Примечание - для 4 и 10 месяцев значения
теплопоступление здание солнечный коллектор
4. Площадь поверхности гелиоустановки
Площадь поглощающей поверхности гелиоустановки,м2
, (4.1)
где - суммарный среднемесячный расход теплоты ( см. таблицу 2),ГДж
Расчёт сводим в таблицу 6.
Таблица 6
Площадь поверхности теплоустановки
|
Месяц/ Показатели |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
|
, ГДж |
|||||||||||||
|
nM, сут |
31 |
28 |
31 |
20 |
31 |
30 |
31 |
31 |
30 |
21 |
30 |
31 |
|
|
, Вт/м2 |
606,4 |
656,5 |
721,8 |
601,3 |
557 |
571,9 |
554,8 |
525,6 |
561,5 |
524,6 |
633 |
735 |
|
|
, м2 |
В соответствии с [5] система солнечного теплоснабжения должна в апреле полностью покрывать теплопотребность здания, поэтому в качестве расчетного значения площади поглощающей поверхности гелиоустановки принимаем А = 13,2,м2.
5. Расчет теплопоступления от гелиоустановки
Определим среднемесячное поступление теплоты от гелиоустановки, ГДж
, (5.1)
где - интенсивность падающей радиации, КПД коллектора, количество суток в рассматриваемом месяце.
Результаты расчетов сводим в таблицу 7.
Таблица 7
Среднемесячное поступление теплоты
|
Месяц/ Показатели |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
|
,Вт/м2 |
606,4 |
656,5 |
721,8 |
601,3 |
557 |
571,9 |
554,8 |
525,6 |
561,5 |
524,6 |
633 |
735 |
|
|
0,27 |
0,32 |
0,43 |
0,43 |
0,48 |
0,54 |
0,56 |
0,52 |
0,52 |
0,44 |
0,42 |
0,41 |
||
|
nM,сут |
31 |
28 |
31 |
30 |
31 |
30 |
31 |
31 |
30 |
31 |
30 |
31 |
|
|
,ГДж |
5,8 |
6,7 |
11 |
8,8 |
9,5 |
10,6 |
11 |
9,7 |
10 |
8,2 |
9,1 |
10,7 |
На основании данных таблицы 1,2 и 7 строим годовой график теплопотребления и теплопоступления (см. рисунок 1).
Рисунок 1 - Годовой график теплопотребления и теплопоступления
- избыток теплоты
- дефицит теплоты
6. Подбор основного оборудования
6.1 Котёл-дублер
Находим тепловую нагрузку котла-дублера с учётом наличия бака-аккумулятора, кВт
,
кВт
Принимаем к установке газовый котел марки АОГВ-18-3 со следующими техническими параметрами[7]:
- номинальная тепловая мощность кВт
-коэффициент полезного действия
- максимальная температура теплоносителя
6.2 Бак-аккумулятор
Определим объём бака-аккумулятора, м3 ,
где - площадь гелиоустановки,м2
6.3 Подбор змеевиков
Принимаем к установке змеевик марки СТД, со следующими техническими характеристиками[8]:
- рабочая емкость водонагревателя 1,6м3;
- условие диаметра труб змеевика 20 мм;
- полная длина труб змеевика 1680мм;
Суммарная длина труб змеевика 20,9 м
- поверхностность нагрева змеевика 1,75
- живое сечение змеевика 3,5см2
Для нагрева воды в баке - аккумуляторе устанавливается змеевики из стальных труб d = 20мм.
6.4 Расчет теплообменника системы горячего водоснабжения
Определяем расход нагреваемой воды, кг/с
, (6.1)
где - КПД теплообменника (принимаем 0,97 [1]);
кг/с
Так каккг/ч < 2000 кг/ч принимаем к установке теплообменник типа ТТ
Находим требуемую площадь сечения внутренней трубы,см2
, (6.2)
где -плотность воды (принимаем кг/м3 [1]);
- скорость воды в трубном пространстве теплообменника (принимаем =0,5 м/с [8]).
см2
По требуемой площади живого сечения трубы выбираем теплообменник ТТ1-25/38-10/10 со следующими техническими характеристиками:
- площадь сечения внутренней трубы fТР=3,14 см2;
- площадь сечения кольцевого канала fК=1,13 см2;
- поверхность нагрева секции А=1,14м2;
Уточняем скорость греющей воды в трубном пространстве теплообменника, м/с
Расход нагреваемой воды, кг/с
кг/с
Скорость нагреваемой воды в кольцевом канале теплообменника, м/с
м/с
Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2К)
Вт/(м2К) (6.3)
где - экспериментальный числовой показатель (принимаем [8]).
Требуемая площадь поверхности нагрева, м2
, (6.4)
где - средний температурный напор в теплообменнике (принимаем [8]).
м2
Число секций, шт
Принимаем n = 2
7. Годовая экономия топлива
Коэффициент замещения тепловой нагрузки потребителя системы отопления
(7.1)
При принимаем
Результаты расчетов сводим в таблицу 8.
Таблица 8
Коэффициент замещения тепловой нагрузки
|
Месяц/ Показатели |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
|
,ГДж |
5,8 |
6,7 |
11 |
8,8 |
9,5 |
10,6 |
11 |
9,7 |
10 |
8,2 |
9,1 |
10,7 |
|
|
,ГДж |
23,8 |
21,2 |
20,2 |
8,8 |
0,59 |
0,57 |
0,59 |
0,59 |
0,57 |
9,4 |
17,8 |
19,5 |
|
|
f |
0,24 |
0,3 |
0,5 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0,87 |
0,5 |
0,55 |
Годовой коэффициент замещения тепловой нагрузки
, (7.2)
где - годовое теплопотребление здания, Гдж
Годовая экономия топлива, т
, (7.3)
где - КПД установленного котла-дублёра (см.п. 6.1);
- теплота сгорания топлива, МДж/кг[1].
Литература
1. Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства / Л.С. Герасимович [и др.]. - Минск: Ураджай, 1993 г.
2. Использование солнечной энергии в системах теплоснабжения: методические указ./БГАТУ, кафедра энергетики; сост.: Н.К. Зайцева, С.И. Синица - Минск, 2010 -32с.
3. ТКП-45-4.01-52-2007. СНП. Системы внутреннего водоснабжения здания.
4. СНБ 2.04.02-2000. Строительная климатология.
5. Внутренние санитарно-технические устройства: справочник проектировщика. В 3ч. Ч.1 Отопление / В.Н. Богословский [и др.]; под редакцией И.Г. Староверова и задание на проектирование Ю.И. Шиллера - 4 изд.,
6. Руководство по проектированию солнечных систем теплоснабжения: к 10-ти летию ООО «Viessmann» в Украине.- Киев: «Злато-Граф», 2010 г.-194 с.
7. Интернет-ресурсы
8. Амерханов Р.А. проектирование систем теплоснабжения с/х: учеб. для вузов / Р.А. Амерханов, Б.Х. Драганов-Краснодар, 2001-200с.