Теплосбережение в гражданских зданиях

3.Определение необходимой площади коллектора гелиоприемника

 
 Вычисляем погодный коэффициент, Р_і и показатель использования солнечной энергии Ф, по каждому месяц)'- года, согласно формулам

       P_i = (T_{i ба}-Т_і)/ К_я                                                           (3.1)

Ф_і=1-α₁×Р₁ + α₂×Р²                                              (3.2) 

где К_я - коэффициент ясности атмосферы ;

       α_1, α₂ - оптические коэффициенты выбранного гелиоприемника . 

Находим удельную теплопроизводительность гелиоприемника по каждому

месяцу, МДж /м² месяц.

 (3.3)

Определяем необходимую площадь коллектора гелеоприемника, А, м²

 (3.4)

где    - коэффициент, учитывающий теплопотери в системе горячего водоснабжения,        = 0,8.

 Значения q определяем из таблицы 3, которая приведена ниже.

Таблица 3. Расчет удельной теплопроизводительности гелиоприемника

, МДж /м² мес.

Е_к< І_кр не работает q ^полезн = 0 , в противном случае q ^полезн = q ^г_уд,

Определяем количество тепловой энергии, трансформированное коллектором гелиоприемников в год, ΣQ_с, МДж/год.

ΣQ_c = A× q^май_полез (3.5)

Результаты расчетов представим в таблице 4 

Таблица 4. Теплопроизводитедьность гелиоколлектора, Qполезная, МДж / месяц 

 

                                             

Примечание: Если Q_c> , то Q_{полезная} = .В противном случае, Q_{полезная} = Q_c.

Строим график изменения теплопотребления и теплопоступления системы «здание-гелиоустановка». Рисунок 1.

 
 
 
 

Рисунок 1. Теплопотребление и теплопоступления в системе

 - Расход тепловой энергии на отопление и горячее водоснабжение здания;

 - Расход тепла на горячее водоснабжение;

       Q_c - Поступление тепла от солнечной радиации.

 

4. Расчет гелиоустановки

   Гелиоустановка  предназначена для снабжения  здания теплом, которое потребляют системы горячего водоснабжения здания. Как видно из рисунка 1, количество теплоты, которое вырабатывает гелиоустановка, вполне достаточно для покрытия тепловых нагрузок здания более чем в шести месяцах года. Установка состоит их следующего оборудования: коллектора гелиоприемников, трубопроводов первого контура, баков-аккумуляторов с теплообменниками, циркуляционного насоса, расширительного бака и системы автоматики управления.

 В   проекте   необходимо  подобрать   и   скомпоновать  основное   оборудование установки.

4.1. Конструирование и расчет коллектора гелиоприемников

    Задаемся числом гелиоприемников в одном блоке (2x3 штуки). Площадь одного

гелиоприемника  f_i = 1 м². Два гелиоприемника соединены последовательно в узел. Три узла собраны в блок по параллельной схеме. Следовательно, площадь одного блока будет равна F_б = 6 м² .

    Согласно рекомендациям [2], расход воды, проходящий через один гелиоприемник должен быть не менее   54 Кг/ч [2]. Тогда, через каждый узел гелиоприемников соединенных последовательно, должно проходить 54 Кг/ч, а через весь блок, где эти три узла соединены последовательно, 162 Кг/ч.

    Общее количество блоков в коллекторе

                                                              M=A/F_б  = 14,9/6=2 шт (4.1)

    Так как все блоки соединены по параллельной схеме, общий расход теплоносителя в системе составит G=M ×162 Кг/ч.

    Ожидаемая температура воды на выходе из коллектора может быть определена из выражения:

    t_г = Т_бк + f_i×3× q ^г_уд ×10⁶/ (4186×54×8×N) (4.2)

 
    В формуле принято, что вода проходит через два гелиоприемника соединенных  последовательно, а установка работает в среднем 8 часов в сутки. Результаты расчетов представлены в таблице 4. 
 
 
 

4.2 Подбор основного оборудования гелиоустановки 

Определяем расход топлива, сэкономленного за год, В, м /год. 

                                           B=ΣQ_n/(Q^c_н*η_кот)=15849 /(35,58×0,7)=636,35 (4.3)

 
где  η_кот-КПД котла (0,7);

     Рассчитываем  мощность дублирующего источника тепла  по максимальному

потреблению тепла, N_K0T, КВт.

N_К0T - 1,2 (с*g*Po*(t г. в-10))/1000=1,2(4186×0,0028×11×(45-10)/1000 =5,5КВт                                                               (4.4)

 
где   Ni - количество дней в январе ;

           - расход тепла на горячее водоснабжение в январе месяце, МДж/месяц. Определяем, согласно [1], объем бака-аккумулятора, V, м³

V= 0,07*A=0,07×14,9=1,043м³ (4.5)

Определяем необходимое  число емкостных водоподогревателей, N_в, из условия, что емкость одного подогревателя, согласно [3], равна v=0,98 м

N_в = V/v=1,043/0,98=1 шт. (4.6) 

Вычерчиваем схему  расположения солнечного коллектора на кровле здания и схему трубопроводов от солнечного коллектора до циркуляционного насоса. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                     4.3 Основные показатели гелиоустановки

1. Период эффективной работы с 1 апреля по 1 октября
2. Марка гелиоприемников НКП-1
3. Общая площадь коллектора гелиоприемников А 14,9 м²
4. Объем баков-аккумуляторов, V 1,043 м³
5. Количество емкостных теплообменников, N_B 1 шт.

6. Мощность дублирующего источника тепла, N_кот 1,5 КВт.

7.  Количество сэкономленного топлива, В 636,35м³ /год.  

По полученным результатам конструируем гелиосистему теплоснабжения здания

и вычерчиваем  ее принципиальную схему. 
 
 
 
 
 

 

Список литературы 
 

1. ДБН.В.2.6-31: 2006 Теплова ізоляція будівель МБА ЖКГ Україна 2006.
2. СНиП ΙΙ – 3 – 79^*. Строительная техника Госстрой Росии.- М.; ГУП ЦПП, 1998 – 29 с. Изменения №1 СНиП ΙΙ – 3 – 79^**, действующие на территории Украины. Будівництво України 1996, №6.
3. Маляренко В. А. Основи теплофізики будівель та енергозбереження Харків САГА 2006.
4. Справочник проектировщика. Под ред. Староверова И. Г. Внутриние санитарно-технические устройства. Ч1. Отопление – Москва Стройиздат.,1990, 313 с.
5. Методические указания  «Теплосбережение в гражданских зданиях »