Расчет установок солнечной системы горячего водоснабжения
Тепловые мощности системы горячего водоснабжения определяются на основе среднесуточных норм потребления горячей воды. Для животноводческих ферм эти нормы имеются.
Нормы потребления горячей воды для бытовых потребностей приведены в табл. 1.3.
Таблица 1.3
Нормы потребления горячей воды и расход теплоты
|
Потребитель |
Единица |
Норма потребления горячей воды при температуре +65 °С, л |
Норма расхода теплоты, МДж |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Жилые здания квартирного типа с умывальниками, мойками, душевыми. То же с ваннами |
1 чел. в сутки 1 чел. в сутки |
80-100 110-130 |
20,1-25,2 27,7-32,7 |
|
Общежития с общими душевыми То же со столовыми и прачечными |
1 чел. в сутки 1 чел. в сутки |
40-50 50-60 |
10,4-12,6 12,6-15,1 |
|
Больницы, санатории общего типа и дома отдыха с общими ванными и душевыми |
1 кровать в сутки |
50-180 |
37,7-45,3 |
|
Поликлиники и амбулатории |
1 посетитель |
5 |
1,26 |
|
Клубы, дома культуры и театры с общими душевыми |
1 душ в час |
60-180 |
40,2-45,3 |
|
Бытовые помещения промышленных предприятий и спортивных сооружений с душевыми |
1 душ в 1 год |
270 |
67,9 |
Окончание табл. 1.3
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Бани русского типа (без плавательных бассейнов) |
1 посетитель |
90-110 |
22,6-22,7 |
|
Прачечные: механизированные немеханизированные |
1 кг сухого белья 1 кг сухого белья |
20-25 15 |
5,0-6,8 3,8 |
|
Учебные заведения и общеобразовательные школы с гимнастическими залами |
1 ученик в смену |
7 |
1,76 |
|
Детские ясли-сады |
1 ребенок в сутки |
25-30 |
6,3-7,5 |
|
Предприятия общественного питания |
1 посетитель |
30 |
7,5 |
|
Водоразборная точка технологического оснащения или мойка в столовых |
1 точка в 1 год |
250-300 |
62,9-79,4 |
Если температура воды t'г, которая полагается потребителю, отличается от нормированного значения t'г , то норма расхода воды такова:
. (1.36)
Солнечные установки, которые оборудованы резервным источником теплоты, рассчитывают по данным месяца по наибольшей за период работы сумме солнечной радиации; системы, которые работают без дублирующего источника, рассчитывают по наименьшей сумме радиации. Схемы двух- и трехконтурных установок приведены на рис. 1.8, б.
Площадь поглощающей поверхности гелиоустановок при наличии резервного источника теплоты:
, (1.37)
где Мг – расход горячей воды в системе горячего водоснабжения или отопления, кг/сутки; qi – интенсивность падающей солнечной радиации в плоскости коллектора, Вт/м2; η – КПД установки солнечного горячего водоснабжения.
Интенсивность падающей солнечной радиации для каждого светового дня:
, (1.38)
где Ps , Pd – коэффициент расположения солнечного коллектора соответственно для прямой и рассеянной радиации:
, (1.39)
где b – угол наклона солнечного коллектора к горизонту; Is – интенсивность падающей солнечной радиации, которая приходится на горизонтальную поверхность, Вт/м2 ; Id – интенсивность рассеянной солнечной радиации, которая падает на горизонтальную поверхность, Вт/м2.
Среднемесячные величины Р, в зависимости от угла наклона коллектора к горизонту приведены в приложении.
Значение qi для солнечных коллекторов южной ориентации следует принимать в интервале от 8-ми до 16-ти часов.
При отклонении коллекторов от юга к востоку на каждые 15° интервал времени следует считать на 1 ч раньше; при отклонении на запад – на 1 ч позже.
КПД установки:
, (1.40)
где ν – приведенный коэффициент теплорасхода солнечного коллектора, Вт/(м2·К); для одностекольных коллекторов v=8 Вт/(м2·К); для двухстекольных ν=5Вт/(м2·К); θ – приведенная оптическая характеристика коллектора, для одностекольных коллекторов можно принять θ=0,73; для двухстекольных θ=0,63; t1, t2 – температура теплоносителей на входе и выходе из солнечного коллектора, °С; для двух- и трехконтурных установок рекомендуется принять t1=tх+5; t2 = t1+5 (tх, t2 – температура воды на входе и выходе из коллектора, °С); 
– средняя дневная температуры наружного воздуха, °С.
Ориентировочные значения площади поверхности нагрева солнечного коллектора можно принять 4,5—9 м2 для отопления помещения площадью 15 м2 (в среднем 0,5 площади пола помещения) и 1,5—2 м2 для обеспечения горячей водой одного жителя.
Объем бака-аккумулятора
, (1.41)
где А - площадь поглощающей поверхности коллектора, м2.
Рассчитывать теплообменные аппараты следует по среднему значению расхода воды и теплоносителя.
Поверхность нагрева теплообменного аппарата
, (1.42)
где Ф – тепловая мощность системы горячего водоснабжения и отопления, Вт; kma – коэффициент теплопередачи теплообменного аппарата, для трубчатых теплообменников можно принять kma - 1500-1700 Вт/(м2·А); 
– разность температур; в данном случае
, (1.43)
где tmax, tmin – соответственно максимальный и минимальный перепады температур на концах теплообменника.
Количество теплоты, которая выработана гелиоустановкой
, (1.44)
где 
– годовой (сезонный) КПД установки; z – количество месяцев работы установки (зависит от географической широты данной местности и определяется заданием на проект); у – количество дней в месяце.
Значения в зависимости от характеристик солнечных коллекторов Ас, м2/(ГДж·сутки) и Vc м2/(ГДж·сутки), которые соответствуют единице суточной тепловой нагрузки систем горячего водоснабжения или отопления, приведены на рис. 1.9.
; (1.45)
. (1.46)
Количество теплоты, выработанной гелиоустановкой за год:
, (1.47)
где 
– годовые суммы падающей солнечной радиации, ГДж/м2.
а ) б)
Рис. 1.9. Зависимость годичного (а) и сезонного (б) КПД установок
солнечного горячего водоснабжения от значений Ас и Vс.
