Расчет долгосрочных характеристик системы солнечного теплоснабжения

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2 Определение параметров  солнечного коллектора

       Эффективность коллектора определяется по формуле

                                                   (2.1)

       где - полезная энергия, отводимая из коллектора, Вт;

          А – площадь коллектора, м²;

           - коэффициент отвода тепла  из коллектора;

- площадь потока суммарной  солнечной радиации в плоскости  коллектора, Вт/ м²;

- пропускательная способность прозрачных покрытий по отношению к солнечному излучению;

- проницательная способность  пластины по отношению к солнечному  излучению;

- полный коэффициент тепловых  потерь коллектора, Вт/( м²•˚С);

- температура жидкости на входе в коллектор, ˚С;

- температура окружающей среды,  ˚С.

       При условии  = const зависимость коллектора  от параметра линейна, причем  угловой коэффициент прямой равен - , а координата точки пересечения с вертикальной осью составляет .

       Для коллектора  КМЗ(нерж. сталь)   в соответствии с рис.2.2.1 [1]

= 0,78. Угловой коэффициент прямой  есть тангенс её угла наклона,  тогда  - = tgα,

- = = 4,6.  
 
 
 

       3 Определение прихода  солнечной радиации

       Среднемесячный  дневной приход суммарной солнечной  радиации на наклонную поверхность    равен:

        ,                                                                             (3.1)

где E  - среднемесячный дневной приход суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность;

R – отношение среднемесячных дневных приходов суммарной радиации  на наклонную и горизонтальную поверхности.

                                                    (3.2)

где - среднемесячный дневной приход диффузной радиации на горизонтальную поверхность;

  -  отношение среднемесячных дневных приходов прямой радиации на наклонную и горизонтальную поверхности;

β – угол наклона коллектора к горизонту;

ρ – отражательная способность земли.

        ,                                                       (3.3)

       где - показатель облачности.

        ,                                                                        (3.4)

где - среднемесячный приход солнечной радиации на горизонтальную поверхность за пределами земной атмосферы (табл.2.3.1 [1]).

.                                                              (3.5)

Для января

.

.

.

Для остальных  месяцев аналогично, результаты приведены в таблице 3.1.

 определяем по номограмме  рис.2.3.2[1]. Для января = 2,26.

         Отношение среднемесячных дневных приходов суммарной радиации  на наклонную и горизонтальную поверхности составит

        .

       Среднемесячный  дневной приход суммарной солнечной  радиации на наклонную поверхность  в январе составит

        = 5,42•1,60=8,67 МДж/м².

Для остальных  месяцев аналогично, результаты приведены  в   таблице 3.1.

Таблица 3.1 –  Среднемесячный дневной приход солнечной  радиации на наклонную поверхность.

 

4. Определение влияния ориентации коллектора

       В зависимости от ориентации коллектора и времени года среднемесячные значения пропускательной и поглощательной способности могут быть значительно меньше, чем при нормальном падении излучения.

,                        (4.1)

где , , - среднемесячные значения приведенной поглощательной способности по отношению к прямому, диффузному и отраженному от земли излучениям.

       Среднемесячный  угол падения прямого излучения  определим по рисунку 2.4.3[1]. Для января = 42,5˚. Из рисунка 2.4.1 и рисунка 2.4.2 определяем =0,97, =0,98 соответственно.

  .

Для остальных  месяцев аналогично, результат приведен в таблице 4.1.1.

       Средние углы падения диффузного и отражённого  излучений для любого месяца принимается равными 60˚.

= =0,88, .

.

.

         Для остальных месяцев аналогично, результат приведен в таблице 4.1.1. 
 
 
 
 

Таблица 4.1.1 –  Среднемесячная приведенная поглощательная способность.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Определение влияния теплообменника

       Отношение называют поправочным коэффициентом, учитывающим влияние теплообменника.

                                                          (5.1)

       где - меньший из двух водяных эквивалентов в теплообменнике;

- теплоемкость теплоносителя  в контуре солнечного коллектора.

       Для антифриза при А = 45 м²

.

       Для воды

.

       Для антифриза при А = 90м² и А =140м² соответственно и . 

       

       Для других значений  А значение останется неизменным. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. Расчёт доли тепловой нагрузки, обеспечиваемой за счёт солнечной

энергии

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

,                                                           (6.1)

       где - месячная теплопроизводительность солнечной установки, Дж/мес;

  - сумма месячных нагрузок отопления и горячего водоснабжения, Дж/мес;

- общее количество энергии,  полученное в течение месяца  от дублирующего устройства, Дж/мес;

- изменение количества энергии  в аккумулирующей установке, Дж.

       Если  пренебречь , то

                                                                   (.6.2)

       где - доля полной месячной тепловой нагрузки , обеспечиваемой за счёт солнечной энергии. Зависимость между , и в диапазоне , можно описать следующим уравнением:

                               (6.3)

                                                (6.4)

                                                           (6.5)

                                           (6.6.)

          Произведем расчет для  января при А = 45м²:

;

;

;

.

       Для других месяцев при других значениях  площади коллектора  расчет производится аналогично, результат приведен в табл.6.1. и представлен в виде зависимости доли годовой нагрузки от площади коллектора на рис.6.1.

Таблица 6.1 – Определение доли нагрузки, обеспечиваемой за счет  солнечной  энергии