Расчет солнечного коллектора для обогрева бассейна, объемf затрат владельца на обогрев бассейна, а также объема бака аккумулятора при обогреве жилого дома

РАСЧЕТ ГЕЛИОСИСТЕМ ДЛЯ ОБОГРЕВА БАССЕЙНОВ И ЖИЛЫХ ДОМОВ

Практическое занятие № 3

Цель: ознакомиться с методикой расчета гелиосистем для обогрева бассейнов различного типа, произвести расчет по заданным параметрам.

Продолжительность занятия – 2 часа

Ход работы:

1. На основании теоретической части работы ознакомится и законспектировать особенности теплопотребления бассейнов и пути решения задачи по расчету гелиосистем для их обогрева.

2. В соответствии с индивидуальным заданием произвести расчет гелиосистемы для отопления бассейна, объем затрат владельца на обогрев бассейна, а также объема бака аккумулятора при обогреве жилого дома

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:

Теплопотребление бассейна зависит от его типа (крытый или открытый), способа укрытия и положения. На теплопотребление открытых плавательных бассейнов влияют колебания температуры атмосферного воздуха, изменения облачности, теплоизоляция плавательного бассейна и требуемая температура воды бассейна. Для поддержания температуры воды открытого бассейна, в зависимости от типа требуется энергия эквивалентная 0,5…0,6 КВт /м².

Для крытых бассейнов теплопотребление определяется вентиляцией, влажностью и температурой воздуха и требуемой температурой воды бассейна. Для поддержания температуры воды закрытого бассейна требуется энергия эквивалентная 0,1…0,3 КВт /м².

Существует несколько путей решения задачи по расчету гелиосистем для обогрева бассейна:

- солнечные коллекторы передают свою тепловую энергию непосредственно теплообменнику бассейна. Теплопередача происходит при солнечном времени суток. В случае недостатка вырабатываемого тепла солнечными коллекторами подключается дублер-нагреватель (газовый, электрический или твердотопливный котел).

- устанавливается двойной, по сравнению с первым вариантом, массив солнечных коллекторов. Тепло солнечного коллектора избыточное в светлое время суток запасается в бак аккумулятор. В дальнейшем с помощью теплообменника бак-аккумулятор отдает свое тепло воде бассейна.

Оба варианта имеют право на жизнь. В каждом случае надо рассматривать ситуацию индивидуально.

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Задача 1. Необходимо рассчитать гелиосистему для отопления закрытого (открытого) бассейна площадью S м², находящегося в N-ске при условии, что количество энергии, затрачиваемое в час на поддержание температуры 1 м² поверхности, равно E КВт*ч/м². Способность поглощения энергии солнца солнечным коллектором Ataba составляет Y %, площадь поглощения – S_тр м².

Рассчитайте затраты, которые бы понес владелец этого бассейна на его обогрев, при использовании электроэнергии.

Расчет солнечного коллектора, необходимого для обогрева бассейна, производится по следующему алгоритму:

1. Количество энергии, необходимое ежечасно для поддержания заданной температуры бассейна рассчитывается по формуле:

U=E*S,

где Е – количество энергии, затрачиваемой в час на поддержание температуры 1 м² поверхности; КВт*ч/м²;

S – площадь «зеркала» воды, м².

2.Расчитываем количество энергии, необходимое для поддержания заданной температуры бассейна в течение суток (светлого времени суток) по формуле:

U_с=U*24(8)

Если мы хотим использовать энергию солнечных коллекторов только в светлое время суток, то мы должны набрать массив коллекторов, который обеспечит нас теплом солнечной радиации в течении светового дня, т.е. в течение 8 часов.

3. Рассчитываем количество энергии, способное аккумулироваться одной трубкой солнечного коллектора по формуле:

,

где G_x - среднемесячное значение солнечной радиации (для указанного города (приложение 3);

Y – количество солнечной энергии, способное поглощаться данной маркой коллектора, %

S_тр – площадь поглощения вакуумной трубки данного коллектора, м².

4. Просчитываем необходимое количество трубок.

5. Рассчитываем затраты на электроэнергию в год для поддержания заданной температуры в бассейне, при условии, что при превышении лимита 600Квт*ч в месяц действует тариф 1Квт*ч = 1,0122 грн.

Величины и единицы их измерения	Варианты
Город проживания	Киев	Донецк	Черни-гов	Симфе-рополь	Ялта	Львов	Одесса	Луцк	Ужго-род	Ровно
Тип бассейна	откры-тый	закры-тый	откры-тый	закры-тый	откры-тый	закры-тый	откры-тый	закры-тый	открытый	закрытый
S, м^2		12,6	14,2	15,1	15,3	13,4	12,8	13,8	14,3	15,3
E КВт*ч/м^2	0,29	0,3	0,27	0,28	0,31	0,33	0,32	0,26	0,29	0,3
Y, %		79,5	79,3	80,2		78,9	79,2	80,5	80,8
Sтр, м^2	0,08	0,076	0,082	0,081	0,079	0,078	0,077	0,083	0,084	0,081

Задача 2: Для отопления дома в течение суток потребуется Q ГДж теплоты. При использовании для этой цели солнечной энергии тепловая энергия может быть запасена в водяном аккумуляторе. Допустим, что температура горячей воды t₁ ° С. Какова должна быть емкость бака аккумулятора V (м³), если тепловая энергия может использоваться в отопительных целях до тех пор, пока температура воды не понизится до t₂ °C? Величины теплоемкости и плотности воды взять из справочной литературы.

Задача 2 посвящена определению емкости водяного аккумулятора тепловой энергии, предназначенного для отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования воздуха в жилом доме. Источником тепловой энергии может быть, например, солнечная энергия, улавливаемая солнечными панелями па крыше дома. Циркулирующая в панелях вода после нагрева направляется в бак - аккумулятор, а оттуда насосом в отопительные батареи и к водоразборным кранам горячего водоснабжения. Могут быть и более сложные, комплексные системы аккумулирования тепла с использованием засыпки из гравия и др.

Необходимый объем бака - аккумулятора V (м³) для воды можно определить по известному уравнению для изобарного процесса, если знать: суточную потребность в тепловой энергии для дома Q (ГДж); температуру горячей воды, получаемой в солнечных панелях t₁ ⁰С; наименьшую температуру в баке t₂ °C, при которой еще возможно действие отопительной системы:

Q=ρ·V·Cр·(t₁-t₂)

где р - плотность морской воды, кг/м³

С_р - удельная массовая теплоемкость воды при р = const в Дж/(кг·К)

Величины и единицы их измерения	Варианты заданий
Q, ГДж	0,56	0,58	0,60	0,62	0,64	0,56	0,64	0,62	0,60	0,58
t1,^oC
t2,°C

Дата добавления: 2014-11-29