Типовой расчёт (НВИЭ_Кирилл)

Посмотреть архив целиком

Исходные данные


Количество проживающих в доме людей Nчел = 7

Широта = 59°38’

Наклон коллектора s = + 15° = 64°38’

Азимутальный угол коллектора ψ = 0

Характеристики коллектора: FR ()n = 0.77

FR UC = 5.2 Вт/(м2 К)

Расход антифриза через промежуточный теплообменник

m = 0.034 кг/(с∙м2)

Расход воды через промежуточный теплообменник

m = 0.048 кг/(с∙м2)

Теплоёмкость антифриза ср = 3350 Дж/(кг∙К)

Теплоёмкость воды ср = 4190 Дж/(кг∙К)

Вместимость бака аккумулятора М = 158 л/(с∙м2)

Эффективность теплообменника нагрузки L = 0.66

Расход воды через теплообменник нагрузки m = 0.6 л/с

Расход воздуха через теплообменник нагрузки m = 550 л/с

Теплоёмкость воздуха ср = 1012 Дж/(кг∙К)

Температура горячей воды Тгор = 60°С

Температура холодной воды Тхол = 15°С

Произведение наружной поверхности дома на коэффициент потерь (UA)L = 990 Вт/м2

Коэффициент отражения от поверхности:

летом ρg = 0,2

зимой ρg = 0,7

весной ρg = 0,5

осенью ρg = 0,5


Климатические условия местности и средние числа месяца:



1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

H, МДж/м2сут

4,40

7,62

12,54

16,89

20,74

23,23

24,89

21,14

15,21

9,96

5,43

3,79

Кт

0,426

0,482

0,525

0,521

0,533

0,554

0,614

0,601

0,556

0,526

0,451

0,428

D, °С сут

961

774

686

370

191

84

8

17

146

321

600

825

Т0, °С

-12,7

-9,3

-3,8

6

12,3

16,7

21,4

20,6

14,0

8,0

-1,7

-8,3

N

17

47

75

105

135

162

198

228

258

288

318

344

Площадь коллектора Ас: а) 20 м2

б) 40 м2

в) 80 м2

Задание

Рассчитать годовую долю тепловой нагрузки, которая может быть покрыта за счёт солнечной энергии.

Решение

Месячная доля тепловой нагрузки, которая может быть покрыта за счёт солнечной энергии:


Коэффициенты, составляющие последнюю формулу:

,

где


Величины, входящие в комплексы:

АC — площадь коллектора;

FR —коэффициент отвода тепла;

UC —коэффициент потерь;

Ht —средний месячный приход суммарной солнечной радиации, падающей на наклонную поверхность;

T0 —температура окружающей среды;

T100 —температура, равная 100 °С;

вх — температура жидкости на входе);

t —число секунд в месяце;

Nмес —число дней в месяце;

L —месячная полная тепловая нагрузка;

L —эффективность теплообменника нагрузки;

(AU)L — площадь стен дома, умноженная на коэффициент потерь;

(mcp)min — меньшая из двух величин: mcp по воде и mcp по воздуху;

M —вместимость бака аккумулятора.



1. Определение среднего месячного прихода суммарной солнечной радиации на наклонную площадку



Среднемесячный коэффициент наклона суммарной солнечной радиации:

где


Коэффициент облачности атмосферы:

где Н — приходящая среднемесячная суммарная солнечная радиация;

Н0 — среднемесячная суммарная солнечная радиация за пределами атмосферы;


Коэффициент наклона среднемесячной прямой солнечной радиации:

где


Углы, входящие в формулы:

Ф —широта;

hs — часовой угол;

s —угол наклона площадки;

δ —склонение Солнца:

где n — порядковый номер дня в году.


Для января:




RB = 1,925

Окончательно, МДж/м2





2. Определение полной месячной тепловой нагрузки


L = Qотопление + Qгорячее водоснабжение


Qот = (AU)L ∙ D

Qгв = Nмес Nчел Vгв ρ сргв - Тхв)


Величины, входящие в формулы:

D —месячное число градуса дней;

Nчел — количество людей, живущих в доме;

Vгв — объём потребления воды одним человеком;

Тгв — температура горячей воды;

Тхв — температура холодной воды.


Для января:

L = (AU)LD + Nмес Nчел Vгв ρ сргв - Тхв) = 630 ∙ 961 ∙ 24 ∙ 3600 + 31x x 7 ∙ 100 ∙ 10-3 ∙ 1000 ∙ 4180 (60 - 12) = 5,67 ∙ 1010 Вт



3. Определение отношения .



где (mcp)c — в контуре коллектора;

(mcp)min — меньшая из двух величин: mcp по воде и mcp по антифризу.


Значит,


4. Определение отношения .



Величины , и определяются по графикам в зависимости от соответствующих углов

=31

= 59,68 –0,1388 s + 0,001497 s2 = 57,64°

= 90 – 0,5788 s +0,002693 s2 = 61,85°.


Теперь,


Окончательно,



4. Определение комплексов z, у и х.


Для января:


Если Ас = 20 м2