Расчет установок солнечного горячего водоснабжения

Основные термины:

Дублер - традиционный источник теплоты для догрева воды, полученной в установке солнечного горячего водоснабжения.

Теплоприемный контур - контур, в котором происходит нагрев теплоносителя непосредственно солнечной энергией.

Все типы установок с дублирующими источниками рассчитываются по данным месяца с наибольшей суммой солнечной радиации за период работы, а системы без дублирующего источника - с наименьшей.

Площадь солнцепоглощающей поверхности коллекторов установки без дублеров А, м², следует определять по формуле

где G – часовой расход горячей воды в системе горячего водоснабжения G, кг, принимается по СНиП 2.04.01-85 ;

g_i - часовая производительность установки, отнесенная к 1 м² поверхности солнечного коллектора, кг/м²;

i - расчетные часы работы установки.

При неравномерном потреблении горячей воды по месяцам в установках без дублеров расчет площади солнечных коллекторов следует выполнять по величине суточного расхода горячей воды каждого месяца и принимать наибольшую из полученных площадей.

Часовая производительность установки , кг/м², определяется по формуле

где - приведенный коэффициент теплопотерь солнечного коллектора, Вт/(м²×К), в случае отсутствия паспортных данных может быть принят 8 Вт/(м²×К) для одностекольных коллекторов и 5 Вт/(м²×К) - для двустекольных;

t₁, t₂ - температура теплоносителя на входе и на выходе солнечного коллектора, °С

Температура на входе t₂ определяется по формуле

t₂ = t_w2+ 5°C,

где t_w2 - требуемая температура горячей воды.

Температура на выходе определяется по формуле

,

где - температура холодной воды.

В одноконтурных системах и .

Равновесная температура каждого часа определяется по формуле

- приведенная интенсивность поглощенной солнечной радиации, Вт/м², определяется по прил. 1;

- температура наружного воздуха, °С.

Примечание. При отсутствии в технических характеристиках солнечных коллекторов величины солнцепоглощающей поверхности ее следует принимать равной 0,9 - 0,95 габаритной площади коллектора.

В первый час работы установки температура на входе принимается равной температуре воды в баке-аккумуляторе.

При отклонении солнечных коллекторов от южной ориентации до 15° количество поглощенной радиации снижается на 5%, при отклонении до 30° - 10%.

Площадь солнцепоглощающей поверхности установок с дублером А, м², следует определять по формуле

где - интенсивность падающей солнечной радиации в плоскости коллектора, Вт/м², определяется по прил. 1 в интервале от 8 до 17 ч для солнечных коллекторов южной ориентации. При отклонении от юга к востоку или западу на каждые интервал времени начинается раньше или позже на 1 ч;

- КПД установки солнечного горячего водоснабжения.

Коэффициент полезного действия установки определяется по формуле

(7)

где - приведенная оптическая характеристика коллектора. При отсутствии паспортных данных может быть принята равной 0,73 для одностекольных коллекторов и 0,63 - для двухстекольных;

- средняя дневная температура воздуха °С.

При переменном расходе теплоносителя в теплоприемном контуре и контуре нагреваемой воды подбор насосов производится по максимальной величине расхода. При постоянном расходе теплоносителя его удельный расход должен приниматься в пределах 20-40 кг/м²×ч.

При проектировании установок с переменным расходом теплоносителя расчет теплообменников следует производить по среднечасовым значениям расходов воды и теплоносителя.

Расчет интенсивности солнечной радиации

Расчет установки солнечного горячего водоснабжения выполняется по часовым суммам прямой и рассеянной солнечной радиации и температуре наружного воздуха. Величина интенсивности солнечной радиации, температура наружного воздуха принимаются, как правило, по "Справочнику по климату СССР", Гидрометеоиздат, Л., 1966.

Интенсивность падающей солнечной радиации для любого пространственного положения солнечного коллектора и каждого часа светового дня , , следует определять по формуле

где - интенсивность прямой солнечной радиации, падающей на горизонтальную поверхность, в [11] табл. 2.4;

- интенсивность рассеянной солнечной радиации, падающей на горизонтальную поверхность, ;

- коэффициенты положения солнечного коллектора для прямой и рассеянной радиации соответственно.

Коэффициент положения солнечного коллектора для рассеянной радиации следует определять по формуле

где - угол наклона солнечного коллектора к горизонту.

Коэффициент положения солнечного коллектора для прямой солнечной радиации следует определять по таблице данного приложения.

Приведенную интенсивность поглощенной солнечной радиации q, , следует определять по формуле

где и - соответственно приведенные оптические характеристики солнечного коллектора для прямой и рассеянной солнечной радиации. При отсутствии паспортных данных могут быть приняты: ; - для одностекольных и - для двустекольных солнечных коллекторов.