Nbsp; ИЗЧИСЛЯВАНЕ Топлоснабдителни системи с използване на слънчеви топлинни колектори Насокиза извършване на сетълмент и графична работа за студенти от всички форми на обучение на специалността Електрически централи, електроцентрали, базирани на нетрадиционни и възобновяеми енергийни източници ИЗЧИСЛЯВАНЕ Топлоснабдителни системи, използващи слънчеви топлинни колектори: насоки за изпълнение на сетълмент и графична работа за студенти от всички форми на обучение на специалността Електрически централи, електроцентрали, базирани на нетрадиционни и възобновяеми енергийни източници / A. V. СЪДЪРЖАНИЕ 1. ТЕОРЕТИЧНИ РАЗПОРЕДБИ 1.1 . Конструкция и основни характеристики на плосък слънчев колектор 1.2. Основни елементи и електрически схеми на системи слънчево отопление 2. ЕТАПИ НА ПРОЕКТИРАНЕ 3. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ТОПЛИНАТА ЗА ОТОПЛЕНИЕ НА СГРАДАТА 3.1. Основни положения 3.2. Определяне на топлинните загуби при пренос 3.3. Определяне на потреблението на топлина за отопление вентилационен въздух 3.4. Определяне на разходите за топлинна енергия за захранване с гореща вода 4. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА СИСТЕМАТА ЗА СЛЪНЧЕВО ТОПЛОСНАБДЯВАНЕ БИБЛИОГРАФИЯ ТЕОРЕТИЧНИ РАЗПОРЕДБИ

Конструкция и основни характеристики на плосък слънчев колектор

Плоският слънчев колектор (СК) е основният елемент на системите слънчево отоплениеи захранване с топла вода. Принципът на действието му е прост. По-голямата част от падащата върху колектора слънчева радиация се абсорбира от повърхността, която е "черна" по отношение на слънчевата радиация. Част от абсорбираната енергия се предава на течността, циркулираща през колектора, а останалата част се губи в резултат на топлообмен с околната среда. Топлината, пренасяна от флуида, е полезна топлина, която или се съхранява, или се използва за покриване на отоплителния товар.

Основните елементи на колектора са следните: абсорбираща плоча, обикновено изработена от метал, с неотразяващо черно покритие за осигуряване на максимално поглъщане на слънчевата радиация; тръби или канали, през които циркулира течност или въздух и които са в термичен контакт с абсорбиращата плоча; топлоизолация на дъното и страничните ръбове на плочата; една или повече въздушни междини, разделени с прозрачни покрития, за да се изолира плочата отгоре; и накрая, корпус, който осигурява издръжливост и устойчивост на атмосферни влияния. На фиг. 1 показано напречни сечениянагревател за вода и въздух.

Ориз. 1. Схематично представяне на слънчеви колектори с воден и въздушен охладител: 1 - топлоизолация; 2 - въздушен канал; 3 - прозрачни покрития; 4 - абсорбираща плоча; 5 - тръби, свързани към плочата.

Прозрачното покритие обикновено е от стъкло. Стъклото има отлична устойчивост на атмосферни влияния и добри механични свойства. Той е сравнително евтин и с ниско съдържание на железен оксид може да има висока прозрачност. Недостатъците на стъклото са крехкостта и голямата маса. Наред със стъклото могат да се използват и пластмасови материали. Пластмасите обикновено са по-малко склонни към счупване, леки са и са евтини под формата на мокри чаршафи. Въпреки това, обикновено не е толкова устойчив на атмосферни влияния, колкото стъклото. Повърхността на пластмасовия лист лесно се надрасква и много пластмаси се разграждат и пожълтяват с времето, което води до намалена слънчева пропускливост и влошаване. механична сила. Друго предимство на стъклото пред пластмасата е, че стъклото абсорбира или отразява цялата дълговълнова (топлинна) радиация, падаща върху него, излъчвана от абсорбиращата плоча. Топлинни загуби в заобикаляща средасе намаляват чрез радиация по-ефективно, отколкото в случая на пластмасово покритие, което пропуска част от дълговълновото лъчение.

Плоският колектор абсорбира както директното, така и дифузното излъчване. Директното излъчване причинява хвърляне на сянка от обект, осветен от слънцето. Дифузната радиация се отразява и разсейва от облаците и праха, преди да достигне земната повърхност; за разлика от директното излъчване, не води до образуване на сенки. Плоският колектор обикновено е фиксиран към сградата. Неговата ориентация зависи от местоположението и времето от годината, през което слънчевата централа ще работи. Плоският колектор осигурява ниската топлина, необходима за топла вода и отопление на помещения.

В слънчевите отоплителни системи могат да се използват фокусиращи (концентриращи) слънчеви колектори, включително такива с параболичен или френелов концентратор. Повечето фокусиращи колектори използват само пряка слънчева радиация. Предимството на фокусиращия колектор в сравнение с плоския колектор е, че той има по-малка повърхност, от която топлината се губи в околната среда и следователно, работна течностможе да се нагрява в него до повече високи температуриотколкото плоските колектори. Въпреки това, за нуждите от отопление и топла вода, по-високата температура е почти (или изобщо не) важна. За повечето концентриращи системи колекторът трябва да следва позицията на слънцето. Системите, които не показват слънцето, обикновено изискват настройка няколко пъти в годината.

Трябва да се прави разлика между моментните характеристики на резервоара (т.е. характеристиките в даден момент от време в зависимост от метеорологичните и експлоатационните условия в този момент) и неговите дългосрочни характеристики. На практика колекторът на слънчева отоплителна система работи при широк диапазон от условия през цялата година. В някои случаи режимът на работа се характеризира с висока температура и ниска ефективност на колектора, в други случаи, напротив, с ниска температура и висока ефективност.

За да се разгледа работата на колектора при променливи условия, е необходимо да се определи зависимостта на неговите моментни характеристики от метеорологичните и режимни фактори. За да се опишат характеристиките на колектора са необходими два параметъра, единият от които определя количеството погълната енергия, а другият определя топлинните загуби в околната среда. Тези параметри се определят най-добре чрез тестове, които измерват моментната ефективност на колектора в подходящ диапазон от условия.

Полезната енергия, отнета от колектора в даден момент, е разликата в количеството слънчева енергияабсорбирана от колекторната плоча и количеството енергия, изгубено в околната среда. Уравнение, което е приложимо за изчисляване на почти всички съществуващи структуриплосък колектор, изглежда така:

където е полезната енергия, отнета от колектора за единица време, W; - колекторна площ, m 2 ; - коефициент на топлоотвеждане от колектора; - плътност на потока на сумарната слънчева радиация в равнината на колектора W/m 2 ; - пропускливост на прозрачни покрития по отношение на слънчевата радиация; - абсорбционна способност на колекторната плоча по отношение на слънчевата радиация; - общ коефициент на топлинни загуби на колектора, W / (m 2 ° С); - температура на течността на входа на колектора, °С; - температура на околната среда, °С.

Слънчевата радиация, падаща върху колектора по всяко време, се състои от три части: пряка радиация, дифузна радиация и радиация, отразена от земята или околните обекти, чието количество зависи от ъгъла на колектора спрямо хоризонта и природата на тези обекти. Когато колекторът се тества, плътността на радиационния поток азизмерен с помощта на пиранометър, инсталиран под същия ъгъл като колектора, ъгълът на наклон към хоризонта. Използва се при изчисления f- методът изисква познаване на средните месечни постъпления на слънчева радиация върху повърхността на колектора. Най-често справочниците съдържат данни за средните месечни постъпления на радиация върху хоризонтална повърхност.

Плътността на потока на слънчевата радиация, абсорбирана от колекторната плоча в даден момент от времето, е равна на произведението от плътността на потока на падащата радиация аз, пропускателна способност на системата от прозрачни покрития Tи абсорбционна способност на колекторната плоча а. И двете последни величини зависят от материала и ъгъла на падане на слънчевата радиация (т.е. ъгълът между нормалата към повърхността и посоката на слънчевите лъчи). Директните, дифузните и отразените компоненти на слънчевата радиация навлизат в повърхността на колектора под различни ъгли. Следователно оптичните характеристики TИ атрябва да се изчисли, като се вземе предвид приносът на всеки от компонентите.

Колекторът губи топлина различни начини. Топлинните загуби от плочата към прозрачните покрития и от горното покритие към външния въздух възникват чрез излъчване и конвекция, но съотношението на тези загуби в първия и втория случай не е същото. Топлинните загуби през изолираното дъно и страничните стени на колектора се дължат на топлопроводимостта. Колекторите трябва да бъдат проектирани така, че всички топлинни загуби да са минимални.

Произведението на общия коефициент на загуба У Ли температурната разлика в уравнение (1) е загубата на топлина от абсорбиращата плоча, при условие че нейната температура е навсякъде равна на температурата на течността на входа. Когато течността се нагрява, колекторната плоча има по-висока температура от температурата на течността на входа. Това необходимо условиепренос на топлина от плочата към течността. Следователно действителната загуба на топлина от колектора повече стойноствърши работа. Разликата в загубите се взема предвид с помощта на коефициента на отвеждане на топлината Ф Р.

Фактор на обща загуба У Лравна на сумата от коефициентите на загуби през прозрачната изолация, дъното и страничните стени на колектора. За добре проектиран колектор сумата от последните два фактора обикновено е около 0,5 - 0,75 W/(m 2 °C). Коефициентът на загуба чрез прозрачна изолация зависи от температурата на абсорбиращата плоча, броя и материала на прозрачните покрития, степента на чернота на плочата в инфрачервената част на спектъра, температурата на околната среда и скоростта на вятъра.

Уравнение (1) е удобно за изчисляване на слънчеви енергийни системи, тъй като полезната енергия на колектора се определя от температурата на флуида на входа. Загубата на топлина в околната среда обаче зависи от средната температура на абсорбиращата плоча, която винаги е по-висока от температурата на входа, ако течността се нагрява при преминаване през колектора. Коефициент на разсейване на топлината Ф Ре равно на съотношението на действителната полезна енергия, когато температурата на течността в колектора нараства по посока на потока, към полезната енергия, когато температурата на цялата абсорбираща плоча е равна на температурата на течността на входа.

Коефициент Ф Рзависи от потока на течността през колектора и дизайна на абсорбиращата плоча (дебелина, свойства на материала, разстояние между тръбите и др.) и е почти независима от интензивността на слънчевата радиация и температурите на абсорбиращата плоча и околната среда.

Основни елементи и принципни схеми на слънчеви отоплителни системи

Слънчевите отоплителни системи (или соларни централи) могат да бъдат разделени на пасивни и активни. Най-простите и евтини са пасивните системи, или " слънчеви къщи“, които за събиране и разпределение на слънчева енергия използват архитектурни и строителни елементисгради и не изискват допълнително оборудване. Най-често такива системи включват почерняла стена на сграда с южно изложение, на известно разстояние от която е разположено прозрачно покритие. В горната и долната част на стената има отвори, свързващи пространството между стената и прозрачното покритие с вътрешния обем на сградата. Слънчевата радиация загрява стената: измиващият стената въздух се нагрява от нея и навлиза през горния отвор в помещенията на сградата. Циркулацията на въздуха се осигурява или чрез естествена конвекция, или чрез вентилатор. Въпреки някои предимства на пасивните системи се използват предимно активни системи със специално инсталирано оборудване за събиране, съхранение и разпределение на слънчевата радиация, тъй като тези системи позволяват подобряване на архитектурата на сградата, повишаване на ефективността на използване на слънчевата енергия, а също така осигуряват по-голям контрол върху топлинния товар и разширяват обхвата. Подбор, композиция и разположение на елементите активна системаслънчево топлоснабдяване във всеки конкретен случай, се определят от климатичните фактори, вида на обекта, начина на потребление на топлина и икономическите показатели. Специфичен елемент от тези системи е слънчевият колектор; приложни елементи, като топлообменници, батерии, резервни източници на топлина, водопроводни инсталации, се използват широко в индустрията. Слънчевият колектор осигурява преобразуването на слънчевата радиация в топлина, предадена на нагрятата охлаждаща течност, циркулираща в колектора.

В допълнение към основните елементи, описани по-горе, слънчеви системидоставките на отопление могат да включват помпи, тръбопроводи, инструменти и елементи за автоматизация и т.н. Различната комбинация от тези елементи води до голямо разнообразие от слънчеви отоплителни системи по отношение на техните характеристики и разходи. Въз основа на използването на слънчеви инсталации проблемите на отоплението, охлаждането и захранването с топла вода на жилищни, административни сгради, промишлени и селскостопански съоръжения.

Слънчевите централи се класифицират, както следва:

1) по предварителна уговорка:

Системи за захранване с топла вода;

Отоплителни системи;

Комбинирани инсталацииза топлоснабдяване и студоснабдяване;

2) според вида на използваната охлаждаща течност:

течност;

Въздух;

3) по продължителност на работа:

Целогодишно;

Сезонен;

4) от техническо решениесхема:

Едноконтурни;

Двуконтурен;

Многоцикличен.

Най-често използваните топлоносители в слънчевите отоплителни системи са течности (вода, разтвор на етиленгликол, органична материя) и въздух. Всеки от тях има определени предимства и недостатъци. Въздухът не замръзва, не създава големи проблеми, свързани с течове и корозия на оборудването. Въпреки това, поради ниската плътност и топлинния капацитет на въздуха, размера на въздушните инсталации, консумацията на енергия за изпомпване на охлаждащата течност е по-висока от тази на течните системи. Ето защо в повечето работещи слънчеви отоплителни системи се предпочитат течности. За жилищни и комунални нужди основната охлаждаща течност е водата.

Когато слънчевите колектори работят в периоди с отрицателни външни температури, е необходимо или да се използва антифриз като охлаждаща течност, или да се избегне замръзване на охлаждащата течност по някакъв начин (например чрез своевременно източване на вода, загряване, изолиране на слънчевия колектор).

Слънчевите отоплителни системи с малък капацитет, захранващи малки отдалечени потребители, често работят на принципа на естествената циркулация на охлаждащата течност. Резервоарът за вода се намира над слънчевия колектор. Тази вода се подава в долната част на SC, разположена под определен ъгъл, където започва да се нагрява, променя плътността си и се издига гравитационно нагоре по колекторните канали. Тогава тя влиза Горна частрезервоар, а мястото му в колектора е заето от студена водаот дъното му. Установява се режим на естествена циркулация. При по-мощни и продуктивни системи циркулацията на водата в кръга на слънчевия колектор се осигурява от помпа.

Принципни схеми на слънчеви отоплителни системи, представени на фиг. 2, 3 могат да се разделят на две основни групи: инсталации, работещи по отворена или правоточна верига (фиг. 2); инсталации, работещи в затворена верига (фиг. 3). В инсталациите от първата група охлаждащата течност се подава към слънчевите колектори (фиг. 2 а, б) или към топлообменника на соларния кръг (фиг. 2 в), където се нагрява и подава директно към потребителя или към резервоара за съхранение. Ако температурата на топлоносителя след соларната централа е под зададената, топлоносителят се загрява в резервен топлоизточник. Разглежданите схеми се използват главно в промишлени съоръжения, в системи с дългосрочно съхранение на топлина. За да се осигури постоянно ниво на температурата на охлаждащата течност на изхода на колектора, е необходимо да се промени потокът на охлаждащата течност в съответствие със закона за промените в интензивността на слънчевата радиация през деня, което изисква използването автоматични устройстваи усложнява системата. В схемите от втората група преносът на топлина от слънчевите колектори се осъществява или чрез резервоар за съхранение, или чрез директно смесване на топлоносители (фиг. 3 а), или чрез топлообменник, който може да бъде разположен както вътре в резервоара (фиг. 1.4 б), така и извън него (фиг. 3 в). Нагрятата охлаждаща течност влиза в потребителя през резервоара и, ако е необходимо, се нагрява в резервен източник на топлина. Инсталации, работещи по схемите, показани на фиг. 3, може да бъде едноконтурен (фиг. 3 а), двуконтурен (фиг. 3 б) или многоконтурен (фиг. 3 в, г).

Ориз. 2. Принципни схеми на еднопроходни системи: 1-слънчев колектор; 2- батерия; 3-топлообменник

Ориз. 3. Принципни схеми на слънчеви отоплителни системи

Използването на една или друга версия на схемата зависи от естеството на товара, вида на потребителя, климатичните, икономическите фактори и други условия. Разгледаните на фиг. Досега са намерени 3 вериги най-голямото приложение, тъй като се характеризират със сравнителна простота, надеждност при работа.

ЕТАПИ НА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА РАБОТАТА

Уреждането и графичната работа се състоят от следните основни етапи:

1) Изпълнение на чертежа "План на сградата".

2) Избор на топлинна схема на отоплителната система чрез слънчеви колектори

3) Изпълнение на чертежа "Схема за отопление и топла вода с помощта на слънчеви термични колектори"

4) Изчисляване на отоплителния товар (отопление и топла вода).

5) Изчисляване на слънчевата отоплителна система и дела на топлинния товар, осигурен от слънчевата енергия f- метод.

6) Съставяне на обяснителна записка.

Средно през годината, в зависимост от климатичните условия и географската ширина, потокът от слънчева радиация към земната повърхност варира от 100 до 250 W / m 2, достигайки пикови стойности по обяд при ясно небе, почти навсякъде (независимо от географската ширина) място, около 1000 W / m 2. В условия средна лентаВ Русия слънчевата радиация "носи" на земната повърхност енергия, еквивалентна на около 100-150 kg стандартно гориво на m 2 годишно.

Математическото моделиране на най-простата слънчева водонагревателна инсталация, извършено в Института за високи температури на Руската академия на науките с помощта на съвременни софтуерни инструменти и типични метеорологични данни, показа, че в реални климатични условияВ Централна Русия е препоръчително да се използват сезонни плоски слънчеви бойлери, работещи от март до септември. За инсталация със съотношение на площта на слънчевия колектор към обема на резервоара от 2 m 2 /100 l, вероятността за ежедневно загряване на водата през този период до температура най-малко 37 ° C е 50-90%, до температура най-малко 45 ° C - 30-70%, до температура най-малко 55 ° C - 20-60%. Максимални стойностивероятностите се отнасят за летните месеци.

"Вашият Слънчева къща» разработва, допълва и доставя както с пасивна, така и с активна циркулация на охлаждащата течност. Описание на тези системи можете да намерите в съответните раздели на нашия уебсайт. Поръчката и покупката се извършват чрез.

Много често се задава въпросът дали е възможно да се използват слънчеви отоплителни инсталации за отопление в Русия. За това е написана отделна статия - „Слънчева подкрепа за отопление“

Продължавай да четеш

1. Слънчеви колектори.

Слънчевият колектор е основният елемент на инсталацията, в който радиационната енергия на Слънцето се преобразува в друга форма на полезна енергия. За разлика от конвенционалните топлообменници, при които има интензивен пренос на топлина от една течност към друга и радиацията е незначителна, при слънчевия колектор енергията се пренася към течността от отдалечен източник на лъчиста енергия. Без концентрацията на слънчева светлина, плътността на потока на падащото лъчение е в най-добрия случай -1100 W / m 2 и е променлива. Дължините на вълните са в диапазона 0,3 - 3,0 µm. Те са много по-малки от присъщите дължини на вълните на повечето абсорбиращи повърхности. По този начин изследването на слънчевите колектори е свързано с уникални проблеми на преноса на топлина при ниски и променливи плътности на енергийния поток и относително голяма роля на радиацията.

Слънчевите колектори могат да се използват както със, така и без концентрация на слънчева радиация. При плоските колектори повърхността, която приема слънчевата радиация, е и повърхността, която абсорбира радиацията. Фокусиращите колектори, обикновено с вдлъбнати рефлектори, концентрират падащото лъчение върху цялата им повърхност върху топлообменник с по-малка повърхност, като по този начин увеличават плътността на енергийния поток.

1.1. Плоски слънчеви колектори.Плоският слънчев колектор е топлообменник, предназначен да загрява течност или газ поради енергията на слънчевата радиация.

Плоските колектори могат да се използват за нагряване на охлаждащата течност до умерени температури, t ≈ 100 o C. Техните предимства включват възможността за използване както на пряка, така и на разсеяна слънчева радиация; те не изискват проследяване на слънцето и не се нуждаят от ежедневна поддръжка. Структурно те са по-прости от система, състояща се от концентриращи рефлектори, абсорбиращи повърхности и механизми за проследяване. Обхватът на слънчевите колектори е отоплителни системи за жилищни и промишлени сгради, климатични системи, топла вода, както и електроцентрали с нискокипящ работен флуид, обикновено работещи според цикъла на Ранкин.

Основните елементи на типичния плосък слънчев колектор (фиг. 1) са: "черна" повърхност, която абсорбира слънчевата радиация и предава енергията й на охлаждаща течност (обикновено течност); прозрачни за слънчевата радиация покрития, разположени над абсорбиращата повърхност, които намаляват конвективните и радиационните загуби в атмосферата; топлоизолация на обратната и крайната повърхност на колектора за намаляване на загубите поради топлопроводимост.

Фиг. 1. електрическа схемаплосък слънчев колектор.

а) 1 - прозрачни покрития; 2 - изолация; 3 - тръба с охлаждаща течност; 4 - абсорбираща повърхност;

б) 1. повърхност, която абсорбира слънчевата радиация, 2-канала на охлаждащата течност, 3-стъкло (??), 4-корпус,

5- топлоизолация.

Фиг.2 Слънчев колектор от листово-тръбен тип.

1 - горен хидравличен колектор; 2 - долен хидравличен колектор; 3 - n тръби, разположени на разстояние W една от друга; 4 - лист (абсорбираща плоча); 5- връзка; 6 - тръба (не в мащаб);

7 - изолация.

1.2. Ефективност на колектора. Ефективността на колектора се определя от неговата оптична и топлинна ефективност. Оптичната ефективност ηо показва каква част от слънчевата радиация, достигнала до остъклената повърхност на колектора, се абсорбира от абсорбиращата черна повърхност и отчита енергийните загуби, свързани с разликата от единица на пропускливостта на стъклото и коефициента на абсорбция на абсорбиращата повърхност. За колектор с единичен стъклопакет

където (τα) n е произведението на пропускливостта на стъклото τ и коефициента на поглъщане α, поглъщащо повърхностното лъчение при нормално паданеслънчеви лъчи.

В случай, че ъгълът на падане на лъчите се различава от директния, се въвежда корекционен коефициент k, като се отчита увеличаването на загубите на отражение от стъклото и повърхността, която абсорбира слънчевата радиация. На фиг. 3 показва графики k = f(1/ cos 0 - 1) за колектори с единичен и двоен стъклопакет. Оптична ефективност, като се вземе предвид ъгълът на падане на лъчите, който е различен от директния,

Ориз. 3. Корекционен фактор за отразяването на слънчевата светлина от стъклената повърхност и черната абсорбираща повърхност.

В допълнение към тези загуби в колектора на всяка конструкция има топлинни загуби в околната среда Q пот, които се вземат предвид от топлинната ефективност, която е равна на съотношението на количеството полезна топлина, отстранена от колектора за определено време, към количеството радиационна енергия, идваща към него от Слънцето за същото време:

където Ω е площта на отвора на колектора; I - плътност на потока на слънчевата радиация.

Оптичната и топлинната ефективност на колектора са свързани чрез отношението

Топлинните загуби се характеризират с общия коефициент на загуба U

където T a е температурата на черната повърхност, която абсорбира слънчевата радиация; T около - температура на околната среда.

Стойността на U може да се счита за постоянна с достатъчна точност за изчисления. В този случай заместването на Qpot във формулата за топлинна ефективност води до уравнението

Топлинната ефективност на колектора може да се напише и по отношение на средната температура на охлаждащата течност, протичаща през него:

където T t \u003d (T in + T out) / 2 - средната температура на охлаждащата течност; F" - параметър, обикновено наричан "ефективност на колектора" и характеризиращ ефективността на преноса на топлина от повърхност, която абсорбира слънчевата радиация към охлаждащата течност; зависи от дизайна на колектора и е почти независим от други фактори; типични стойности на параметъра F "≈: 0,8-0,9 - за плоски въздушни колектори; 0,9-0,95 - за плоски течни колектори; 0,95-1,0 - за вакуумни колектори.

1.3. вакуумни колектори.В случай, че е необходимо нагряване до по-високи температури, се използват вакуумни колектори. Във вакуумния колектор обемът, в който се намира черната повърхност, която абсорбира слънчевата радиация, е отделен от околната среда чрез вакуумно пространство, което позволява значително намаляване на топлинните загуби в околната среда поради топлопроводимост и конвекция. Загубата на радиация е до голяма степен потисната от използването на селективно покритие. Тъй като коефициентът на общи загуби във вакуумния колектор е малък, охлаждащата течност в него може да се нагрее до по-високи температури (120-150 °C), отколкото в плоския колектор. На фиг. 9.10 показва примери за проектиране на вакуумни колектори.

Ориз. 4. Видове вакуумни колектори.

1 - тръба с охлаждаща течност; 2 - плоча със селективно покритие, което абсорбира слънчевата радиация; 3 топлинна тръба; 4 топлоотвеждащ елемент; 5 стъклена тръба със селективно покритие; b - вътрешна тръба за подаване на охлаждаща течност; 7 външна стъклена бутилка; 8 вакуум

МИНИСТЕРСТВО ЕНЕРГЕТИКА И ЕЛЕКТРИФИКАЦИЯСССР

ГЛАВЕН НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИ ОТДЕЛ
ЕНЕРГЕТИКА И ЕЛЕКТРИФИКАЦИЯ

МЕТОДИЧЕСКИ УКАЗАНИЯ
ЗА ИЗЧИСЛЯВАНЕ И ПРОЕКТИРАНЕ
СЛЪНЧЕВИ ОТОПЛИТЕЛНИ СИСТЕМИ

РД 34.20.115-89

УСЛУГА НА НАЙ-ДОБРОТО ИЗЖИВЯВАНЕ ЗА SOYUZTEKHENERGO

Москва 1990г

РАЗРАБОТЕН Държавен орден на Червеното знаме на труда Изследователски институт по енергетика. Г.М. Кржижановски

ИЗПЪЛНИТЕЛИ М.Н. ЕГАИ, О.М. Коршунов, А.С. Леонович, В.В. НУЩАЙКИН, В.К. РИБАЛКО, Б.В. Тарнижевски, В.Г. БУЛИЧЕВ

ОДОБРЕНО Главен научно-технически отдел по енергетика и електрификация 07.12.89

Ръководител V.I. ГОРИ

Срокът на годност е зададен

от 01.01.90г

до 01.01.92г

Тези указания установяват процедурата за извършване на изчислението и съдържат препоръки за проектиране на слънчеви отоплителни системи за жилищни, обществени и промишлени сградии структури.

Насоките са предназначени за дизайнери и инженери, участващи в разработването на слънчеви системи за отопление и топла вода.

. ОБЩИ ПОЛОЖЕНИЯ

където f - дял от общия средногодишен топлинен товар, осигурен от слънчева енергия;

където F - Площ на SC, m 2 .

където H е средната годишна обща слънчева радиация върху хоризонтална повърхност, kWh / m 2 ; разположени от приложението;

а, б - параметри, определени от уравнението () и ()

където r - характеристика на топлоизолационните свойства на обвивката на сградата при фиксирана стойност на натоварването за БГВ е отношението на дневния отоплителен товар при външна температура 0 °C към дневния товар за БГВ. Колкото повече r , колкото по-голям е делът на отоплителния товар в сравнение с дела на товара на БГВ и толкова по-несъвършен е проектът на сградата по отношение на топлинните загуби; r = 0 се приема само при изчислението Системи за БГВ. Характеристиката се определя по формулата

където λ е специфичната топлинна загуба на сградата, W / (m 3 ° С);

м - брой часове на ден;

к - честота на обмен на вентилационен въздух, 1/ден;

ρ в - плътност на въздуха при 0 °С, kg/m3;

f - коефициент на заместване, приблизително взет от 0,2 до 0,4.

Стойности λ, k, V, t в, s заложени при проектирането на STS.

Стойности на коефициента α за слънчеви колектори II и III тип

Стойности на коефициента β за слънчеви колектори II и III тип

Стойностите на коефициентите a и bса от масата. .

Стойностите на коефициентите a и b в зависимост от вида на слънчевия колектор

където qi - специфична годишна топлинна мощност на БГВ при стойности f различно от 0,5;

∆q - изменение на годишната специфична топлинна мощност на БГВ, %.

Промяна в стойността на специфичната годишна топлинна мощност∆q от годишния приток на слънчева радиация върху хоризонтална повърхност H и коефициент f

Приложение 2

Топлинни характеристики на слънчеви колектори

Приложение 3

Характеристики на слънчеви колектори

Приложение 4

Технически характеристики на проточни топлообменници тип ТТ

Приложение 5

Годишно пристигане на обща слънчева радиация върху хоризонтална повърхност (H), kWh / m 2

Бележки д. Топлоносителите на базата на калиев карбонат имат следните състави (масова част):

Рецепта 1 Рецепта 2

Калиев карбонат, 1,5-воден 51,6 42,9

Натриев фосфат, 12-вода 4,3 3,57

Натриев силикат, 9-воден 2.6 2.16

Натриев тетраборат, 10-воден 2,0 1,66

Флуорескойн 0,01 0,01

Вода До 100 До 100

Основният елемент на системите за активно топлоснабдяване е слънчев колектор (SC) , В съвременните нискотемпературни системи за топлоснабдяване (до 100 ° C), които се използват за преобразуване на слънчевата енергия в нискокачествена топлина за топла вода, отопление и други топлинни процеси, се използва така нареченият плосък колектор, който е слънчев абсорбер, през който циркулира охлаждащата течност; конструкцията е топлоизолирана отзад и остъклена отпред.

При високотемпературни системи за топлоснабдяване (над 100 °C) се използват високотемпературни слънчеви колектори. В момента най-ефективният от тях е концентриращият слънчев колектор Luza, който представлява параболичен улей с черна тръба в центъра, върху която се концентрира слънчевата радиация. Такива колектори са много ефективни в случаите, когато е необходимо да се създадат температурни условия над 100 °C за индустрията или производството на пара в електроенергетиката. Те се използват в някои слънчеви топлинни централи в Калифорния; за Северна Европа те не са достатъчно ефективни, тъй като не могат да използват разсеяната слънчева радиация.

Световен опит. В Австралия приемането на течности под 100°C изразходва около 20% от общата консумирана енергия. Установено е, че за да се осигури топла вода на 80% от сел жилищни сгради 1 човек се нуждае от 2 ... 3 m2 повърхност на слънчевия колектор и резервоар за вода с капацитет 100 ... 150 литра. Инсталации с площ от 25 m2 и бойлер за 1000 ... 1500 литра са много търсени, осигурявайки 12 души с топла вода.

Във Великобритания жителите на селските райони задоволяват нуждите си от топлинна енергия с 40–50% чрез слънчева радиация.

В Германия на изследователска станцияблизо до Дюселдорф е тествана активна слънчева инсталация за затопляне на вода (площ на колектора 65 m2), която дава възможност да се получат средно 60% от необходимата топлина годишно, а през лятото 80 ... 90%. В Германия семейство от 4 души може напълно да си осигури топлина, ако има енергиен покрив с площ от 6 ... 9 m2.

Най-широко използваната слънчева топлинна енергия се използва за отопление на оранжерии и създаване на изкуствен климат в тях; в Швейцария са тествани няколко начина за използване на слънчевата енергия в тази посока.

В Германия (Хановер) в Института по технологии, градинарство и земеделие се проучва възможността за използване на слънчеви колектори, поставени до оранжерията или вградени в нейната конструкция, както и самите оранжерии като слънчев колектор, използващ оцветена течност, преминаваща през двойното покритие на оранжерията и нагрявана от слънчева радиация. Съвременните слънчеви колектори в Германия могат да отговорят на нуждите на селското стопанство в топла водапрез лятото с 90%, през зимата с 29...30% и в преходния период - с 55...60%.

Активен слънчев отоплителни системинай-разпространен в Израел, Испания, остров Тайван, Мексико и Канада. Само в Австралия над 400 000 домове имат слънчеви бойлери. В Израел повече от 70% от всички еднофамилни къщи (около 900 000) са оборудвани с слънчеви бойлерисъс слънчеви колектори с обща площ 2,5 млн. м2, което дава възможност за годишно спестяване на гориво от около 0,5 млн. тне.

Структурното подобряване на плоския SC се извършва в две посоки:

• търсене на нови неметални конструкционни материали;
• подобряване на оптико-термичните характеристики на най-критичния възел абсорбатор-полупрозрачен елемент.