Определение расхода теплоты на подогрев вентиляционного воздуха

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

(Извлечения из СНиП 2.04.05-91* приложение 10 «Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха через ограждающие конструкции помещений»)

Рассчитать расход теплоты q_в, Вт, на нагревание инфильтрующегося воздуха в помещениях жилых и общественных зданий при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемого подогретым приточным воздухом, для каждого месяца отопительного периода, по формуле

(7)

где L_n - расход удаляемого воздуха, м³/ч, не компенсируемый подогретым приточным воздухом, для жилых зданий - удельный нормативный расход 3 м³/ч на 1 м² жилых помещений;

с - удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг×°С);

=1,225 кг/м³ - плотность воздуха в помещении;

k - коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный 0,7 для стыков панелей стен и окон с тройными переплетами, 0,8 -для окон и балконных дверей с раздельными переплетами и1,0 - для одинарных окон, окон и балконных дверей со спаренными переплетами и открытых проемов.

Результаты расчетов занести в таблицу 1 (столбец 4).

Рассчитать суммарную энергию, которую необходимо затратить для покрытия отопительной нагрузки в течение месяца, по формуле

, (8)

где - продолжительность месяца, с. Результаты расчетов занести в таблицу 1 (столбец 5)

Определение затрат теплоты на горячее водоснабжение

Среднечасовой расход теплоты на горячее водоснабжение q_ГВ.СР, Вт, с коэффициентом запаса 1,2 на остывание воды, для каждого месяца года определяется по формуле:

(9)

где с - удельная массовая теплоемкость воды, равная 4187 Дж/(кг×⁰С);

а - расход воды на горячее водоснабжение при температуре 55 ⁰С на 1 чел. В сут, л;

n - число проживающих в доме.

Энергия, необходимая для обеспечения горячего водоснабжения в течение месяца, рассчитывается по формуле

(10)

Результаты расчетов занести в таблицу 1 (столбцы 6,7).

Суммарная нагрузка отопления и горячего водоснабжения для каждого месяца рассчитывается по формуле

(11)

Результаты расчетов занести в таблицу 1 (столбец 8)

Расчет системы солнечного теплоснабжения

Энергетический баланс системы солнечного теплоснабжения за месячный период времени можно представить в виде

, (12)

где - месячная теплопроизводительность солнечной установки; - сумма месячных нагрузок отопления и горячего водоснабжения; - общее количество энергии полученное в течение месяца от дублирующего источника; - изменение количества энергии в аккумулирующей установке.

При размерах аккумуляторов, обычно применяемых в системах солнечного теплоснабжения, разность мала по сравнению с , и и может быть принята равной нулю. Тогда уравнение (12) можно переписать в виде

, (13)

где - доля полной месячной тепловой нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечной энергии.

Непосредственно уравнение (13) нельзя использовать для расчета , поскольку является сложной функцией падающего излучения, температуры окружающей среды и тепловых нагрузок. Однако рассмотрение параметров, от которых зависит позволяет предположить, что коэффициент замещения эмпирически можно связать с двумя безразмерными комплексами:

; (14)

, (15)

где - площадь солнечного коллектора, м²;

- эффективный коэффициент отвода тепла, учитывающий влияние теплообменника;

- полный коэффициент тепловых потерь коллектора, Вт/м²×°С;

- продолжительность месяца, с;

- базисная температура, принятая равной 100°С;

- среднемесячная температура наружного воздуха, °С;

- полная месячная тепловая нагрузка, Дж;

- среднемесячный дневной приход суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность коллектора, Дж/м²;

- число дней в месяце;

- среднемесячная приведенная поглощательная способность;

- поглощательная способность панели коллектора;

- пропускательная способность прозрачной изоляции.

Безразмерные комплексы X и Y имеют определенный физический смысл: Y можно трактовать как отношение количества энергии, поглощаемой пластиной коллектора в течение месяца, к полной месячной тепловой нагрузке; X – отношение месячных тепловых потерь коллектора при базисной температуре к полной месячной тепловой нагрузке.

Доля полной месячной тепловой нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечной энергии, f есть функция безразмерных комплексов X и Y, определяемых выражениями (14) и (15). Эти комплексы должны рассчитываться для всех месяцев года при каждом заданном значении площади коллектора. Уравнение (13) можно переписать в виде

. (16)

Для выбранного типа солнечного коллектора произведение можно определить по графику зависимости , который строиться по результатам испытаний. Величина равна отрицательному значению углового коэффициента данной прямой.

В районах, где возможно замерзание жидкости в коллекторе, солнечные установки часто выполняются с промежуточным теплообменником, разделяющим коллектор и бак-аккумулятор. При этом в контуре коллектора используют раствор антифриза, а в контуре аккумулятора – воду. Отношение называют поправочным коэффициентом, учитывающим влияние теплообменника. Этот коэффициент, значения которого изменяются от 0 до 1, характеризует уменьшение полезной энергии коллектора вследствие применения двухконтурной схемы отвода тепла с промежуточным теплообменником и определяется по формуле

, (17)

где - площадь солнечного коллектора (расчет ведется на 1 м²); - массовый расход антифриза в контуре СК, принимается равным 0,015 кг/(м²с); - теплоемкость раствора антифриза равная 3350 Дж/(кг °С); - эффективность теплообменника, принимается равной 0,7; - меньший из двух водяных эквивалентов в теплообменнике (водяным эквивалентом называется произведение массового расхода жидкости и ее теплоемкости ). Примем массовые расходы через теплообменник одинаковыми, тогда относиться к потоку жидкости в контуре коллектора, поскольку теплоемкость раствора антифриза меньше теплоемкости чистой воды, исходя из этого выражение (17) можно записать в виде

. (18)

Произвести расчет отношения Х/А для каждого месяца года, результаты занести в таблицу 2 (столбец 2).

Уравнение (15) можно записать в виде

. (19)

Для выбранного типа солнечного коллектора произведение можно определить по графику зависимости . Величина равна ординате точки пересечения прямой с вертикальной осью.

Пропускательная способность системы прозрачных покрытий t и поглощательная способность пластины a зависят от угла падения солнечной радиации на поверхность коллектора. В зависимости от ориентации коллектора и времени года среднемесячные значения пропускательной и поглощательной способности могут быть меньше, чем при нормальном падении излучения. Упрощенный метод определения среднемесячных значений приведенной поглощательной способности , который может быть использован во многих случаях, состоит в следующем. Когда угол наклона коллектора к горизонту находится в пределах (b-15°, b+15°) (b - широта местности), а его ориентация отличается от южной не более чем на 15°, отношение для всех месяцев отопительного сезона принимается равным 0,96 для коллектора с одинарным остеклением и 0,94 для коллектора с двойным остеклением.

Среднемесячный дневной приход солнечной радиации на наклонную поверхность солнечного коллектора можно определить с помощью соотношений

, (20)

где , – интенсивность прямой составляющей и рассеянной составляющей солнечного излучения на наклонную поверхность.

, (21)

где - интенсивность прямой составляющей солнечной радиации на нормально ориентированную к лучу поверхность; - угол между направлением на солнце и нормалью к наклонной поверхности (угол падения на наклонную поверхность), ориентированную на юг, юго-восток; - широта местности; - угол наклона солнечного коллектора к горизонту, принимается равным широте местности; - угол склонения, т. е. угловое положение Солнца в солнечный полдень относительно плоскости экватора; - часовой угол движения солнца.

Значение угла солнечного склонения определяется по формуле Купера:

, (22)

где - порядковый номер дня года, отсчитываемый с 1 января (берется 15 число каждого месяца).

Часовой угол движения солнца в определенной точке в определенный момент времени рассчитывается по формуле

, (23)

где – фактическое местное декретное время (расчет ведется для солнечного полдня), – декретный солнечный полдень данного часового пояса, – фактическая долгота точки, – средняя долгота данного часового пояса (для Екатеринбурга 60°). Согласно декрету правительства от 16 июня 1930 г. фактическое местное декретное время сдвинуто на один час вперед относительно истинного солнечного времени, кроме того, в РФ принят переход на «зимнее» и «летнее» время, когда часы в последнее воскресенье марта переводят на один час вперед, а в последнее воскресенье сентября на один час назад. Таким образом, можно считать, что полдень по истинному солнечному времени с первого апреля по первое октября приходится на 14 часов по местному декретному времени, а весь остальной год на 13 часов .

Таблица 2

Месяц

Х/А

Y/A

Площадь коллектора, м²

, ГДж

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

Сумма

Доля годовой нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечной энергии

Интенсивность рассеянного излучения на наклонную поверхность СК зависит только от того, какую часть небосвода «видит» приемник, если распределение рассеянного солнечного излучения по небосводу равномерное (яркость неба, за исключением Солнца, одинакова), в том числе, когда небо покрыто облаками, сплошной туманной дымкой. Поэтому рассеянная составляющая излучения рассчитывалась по формуле:

(24)

где - рассеянная радиация.

По результатам расчетов по формулам (20) – (24) построить диаграмму зависимости (месяц).

Произвести расчет отношения Y/А для каждого месяца года, результаты занести в таблицу 2 (столбец 3). Умножая Х/А и Y/А на площадь коллектора, получить значения Х и Y . Значения этих комплексов для различных площадей коллектора и всех месяцев года занести в таблицу 2 (столбцы 4, 5, 8, 9, 12, 13).

Рис. 4. f-графики для системы с жидкостным теплоносителем.

Доля месячной нагрузки f, обеспечиваемой за счет солнечной энергии определяется по графикам рис. 4 или с помощью уравнения

, (25)

где 0<Y<3 и 0<X<18. Значения f занести в таблицу 2 (столбцы 6, 10, 14). Месячное количество тепла, обеспечиваемого солнечным теплоснабжением, определить умножением f на полную месячную отопительную нагрузку , результаты занести в таблицу 2 (столбцы 7, 11, 15). По результатам расчетов построить график зависимости доли годовой нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечной энергии, от площади коллектора.

Сделать выводы о проделанной работе.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»

2. СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника»

3. Бекман У., Клейн С., Даффи Дж Расчеты систем солнечного теплоснабжения // Москва, Энергоиздат, 1982.

4. Даффи Дж. А., Бекман У. А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии // Москва, Мир, 1977.

5. Безруких П. П., Арбузов Ю. Д., Борисов Г. А., Виссарионов В. А., Евдокимов В. М., Малинин Н. К., Огородов Н. В., Пузаков В. Н., Сидоренко Г. И., Шпак А. А. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России // СПб, Наука, 2002. 314 с.

6. Валов М. И., Казанджан Б. И. Использование солнечной энергии в системах теплоснабжения // Монография, Москва, Изд-во МЭИ, 1991. 140 с.

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 459; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 23

Мы поможем в написании ваших работ!