ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ

зонтальную поверхность, температура наружного воздуха Г„;

в) характеристики КСЭ Го и К; геометрические размеры модуля КСЭ, число слоев остекления, вид теплоносителя;

г) месячную тепловую нагрузку отопления (или данные для ее расчета);

д) среднемесячные значения температур холодной Т д и горячей Т воды;

е) суточное общее потребление горячей воды К

В соответствии с п. 16.1 выбирают тип и схему ССТ, а по п. 16.3-тип КСЭ и его характеристики. Системы ССГВ с естественной циркуляцией следует применять при площади КСЭ до 20 м для индивидуальных потребителей. В гелиосистемах отопления и ССГВ с большей площадью КСЭ необходимо использовать принудительную циркуляцию теплоносителя.

Температура горячей воды в ССГВ должна быть в пределах 45-75°С, кроме случаев, указанных в СНиП.

При проектировании ССТ вначале выбирают схемное решение и оборудование ССТ, затем последовательно вьшолняют тепловой, гидравлический и технико-экономический расчеты ССТ с оптимизацией.

В отличие от традиционных систем теплоснабжения, при проектировании которых для выбора оборудования достаточно определить часовые расходы теплоты, при расчете ССТ необходимо вычислять месячные расходы теплоты. Расход теплоты, кДж, на горячее водоснабжение в данном месяце равен:

е..ы = бгХ = 4,19- lOF ,(Г,., - r„)iV«„

(16.17)

где V - суточный расход горячей воды на 1 человека по нормам, м/(день • чел.); iV-число жителей; «д-число дней в данном месяце; Т w. Т -температуры горячей и холодной воды, °С (значения Т и «д изменяются по месяцам, а остальные величины постоянные); б"-суточный расход теплоты на горячее водоснабжение, кДж.

Месячный расход теплоты на отопление определяют путем умножения среднечасового расхода теплоты на 24Ид. Величина определяется по общепринятой методике (см. гл. 8), однако в качестве расчетной температуры принимается среднемесячная температура наружного воздуха Т. Расчет ведется от-

дельно для каждого месяца отопительного периода.

Расход теплоты, кДж/мес, на отопление и горячее водоснабжение (нагрузка теплоснабжения) для данного /-го месяца равен:

(16.18)

Годовые расходы теплоты на отопление, горячее водоснабжение и на теплоснабжение в целом равны:

12 12 12

1 = 1 1=1 < = 1

(16.19)

Расчет суточной теплопроизводительности ССТ и степени замещения топлива солнечной энергией. Для среднего дня каждого месяца рассчитывают количество солнечной энергии, поступающей на наклонную поверхность КСЭ, для чего определяют угол склонения Солнца 5 по формуле (16.4), часовые углы захода Солнца для горизонтальной со и наклонной co, поверхностей по формулам (16.5) и (16.6), среднемесячные коэффициенты пересчета солнечной радиации и R по формулам (16.2) и (16.3) (см. рис. 16.8, табл. 16.2), среднемесячное дневное количество солнечной энергии Е, поступающей на поверхность КСЭ, по формуле (16.1).

Вследствие нестабильности поступления солнечной энергии системы солнечного отопления должны работать с дополнительным (резервным) источником энергии ДИЭ (котельная, теплосеть и т.п.), обеспечивающим 100% тепловой нагрузки. В то же время ССГВ сезонного действия могут быть запроектированы без дублера, если не предъявляются жесткие требования по бесперебойному горячему водоснабжению (летние душевые, пансионаты, пионерские лагеря и т.п.).

Для систем солнечного отопления тепловой расчет рекомендуется выполнять для апреля (для марта для южных районов при ф = 45° с. ш. и южнее). В этом месяце вся тепловая нагрузка должна обеспечиваться за счет солнечной энергии.

При проектировании гелиотопливных систем теплоснабжения необходимо исходить из того, что экономически целесообразно покрывать за счет солнечной энергии лишь определенную долю /год годовой тепловой нагрузки QJ,"" отопления и горячего водоснабжения, а

остальную часть тепловой нагрузки должен обеспечивать ДИЭ:

диэ = (l-/гoд)г (16.20)

Годовая доля солнечной энергии в покрытии тепловой нагрузки (или степень замещения топлива) равна:

/год = 2Ж/1:е;г. (16.21)

Месячная степень замещения топлива

а) f

где Qh б" и 2р,э-месячные величины тепловой нагрузки, теплоты, обеспечиваемой солнечной и дополнительной энергией, ГДж/месяц.

Для расчета по формуле (16.12) среднемесячной суточной удельной теплопроизводительности КСЭ по табл. 16.3 и 16.4 выбираем характеристики КСЭ и коэффициенты flj и определяем параметр Р по формуле (16.14), величину Ф по формуле (16.13).

Удельный объемный расход теплоносителя для жидкостных КСЭ следует принимать равным = 0,01 - 0,02 л/(м-с), для воздушных КСЭ-0,005-0,02 mV(mc).

Удельный объем аккумулятора теплоты водяного Fan - 005 - 0,1 м, галечного = = 0,15 - 0,35 м на 1 м площади поверхности КСЭ.

Годовая (сезонная) теплопроизводительность системы Ql° и степень замещения для ССГВ меньше Ql° ид на 25-35%, а для ССТ-на 30-50% (из-за теплопотерь в системе и неиспользуемого избытка полезной теплоты).

Годовая экономия топлива, т. у. т, обеспечиваемая использованием солнечной энергии,

В -/годбххг),

где/дд-годовая степень замещения, Q™-годовая нагрузка теплоснабжения, ГДж/год, = 29,3 кДж/т.у.т-теплота сгорания топлива, отнесенная к 1 т условного топлива; теплогенерирующей установки,

равный 0,45 и 0,6 для индивидуальных теплогенераторов на твердом и жидком (газообразном) топливе и 0,6-0,7 и 0,7-0,8 для котельных производительностью 20-100 ГДж/ч и более на твердом и жидком (газообразном) топливе.

Годовая экономия, руб, составляет

где С-стоимость тепловой энергии от топливной теплогенерирующей установки, руб/ГДж, можно принять равной 55-65 руб/ГДж в зависимости от района.

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 5.0 в 1.0 2,0 5,0 4,0 5,0 6

Рис. 16.16. Обобщенные зависимости / от 6 для гелиосистем горячего водосиабжеиня (а) и отопления и горячего водоснабже-нна(б)

Срок окупаемости гелиосистемы, годы:

где Cj-удельные затраты на гелиосистему, отнесенные к 1 м площади поверхности КСЭ, руб/м. При отсутствии данных можно принять Cj. = 300 руб/м.

Для предварительного расчета систем солнечного теплоснабжения рекомендуется использовать зависимости / от безразмерного параметра 0 = EJJQ, приведенные на рис. 16.16. При построении этих зависимостей принято: а) в базовой системе используется плоский КСЭ типа НПК-2 с двухслойным остеклением, имеющий отношение К1у\ q = 6,3 Вт/(м К), оптимальный угол наклона КСЭ Ропт к горизонту и южную ориентацию; б) удельный объем водяного аккумулятора теплоты равен 0,05 м/м площади КСЭ. При применении КСЭ, имеющих другие значения отношения KJr\g, необходимо внести соответствующую поправку в расчет.

Величины (поток солнечной энергии на поверхность КСЭ) и Qh (тепловая нагрузка) следует определять для расчетного периода: для ССГВ круглогодичного или сезонного действия - 1 год или летний сезон, а для систем отопления-каждый месяц отопительного сезона.

Можно принимать следующие ориентировочные значения коэффициента пересчета R солнечной энергии КСЭ с оптимальным углом наклона КСЭ к горизонту: Л = 1,4 для гелиосистем отопления (при Po. = ф -1- 15°); R= 1,05 ДЛЯ сезонных ССГВ (при Ропх = ф - 15°) и Л =1,1 для ССТ круглогодичного действия (при ро„, = ф).

Для гелиосистем отопления и горячего водоснабжения пользоваться зависимостью /от 0 следует только на месячной основе. Величину