Материал: Использование нетрадиционных и возобновляемых источников энергии при энергообеспечении зданий и сооружений. Чудинов Д.М., Петрикеева Н.А
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»
Кафедра теплогазоснабжения и нефтегазового дела
Использование нетрадиционных и возобновляемых источников энергии при энергообеспечении зданий и сооружений
Методические указания
к выполнению практических расчетов и курсовых работ
для студентов бакалавриата направлений 08.03.01 «Строительство»,
13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», 07.03.04 «Градостроительство», 21.03.01 «Нефтегазовое дело» и магистрантов направлений
08.04.01«Строительство», 13.04.01 «Теплоэнергетика и теплотехника»,
07.04.04 «Градостроительство», 21.04.01 «Нефтегазовое дело»
всех форм обучения
В
оронеж
2015
УДК 620.92:662.997:697.3
ББК 31.15:31.38:37.7
Составители д.М. Чудинов, н.А. Петрикеева, н.М. Попова, с.В. Чуйкин
Использование нетрадиционных и возобновляемых источников энергии при энергообеспечении зданий и сооружений: метод. указания к выполнению практических расчетов и курсовых работ / Воронежский ГАСУ: Д.М. Чудинов, Н.А. Петрикеева, Н.М. Попова, С.В. Чуйкин. – Воронеж, 2015. – 14 с.
Изложены принципы проектирования гелиоустановок. Приведены рекомендации по расчету конструктивных параметров и технических характеристик энергетического оборудования. Предназначены для студентов бакалавриата направлений 08.03.01 «Строительство», 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», 07.03.04 «Градостроительство», 21.03.01 «Нефтегазовое дело» и магистрантов направлений 08.04.01«Строительство», 13.04.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», 07.04.04 «Градостроительство», 21.04.01 «Нефтегазовое дело» всех форм обучения.
Ил. 4. Табл. 4. Библиогр.: 7 назв.
УДК 620.92:662.997:697.3
ББК 31.15:31.38:37.7
Печатается по решению учебно-методического совета
Воронежского ГАСУ
Рецензент – Д.Н. Китаев, к.т.н., доц. кафедры теплогазоснабжения
и нефтегазового дела Воронежского ГАСУ
Введение
Настоящие методические указания необходимы для освоения методов расчета энергетических установок, функционирующих на базе нетрадиционных возобновляемых источников энергии (в частности, гелиоустановок) и могут быть использованы при курсовом и дипломном проектировании при разработке разделов энергетической эффективности зданий и сооружений.
Рассмотрены вопросы определения конструктивных параметров гелиоустановок и доли тепловой нагрузки, обеспечиваемой за счет использования солнечной энергии (коэффициент замещения).
В приложениях приведены следующие таблицы: валовый потенциал солнечной энергии (прямой и рассеянной) на горизонтальную поверхность при безоблачном небе в зависимости от географической широты; поправочный коэффициент ослабления валового потенциала солнечной энергии для некоторых регионов России; среднемесячный дневной приход солнечной радиации на горизонтальную поверхность за пределами земной атмосферы.
Номер варианта выбирается студентом согласно двум последним цифрам зачетной книжки.
В курсовой работе должна быть предусмотрена теоретическая часть с описанием основных формул, используемых при расчете, и графической иллюстрацией. Расчетно-пояснительная записка оформляется на листах формата А4.
1. Исходные данные
Определить долю месячной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение, обеспечиваемой за счет солнечной энергии (коэффициент замещения).
1.1. Выбор варианта
Номер варианта определяется по двум последним цифрам номера зачетной книжки или выдается преподавателем индивидуально. (Пример: Если две последние цифры номера зачетной книжки составляют число 11, то выбирают вариант 11. Если отсутствует необходимый номер варианта, то его следует определять путем сложения двух последних цифр номера зачетной книжки, например для номера 21 принимаем вариант № 3 (2+1=3)).
Таблица 1
Исходные данные необходимые для расчета
Номер варианта |
Климатический район |
Потребление горячей воды 55 оС на человека а, л/сут. |
Количество потребителей m, чел. |
Коэфф. замещения определить для i-го месяца |
Произведение FRUL, Вт/(м2 К) |
Произведение FR(τα)n |
Поправочный коэффициент, учитывающий влияние теплообменника F’R/ FR |
1 |
Москва |
80 |
1 |
январь |
2,0 |
0,7 |
0,98 |
2 |
Волгоград |
110 |
4 |
февраль |
2,5 |
0,65 |
0,97 |
3 |
Иваново |
90 |
3 |
март |
3,0 |
0,6 |
0,96 |
4 |
Краснодар |
120 |
2 |
апрель |
3,5 |
0,55 |
0,95 |
5 |
Курск |
75 |
5 |
май |
4,0 |
0,5 |
0,94 |
6 |
Новороссийск |
95 |
3 |
июнь |
4,5 |
0,45 |
0,93 |
7 |
Пенза |
115 |
6 |
июль |
5,0 |
0,4 |
0,98 |
8 |
Ростов-на-Дону |
100 |
2 |
август |
4,7 |
0,75 |
0,97 |
9 |
Воронеж |
105 |
1 |
сентябрь |
4,3 |
0,57 |
0,96 |
10 |
Рязань |
60 |
4 |
октябрь |
3,7 |
0,47 |
0,95 |
11 |
Саратов |
65 |
6 |
ноябрь |
3,3 |
0,58 |
0,94 |
12 |
Тула |
115 |
3 |
декабрь |
2,7 |
0,44 |
0,93 |
13 |
Новосибирск |
120 |
5 |
январь |
2,3 |
0,43 |
0,98 |
14 |
Хабаровск |
90 |
4 |
февраль |
4,1 |
0,7 |
0,97 |
15 |
Томск |
95 |
1 |
март |
4,2 |
0,55 |
0,96 |
16 |
Белгород |
75 |
3 |
апрель |
3,1 |
0,8 |
0,95 |
17 |
Орел |
80 |
6 |
май |
3,2 |
0,5 |
0,94 |
18 |
Самара |
110 |
7 |
июнь |
4,6 |
0,75 |
0,93 |
19 |
Санкт-Петербург |
70 |
2 |
июль |
4,8 |
0,62 |
0,98 |
20 |
Пермь |
120 |
4 |
август |
3,7 |
0,45 |
0,97 |
2. Определение доли тепловой нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечной энергии
2.1. Определение безразмерных комплексов q1 и q2
Доля полной месячной
тепловой нагрузки, обеспечиваемой за
счёт солнечной энергии
,
есть функция безразмерных комплексов
Q1
и Q2,
определяемых выражениями [1]
,
(1)
,
(2)
где
- площадь солнечного коллектора, м2;
- эффективный коэффициент отвода теплоты,
учитывающий влияние теплообменника;
- полный коэффициент тепловых потерь
коллектора, Вт/(м2∙оС);
- число секунд в месяце;
- базисная температура, принятая равной
100 оС;
-
среднемесячная температура наружного
воздуха, оС;
- полная месячная тепловая нагрузка,
Дж;
- среднемесячный дневной приход суммарной
солнечной радиации на наклонную
поверхность коллектора, Дж/м2;
- число дней в месяце;
- среднемесячная приведённая поглощательная
способность.
Безразмерные комплексы Q1 и Q2 имеют определённый физический смысл: Q1 – отношение месячных тепловых потерь коллектора при базисной температуре к полной месячной тепловой нагрузке; Q2 – отношение количества энергии, поглощаемой пластиной коллектора в течение месяца, к полной месячной тепловой нагрузке.
Уравнения (1) и (2) можно переписать в виде