Расчет солнечных коллекторов

Цель работы: рассчитать требуемую площадь солнечных коллекторов, предназначенную для нагрева горячей воды.

Основные теоретические сведения.

Среднесуточная плотность потока солнечной радиации I, Вт/м², рассчитывается по формуле:

I = = E∙0,386, (8.1)

где Е – суммарная солнечная радиация, МДж/м², приходящаяся на горизонтальную поверхность [4].

Перепад температур между средней температурой теплоносителя в коллекторе и температурой окружающей среды ∆Т, °C, определяется по формуле:

∆Т=0,5∙(t_хв+t_гв)-t_ср, (8.2)

где t_гв, t_хв – см. исходные данные; t_ср – среднемесячные температуры наружного воздуха, °C.

КПД солнечного коллектора (зависит от диаметров, от температуры окружающей среды, величины солнечного потока) ориентировочно может быть рассчитан по формуле:

η=η_о-k₁∙(∆Т/1)-k₂∙(∆Т²/1), (8.3)

где η_о – КПД коллектора при ∆Т=0 (измеряется производителем, зависит от пропускной способности стекла и поглощательной способности абсорбента). В расчете принимаем η_о=0,78, k₁=3,56, k₂=0,0146 – для плоских коллекторов, η_о=0,7, k₁=1,33, k₂=0,007 – для вакуумных коллекторов.

Расход теплоты на горячее водоснабжение за месяц Q_кв, МДж/мес., рассчитывается по формуле:

Q_кв=m∙q_гв∙с∙(t_гв-t_хв) ∙10^-3∙30, (8.4)

где c – удельная теплоемкость воды, кДж/(кг∙°C).

Требуемая площадь солнечных коллекторов A_i, м², рассчитывается для положительных значений n по формуле:

A_i=Q_гв/(E∙η), (8.5)

где E, η, Q_гв – см. формулы (11.1), (11.3), (11.4) соответственно.

Расчетная площадь коллекторов А_р, м², определяется по формуле:

А_р=a∙( /N), (8.6)

где – сумма требуемых площадей солнечных коллекторов для каждого месяца, м²; N – количество месяцев эффективной работы солнечных коллекторов; а – рекомендуемая доля солнечной энергии в подготовки водя для горячего водоснабжения (а=0,5).

Порядок выполнения работы.

Из пособия [5, табл. 3] выписать данные по суммарной солнечной радиации. В случае установки коллекторов под углом производится пересчет в зависимости от ориентации и угла наклона.

Для рассматриваемого города выписать среднемесячные температуры наружного воздуха, t_ср, °C [2, табл. 5].

Произвести вычисления по формулам (8.1) – (8.5), вычисленные результаты занести в таблицу 8.1.

На основе полученных вычислений определить расчетную площадь для двух типов коллекторов по формуле (8.6).

Таблица 8.1 – Определение требуемой площади солнечных коллекторов

Месяц

Е, Дж/м2

I, Вт/м2

Плоский коллектор

Вакуумный коллектор

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

Рекомендуемая литература

1 СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий. – М.: Госстрой России, 2004. – 28 с.

2 СП 131.13330.2012 Строительная климатология (актуализированная версия СНиП 23-01-99*). – М.: Минрегион России, 2012. – 180 стр.

3 СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий – М.: Госстрой России, 2004. – 110 с.

4 СНиП 2.04.05-91 Отопление, вентиляция и кондиционирование. – М.: Стройиздат, 1987. – 64 с.

5 Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3. Многолетние данные. Часть 1-6, вып. 1-34. – СПб: Гидрометеоиздат, 1989-1998. – 112 с.

6 Пособие к МГСН 2.01-99 «Энергосбережение в зданиях». Вып. 1. Проектирование теплозащиты жилых и общественных зданий. – М.: Москомархитектура, 2000.

7 Гагарин В.Г. Об окупаемости затрат на повышение теплозащиты ограждающих конструкций зданий // Новости теплоснабжения, 2002. – № 1, с. 3–12.

8 Гагарин В.Г. Экономические аспекты повышения теплозащиты ограждающих конструкций зданий в условиях рыночной экономики // Светопрозрачные конструкции, 2002. – № 3, с. 2-5; № 4, с. 50-58.

9 Богуславский Л.Д. Снижение расхода энергии при работе систем отопления и вентиляции. – М.: Стройиздат, 1985.

10 Фихтенгольц Г.М. Основы математического анализа. – СПб., 1999.

11 Овсянникова Т.Ю. Экономика строительного комплекса. Экономическое обоснование и реализация инвестиционных проектов. – Томск: изд. ТГАСУ, 2004.

12 Крушвиц Л. Инвестиционные расчеты. – СПб., 2001.

13 Кудинов Ю., Кузовкин А. Соотношение российских и мировых цен на энергоносители // Экономист, 1997. – № 6. – с. 35-40.

14 Волконский В., Кузовкин А. Цены на энергоресурсы в России и зарубежных странах // Экономист, 2000. – № 11, с. 11–40.

15 Дмитриев А.Н., Табунщиков Ю.А., Ковалев И.Н., Шилкин Н.В. Руководство по оценке экономической эффективности инвестиций в энергосберегающие мероприятия. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2005.

16 Богословский В.Н. Строительная теплофизика. – М.: Высшая школа, 1982. – 415 с.

17 Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. – М.: Стройиздат, 1991. – 480 с.

18 Внутренние санитарно-технические устройства, Ч.1.: Отопление. Справочник проектировщика / Под ред. Староверова И.Г. – М.: Стройиздат, 1990. – 430 с.

Приложение А