Разработка эффективной системы энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии туристической базы пансионата "Колос"

Опыт эксплуатации сооружений с системой отопления Тромба—Мишеля доказал, что поступление теплоты от солнечной радиации на южную и восточную стены в ясный день может покрыть суточные тепловые потери здания. Пассивные гелионагреватели в основном компенсируют тепловые потери сооружения, но для этого необходимо достаточное число ясных дней в отопительный период. Практически пассивная система отопления станет рентабельной при числе ясных дней не менее 60...70 % общего количества дней отопительного периода. В пасмурные дни эффективность пассивной системы уменьшается на 50...60 % относительно номинальной, по сравнению с ясными днями, и в результате этого доля системы в общем балансе энергосбережения незначительна. В этом случае необходимый микроклимат поддерживают или с помощью традиционного источника отопления (например, электрокотельные) или аккумулятора теплоты.

Аккумулирование теплоты значительно повышает эффективность и надежность пассивной системы. Аккумуляторы размещают или в земле (рис. 4.5., а) или внутри сооружения (рис. 4.5., б). В первом случае необходимо наличие вентилятора для подвижности воздуха. Размещение аккумулятора в объеме здания дает больший эффект, так как теплота не теряется в окружающую среду, но такой аккумулятор плохо вписывается в сооружение.

4.2 Расчет отопления

4.2.1 Расчет нагрузки отопления

Исходные данные:

Расчетная нагрузка Рот расч= 30 кВт.

Число градусо-дней отопительного периода. D=7067,9

Тепловую нагрузку отопления дома определяем по формуле /9/:

 (4.1.)

где UA – полный коэффициент теплопотерь здания:

 (4.2.)

где Тнар расч – расчетная температура наружнего воздуха, принимается -370С, Твн – внутренняя температура в здании, по нормам СНиП принимается 180С.

Данные нагрузки отопления по месяцам сводим в табл. 4.1.

Таблица 4.1 Расчет нагрузки отопления

4.2.2 Расчет теплопроизводительности пассивной солнечной системы

Исходные данные: В качестве пассивной солнечной системы используем отдельную оранжерею и расположим ее вдоль стены дома с юга – западной стороны, длинной 13,6 м.

S=13,6*5,1=69,4 70 м2.

Количество теплоты, поступающей из теплоприемника определяем по формуле:

 (4.3.)

где а – длина стены, где расположен теплоприемник;

(mCр)погр – масса пограничного слоя воздуха;

(mCр)погр = 3600** * Vср на 1 м ширины абсорбера (4.4.)

где  - ширина пограничного слоя;

Vср = 0,9-1 м/с;

С = 1кДж/кг/град;

(mCр)погр =64,8 кДж/м2* 0С на 1 м ширины абсорбера.

Расчетные данные сведены в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 Количество полезного тепла, полученного ПСС

4.2.3 Определение объема галечного аккумулятора

Результаты математического моделирования работы воздушных систем с галечным аккумулятором, вместимость которого на 1 м2 площади коллектора изменилась в диапазоне от 0,125 от 1 м3, /9/ показали, что по сравнению с системами нагрева жидкости характеристики воздушных систем несколько слабее зависят от вместимости аккумулятора. Это объясняется тем, что воздушная система может работать в режиме без использования аккумулятора, когда нагретый в коллекторе воздух поступает непосредственно в здание. Более слабая зависимость коэффициента замещения от вместимости аккумулятора также связана с тем, что в галечной засыпке наблюдается сильное расслоение температуры. При увеличении объема засыпки фактически возрастает объем «холодной» части аккумулятора, которая редко нагревается и охлаждается в такой же мере, как и его «горячая часть». Таким образом солнечную воздушную систему теплоснабжения предполагается установить с юго-западной стороны дома под углом 600 к горизонту. Расход воздуха принят равным 10,1 л/ м2* ч . Вместимость галечного аккумулятора составляет 0,25 м3 гальки на 1 м2 площади системы.

4.3 Расчет горячего водоснабжения

4.3.1 Расчет нагрузки горячего водоснабжения

Нагрузку горячего водоснабжения определяем по формуле /9/ :

 (4.5.)

где N – число дней месяца,

n – число жильцов,

Тср - средняя температура горячей воды – 550 С,

Тхол – температура холодной воды, для зимних месяцев – 50 С, для летних – 150 С, осенью и весной – 100 С.

 - плотность воды – 1 кг/л.

Ср – теплоемкость – 4190 Дж/кг*К.

Данные нагрузки горячего водоснабжения по месяцам сводим в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 Нагрузка горячего водоснабжения

4.3.2 Расчет теплопроизводительности солнечного коллектора(СК)

Количество теплоты, поступающей из теплоприемника на 1 м2 солнечного коллектора определяем по формуле:

 (4.6.)

где Qпол – полезная тепловая мощность СК, Вт/м2,

 - плотность потока суммарной солнечной радиации в плоскости коллектора, Вт/м2.

 - пропускательная способность прозрачной изоляции;

- поглощательная способность панели коллектора;

UL – общий коэффициент тепловых потерь, Вт/(м2 *К );

ТТ – средняя температура теплоносителя в коллекторе;

Та – температура окружающего воздуха, К.

 - коэффициент эффективности поглощающей панели, учитывающий то обстоятельство, что средняя температура панели всегда выше средней температуры жидкости.

Расчет ведется для СК марки СК-1, со следующими характеристиками: F'R = 0,94, UL = 4,12 Вт/м2 * К,  = 1,08.

Расчетные данные сведены таблицу 4.4..

Таблица 4.4 Помесячное количество теплоты, поступающее из теплоприемника, на 1 м2 СК,

4.3.3 Расчет доли нагрузки горячего водоснабжения, обеспечиваемой за счет солнечной энергии

Доля полной месячной тепловой нагрузки обеспечиваемой за счет солнечной энергии f – есть функция безразмерных комплексов Х и У.

Эти комплексы рассчитываем для всех месяцев года при заданном значении площади коллектора /9/.

Уравнение запишем в виде:

 (4.7)

 (4.8)

где F'R – коэффициент эффективности отвода тепла, F'R = 0,94

U L – полный коэффициент теплопотерь СК, V = 4,12

F'R/FR – поправочный коэффициент, учитывающий влияние

теплообменника, F'R/FR = 0,97.

Тср – среднемесячная температура наружного воздуха (Табл.4.5.)

Dt – число секунд в месяце (Табл. 4.5)

L – нагрузка горячего водоснабжения (Табл. 4.5)

F'R·(t )n – произведение коэффициента эффективности отвода тепла и приведенной поглощающей способности, F'R·(t )n = 0,97

ta /(ta)n – оптическая характеристика (Табл. 4.5)

 – среднемесячный дневной приход солнечной радиации для угла 50° (Табл.4.5)

Таблица 4.5 Данные для определения доли нагрузки горячего водоснабжения

I.

I.

Для сравнения долю месячной нагрузки определяем для СК площадью S=10 м2 и S=20 м2 из выражения:

 (4.9.)

Результаты расчетов сведены в таблицу 4.6.

Таблица 4.6 Доли нагрузок горячего водоснабжения, обеспечиваемые за счет солнечной энергии (ориентация – юго-запад , угол 50°)

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6