздуха и тре¬буемой температурой воды бассейна. Для поддержания температуры воды закрытого бассейна (но не для ее нагрева), в зависимости от типа трпилется энергия эквивалентная 0,1…0,3 КВт /м2. Возьмем вариант при котором на поддержание температуры расходуется 0,2 КВт*ч/м2. Имеется бассейн, «зеркало которого составляет 50 м2.
Существует несколько решений данной задачи:
- солнечные коллекторы передают свою тепловую энергию непосредственно теплообменнику бассейна. Теплопередача происходит при солнечном времени суток. В случае недостатка вырабатываемого тепла солнечными коллекторами подключается дублер-нагреватель ( газовый, электрический или твердотопливный котел).
- устанавливается двойной, по сравнению с первым вариантом, массив солнечных коллекторов. Тепло солнечного коллектора избыточное в светлое время суток запасается в бак аккумулятор. В дальнейшем с помощью теплообменника бак-аккумулятор отдает свое тепло воде бассейна.
Оба варианта имеют право на жизнь. В каждом случае надо рассматривать ситуацию индивидуально.
Вернемся к варианту просчета.
Ежечасно для поддержания заданной температуры бассейна затрачивается 0,2*50=10КВт*ч энергии. То есть за сутки на поддержание температуры тратится 240 КВт*ч энергии .
Если мы хотим использовать энергию солнечных коллекторов только в светлое время суток, то мы должны набрать массив коллекторов, который обеспечит нас теплом солнечной радиации в течении светового дня. То есть 80 Квт*ч. Из предыдущего расчета берем теплотворную способность одной трубки 0,465Квт*ч/трубка/день. Просчитываем необходимое количество трубок
Количество трубок =80/ 0,465= 172 трубки.
Если мы хотим решить проблему поддержания температуры бассейна и ночью с помощью тепла, выработанного солнечными коллекторами, то мы должны полную мощность потребляемую на обогрев поделить на теплотворную способность одной трубки.
Количество трубок =240/0,465 = 516 трубок.
Во второй схеме добавляется бак большой емкости аккумулирующий тело солнца и через теплообменник отдающий его воде в бассейне.

В случае если клиент отапливал бассейн электрическим нагревателем , то при современных тарифах ( при превышении лимита 600Квт*ч в месяц действует тариф 1грн = 1Квт*ч), он на обогрев бассейна затратит
Сумму равную 365*1*240=87600грн.
В случае если клиент отапливал бассейн газовым проточным нагревателем , то при современных тарифах ( при превышении лимита кубов в месяц действует тариф 1грн = 1м3), он на обогрев бассейна затратит
Сумму равную 365*1*240=87600грн.

В таблице приведено ориентировочное количество вакуумных труб, которое необходимо для подогрева бассейна различного объема.

Расчет необходимого количества трубок производился для закрытых бассейнов с учетом круглогодичного использования, поэтому использовались усредненные показатели притока солнечной радиации для г. Киева (3.1 кВт/м2), без учета стартового нагрева. Таким образом, с мая по август система вакуумных коллекторов обеспечивает 100% покрытия нагрузки бассейна. В остальное время процент покрытия уменьшается и необходимо использовать дополнительный источник тепловой энергии.
Для открытых бассейнов принимался период эксплуатации с мая по сентябрь. Средний показатель притока солнечной радиации за этот период 4,7 кВт/м2. Расчет производился для хорошо защищенного от ветра места, с учетом естественного базового нагрева. За этот период система покрывает 100% необходимой мощности.
Подсчитав необходимое количество термотрубок, можно переходить к приобретению и установке системы солнечных коллекторов.

Прикрепления: 1781294.gif(44Kb) · 2628334.gif(2Kb)
 
Дата: Понедельник, 09.08.2010, 08:27
Добавил: Администраторы
Сообщений: 58
Репутация: 0
Выбор теплообменников, солярных бойлеров, накопителеё тепла.

Количество полученной тепловой энергии зависит не только от качества и количества
коллекторов, но и от оптимального подбора всего оборудования гелиосистемы. Нагретый в
коллекторе под действием солнечной радиации теплоноситель по первичному контуру поступает к
теплообменнику, в котором его тепловая энергия передается холодной воде циркулирующей
по вторичному контуру. Для солнечных установок применяют теплообменники с увеличенной
теплообменной поверхностью, нежели те, которые применяются в системах центрального
отопления. Объем теплообменника рассчитывают на основе предполагаемого расхода
горячей воды. Поэтому его рассчитывают в соответствии с количеством коллекторов.
Ориентировочно можно сказать, что для 12 коллекторов с площадью абсорбера 1м2,
которые суммарно могут вырабатывать в день 600 литров нагретой до 50оС воды
необходим теплообменник площадью 0,3 м2 на каждый 1 м2 коллектора. Важнейшей
особенностью теплообменника с точки зрения его службы эксплуатации является качество
антикоррозионной обработки внутренней поверхности. К лучшим покрытиям относится тэфлон
и керамические слои. Отдельные элементы гелиоустановки необходимо выбирать таким
образом, чтобы исключить комбинацию материалов, обуславливающих электрокоррозию.
Допускаются следующие комбинации материалов: трубопроводы - медь, черная сталь,
теплообменник – медный, нержавеющая сталь с латунным переходником, стальной с
латунным переходником.

Для крупных гелиоустановок или в тех случаях, когда необходимо отделить различные
контуры, применяются пластинчатые противоточные теплообменники. К их преимуществам
относятся: большая мощность, повышенный к.п.д. и небольшие габариты. Подбор
подходящего пластинчатого теплообменника осуществляется на основе специальных таблиц, в
которых фирмы производители коллекторов в зависимости от количества коллекторов
рекомендуют определенный тип теплообменника. Каждый тип теплообменника
характеризуется количеством пластин, площадью теплообмена, перепадом давлений при
использовании в первичном контуре, расходом теплоносителя, объемом.
Например теплообменник АТАВА имеющий 40 пластин, площадь теплообмена – 0,897 м2,
перепадом давлений в первичном контуре – 17 кПа расходом теплоносителя - 3000 л/час,
объем - 1.2 л. При использовании теплообменника во вторичном контуре этот тип
теплообменника характеризуется перепадом давлений - 7 кПа, расходом воды – 2550 л/час,
объемом - 1.2 л. Кроме того к техническим данным теплообменника относится мощность при
заданной температуре теплоносителя и воды (для анализируемого типа теплообменника - 24кВт),
максимальным количеством коллекторов которые могут быть к нему присоединены(для
анализируемого типа теплообменника -30), массой (для анализируемого типа теплообменника -
13 кг), габаритами.

При монтаже гелиоустановки в здании, в котором уже существует бойлер для горячего
водоснабжения целесообразно последовательно перед ним подключить теплообменник
гелиосистемы. Холодная вода нагревается в теплообменнике гелиосистемы с 10оС до (25-40)оС
даже в период пониженной интенсивности солнечного излучения в зимний период. В этом
случае классический бойлер доводит температуру горячей воды до нужного уровня с
существенно меньшими энергетическими затратами.

В больших теплообменниках необходимо предотвращать появление бактерий типа
легионелла. Эти бактерии цилиндрической формы. Они являются составной частью пресной
воды и их существует более 30 видов. Для здоровья человека опасны некоторые из них. Эти
бактерии интенсивно размножаются при температурах (30-45)оС. Человек может заразится при
попадании в организм капель воды содержащей эти бактерии. Суть борьбы с бактериями
состоит в том, что для теплообменников более 400 литров обязательно один раз с сутки
необходимо подогревать воду до 60оС. При этой температуре бактерии гибнут.

 
Дата: Понедельник, 09.08.2010, 08:29
Добавил: Администраторы
Сообщений: 58
Репутация: 0
РАСЧЕТ УСТАНОВОК СОЛНЕЧНОГО ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ(в соответствии ВСН 52-86)
Все типы установок с дублирующими источниками рассчитываются по данным месяца с наибольшей суммой солнечной радиации за период работы, а системы без дублирующего источника — с наименьшей.
Площадь солнцепоглощающей поверхности коллекторов установки без дублеров А, м2, следует определять по формуле

где G — суточный расход горячей воды в системе горячего водоснабжения G , кг, принимается по СНиП 2.04,01—85;
gj — 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 величине суточного расхода горячей воды каждого месяца и принимать наибольшую из полученных площадей.
Часовая производительность установки gj , кг/м2, определяется по формуле:

где U — приведенный коэффициент теплопотерь солнечного коллектора, Вт/(м2( К), в случае отсутствии паспортных данных может быть принят 8 Вт/(м2( К) для одностекольных коллекторов и 5 Вт/(м2( К)— для двустекольных;t1, t2 — температура теплоносителя на входе и на выходе солнечного коллектора, °С.
Температура на входе t2 определяется по формуле:
t2 = tw2 + 5°С,
где tw2 — трпилемая температура горячей воды.
Температура на входе определяется по формуле
t1 = tw1 + 5°С,
где tw1 —температура холодной воды.
В одноконтурных системах t1 = tw1 и t2 = tw2. Равновесная температура каждого часа tmaxj определяется по формуле:

где gi — приведенная интенсивность поглощенной солнечной радиации, Вт/м2;
t ej— температура наружного воздуха, °С.
Примечание. При отсутствии в технических характеристиках солнечных коллекторов величины солнцепоглощающей поверхности ее следует принимать равной 0,9—0,95 габаритной площади коллектора.
Площадь солнцепоглощающей поверхности коллекторов установок с естественной циркуляцией теплоносителя следует определять по формуле (1), а часовую производительность установки g, кг/м2, по формуле:

В одноконтурных установках температура на входе t, °С,оп-ределяется по формуле
t1j = t1,j-1 + 10-2gj/V, (5)
где V — удельный объем бака-аккумулятора (объем бака на 1 м2 площади солнечного коллектора), принимается равным 0,06 для II, 0,07 —для III и 0,08 м3/м2 —для IV климатического района.
В двухконтурных установках температура воды на входе принимается на 5°С выше, определенной по формуле (5).
В первый час работы установки температура на входе принимается равной температуре воды в баке-аккумуляторе.
При отклонении солнечных коллекторов от южной ориентации до 15° количество поглощенной радиации снижается на 5%, при отклонении до 30° — 10%.
Площадь солнцепоглощающей поверхности установок с дублером А, м2, следует определять по формуле:

где gj— интенсивность падающей солнечной радиации в плоскости коллектора, Вт/м2 , в интервале от 8 до 17 ч для солнечных коллекторов южной ориентации. При отклонении от юга к востоку или западу на каждые 15° интервал времени начинается раньше или позже на 1 ч;
n— КПД установки солнечного горячего водоснабжения.
Коэффициент полезного действия установки определяется по формуле:

где Θ — приведенная оптическая характеристика коллектора. При отсутствии паспортных данных может быть принята равной 0,73 для одностекольных коллекторов и 0,63 — для двустекольных;
te — средняя дневная температура воздуха °С.
Если максимальная часовая теплопроизводительность установки солнечного горячего водоснабжения с принудительной циркуляцией выше потребной по графику водоразбора, то в установках необходимо устраивать баки-аккумуляторы. Объем бака-аккумулятора V, м3, должен определяться 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 IV климатического района.
При переменном расходе теплоносителя в теплоприемном контуре и контуре нагреваемой воды подбор насосов производится по максимальной величине расхода. При постоянном расходе теплоносителя его удельный расход должен приниматься в пределах 20—40 кг/м2(ч).
При проектировании установок с переменным расходом теплоносителя расчет теплообменников следует производить по среднечасовым значениям расходов воды и теплоносителя.
Расчет экономии топлива за счет использования солнечной энергии В, т у.т/год, следует производить по формуле

где Q — суммарное количество теплоты Q, Г Дж/год,выработанное установкой солнечного горячего водоснабжения за сезон (год), определяемое по прил.4;
ηпот — КПД замещаемого источника теплоты.

Прикрепления: 1416902.jpg(1Kb) · 4709329.jpg(2Kb) · 2085117.jpg(2Kb) · 6028799.jpg(4Kb) · 2512074.jpg(2Kb) · 9207597.jpg(3Kb) · 4124385.jpg(2Kb)
 
Форум » Форум по альтернативной энергетике » Форум по гелиосистемам, расчет гелиосистем » Инструментарий для расчета гелиосистем
Страница 1 из 11
Поиск:





Главная          О нас        Новости         Контакты

 









Главная | Вход Создание сайта web-love.me