Проектирование солнечной системы теплоснабжения жилого здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

Курсовая работа представлена расчетно-пояснительной запиской на 20 страницах печатного текста и графической частью, включающей 1 лист формата А3.

В расчетно-пояснительной записке выделены следующие разделы: расчет тепловых нагрузок жилого здания, проектирование солнечной системы теплоснабжения, выполнение проектного или поверочного расчета и выбор основного оборудования .

В графической части представлены схема солнечного теплоснабжения, конструкция солнечного коллектора и годовые график теплопотребления объекта и теплопоступления солнечной радиации.

1. Исходные данные

Таблица 1 Исходные данные

Таблица 2 Средние температуры наружного воздуха

2. Определение тепловой мощности объекта

Тепловая мощность системы отопления определяется по укрупненным показателям [1, с.18] .

;

.

Из приложения Б выписываем суточные средние наружные температуры воздуха для заданной местности и делаем пересчет по формуле:

.

Теплопотребления системы отопления сводим в таблицу 1.

Таблица1 Тепловая мощность системы отопления

Выбираем месяцы с температурой . Отопительный сезон длится

;

.

Определение тепловой мощности системы горячего водоснабжения.

На основании [3, табл. 3.2] норма потребления горячей воды принимается на одного жителя в сутки для жилого дома. Определяем среднюю тепловую мощность системы горячего водоснабжения в зимний и летний периоды.

,

.

3. Построение годового графика

На основании данных таблиц 1 и 2 строим годовой график теплопотребления

Рисунок 1 Годовой график теплопотребления.

4. Интенсивность прямой и рассеянной солнечной радиации

По приложению В для заданной широты местности выписываем в таблицу 3 интенсивность падающей солнечной радиации для каждого светового дня, для каждого месяца, суммируя теплопоступления в интервале времени с 8 до 16 часов.

Используя приложение В производят интерполяцию величин близлежащих широт и вычисляем величины, соответствующие заданной широте.

Таблица 3 Интенсивность прямой и рассеянной солнечной радиации для 52,2о, на горизонтальную плоскость

Положения солнечных лучей на земную поверхность и плоскость коллектора

Рисунок 2. Углы, характеризующие положение точки на земной поверхности

(а) и наклонной поверхности коллектора солнечной энергии (б) относительно солнечных лучей: - широта местности, - часовой угол, - склонение Солнца, - угол падения солнечных лучей на наклонную поверхность КСЭ, - угол высоты Солнца, - азимут Солнца, - азимут наклонной поверхности.

Интенсивность падающей солнечной радиации для каждого светового дня определяется по выражению

,

где и - коэффициенты расположения солнечного коллектора.

Коэффициенты расположения солнечного коллектора для рассеянной радиации зависит от угла наклона солнечного коллектора к горизонту угол . И, тогда,

Угол наклона коллектора к горизонту принимается

- для круглогодичных солнечных систем ;

- для систем, работающих в летний период .

Коэффициент расположения солнечного коллектора для прямой радиации является функцией широты местности угла наклона коллектора , угла склонения солнца , который зависит от времени дня. Для упрощения составлены таблицы (приложение Д), по которым определяют в зависимости от широты местности и угла склонения солнца для каждого месяца.

Угол склонения солнца приведен в таблице приложения Г.

Все расчеты пересчета интенсивности радиации, падающей на наклонную плоскость солнечного коллектора, сводим в таблицу 4.

Таблица 4Интенсивность солнечной радиации на наклонную поверхность солнечного коллектора

5. Определение КПД установки

КПД установки определяют по выражению

,

где - приведенная оптическая характеристика коллектора (принимается для одностекольных коллекторов 0,73; для двухстекольных - 0,63). Принимаем - приведенный коэффициент теплопередачи коллектора (для одностекольных - ; для двухстекольных - ).

Принимаем - разность средней температуры теплоносителя и средней дневной температуры наружного воздуха. Рекомендуется принимать

, ,

где и - температура воды на входе и на выходе из коллектора.

Расчет ведется для зимнего и летнего периода. Все расчеты сводятся в таблицу 5.

Таблица 5 Среднемесячный КПД установки

6. Поверхность солнечных коллекторов

Площадь поглощающей поверхности солнечных коллекторов при наличии резервного источника (котла-дублера) теплоты определяем по зависимости

,

где - среднемесячное количество теплоты на отопление и горячее водоснабжение.

Все расчеты сводим в таблицу 6.

солнечный радиация тепловой мощность

Таблица 6 Площадь коллекторов

Принимаются солнечные коллекторы площадью А при максимальной величине .

7. Годовая выработка теплоты солнечной системой теплоснабжения

Количество теплоты, которое вырабатывается солнечной системой теплоснабжения

.

Все расчеты сводим в таблицу 7.

Таблица 7 Количество теплоты, вырабатываемое солнечной системой

Суммарное количество теплоты, получаемое от солнечной радиации:

.

8. Годовой график теплопоступления

На основании таблицы 7 строим годовой график теплопоступления

Рисунок 4 Годовой график теплопоступления.

9. Подбор бака-аккумулятора

Объем бака-аккумулятора определяется по выражению

,

где - поверхность солнечных коллекторов, .

10. Расчет и подбор змеевика

Для нагрева воды в баке-аккумуляторе устанавливаются змеевики из стальных труб 20 [3, табл. 3, 4], указывается суммарная длина и поверхность нагрева змеевика 1,75 .

11. Расчет водоподогревателя системы горячего водоснабжения

Определяем расход нагреваемой воды

,

где = 4,19 .

Находим требуемую поверхность нагрева

,

где - продолжительность дневного цикла работы солнечной системы

С; - коэффициент теплопередачи.

,

где а = 5 500 для секционных скоростных теплообменников типа ТУ 400-28-255-77Е; и - скорости движения теплоносителя в трубном и межтрубном пространстве теплообменника, рекомендуется принимать от 0,5 до 1,0 м/с.

Задавшись скоростью воды , вычисляем площадь живого сечения трубного пространства

,

где - плотность нагреваемой воды, принимаем = 1 000 кг/м3.

Выбираем скоростной подогреватель ТУ 78 УССР №1 с техническими данными: м2/секции; м2; м2.

Уточняем действительную скорость нагреваемой воды

.

Приняв температуру нагрева теплоносителя в солнечных коллекторах равной С, определяем расход греющего теплоносителя

,

где - температура теплоносителя, поступающего в коллектор.

Определяем действительную скорость греющего теплоносителя

.

Находим и

 ,

.

Определяем количество секций

секции.

12. Подбор котла-дублера

В случае отсутствия солнечной радиации или недостаточности ее теплоснабжение проектируемого объекта осуществляется с помощью котла-дублера.

Тепловая мощность котла-дублера должна обеспечивать систему отопления и горячего водоснабжения, кВт

.

По теплопроизводительности , учитывая вид топлива, выбираем котел типа КВ-ГМ-30 с техническими характеристиками: кВт; %; С.

13. Экономия топлива

Количество сэкономленного за год условного топлива благодаря использованию солнечной системы теплоснабжения

,

где - годовые теплопоступления, получаемые от солнечных коллекторов, ГДж/год.

Литература

1. Тепловой пункт сельскохозяйственных производственных и жилых зданий: методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 31.14 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» / БГАТУ, кафедра энергетики; сост. А.Г. Цубанов, В.А. Коротинский, А.Л. Синяков. -- Минск.

2. Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства / Л.С. Герасимович [и др.]. - Минск: Ураджай, 1993 г.

Размещено на Allbest.ru