Альтернативные источники теплоснабжения

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Томский государственный архитектурно-строительный университет»
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Методические указания
к практическим занятиям
Составитель: Е.А. Иванова
Томск 2013
1
Альтернативные источники теплоснабжения: методические указания / Сост. Е.А. Иванова. – Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит.
ун-та, 2013. – 40 с.
Рецензент к.т.н. доцент кафедры ТГС Т.А. Мирошниченко
Редактор к.т.н. доцент кафедры ТГС А.В. Колесникова
Методические указания к практическим занятиям по дисциплине Б3.ДВ3 «Альтернативные источники теплоснабжения» предназначены для студентов направления подготовки бакалавров 270800 –
«Строительство» всех форм обучения.
Рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры теплогазоснабжения. Протокол №2 от 30.10.2013.
Срок действия
с 01.12.2013
до 01.12.2018
Оригинал-макет подготовлен составителем Е.А. Ивановой
Подписано в печать 27.11.13.
Формат 60×84. Бумага офсет. Гарнитура Таймс.
Уч.-изд. л. 2,2. Тираж 20 экз. Заказ №
Изд-во ТГАСУ, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2.
Отпечатано с оригинал-макета в ООП ТГАСУ.
634003, г. Томск, ул. Партизанская, 15.
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение……………………………………………………
1. Программа дисциплины………………………………...
2. Использование теплоты солнечной энергии..………...
2.1. Солнечная радиация…………………………...…...
2.2. Солнечные системы теплоснабжения……………..
2.3. Солнечные системы горячего водоснабжения……
2.4. Солнечные системы отопления………………..…..
2.5. Оценка располагаемого количества солнечной
энергии………………………………………………
3. Коллекторы солнечной энергии………………………...
3.1. Классификация коллекторов солнечной энергии…
3.2. Коэффициент полезного действия коллекторов
солнечной энергии………………………………….
3.3. Теплопроизводительность коллекторов солнечной
энергии………………………………………………
4. Расчет системы солнечного теплоснабжения………….
4.1. Общие положения расчета систем солнечного
теплоснабжения…………………………………….
4.2. Расчет суточной теплопроизводительности и
степени замещения топлива солнечной энергией..
4.3. Расчет коэффициента замещения …………….…..
5. Пример расчета.............................................................
6. Варианты контрольного задания …...………………….
7. Приложения…………………..………………………..
Список рекомендуемой литературы………………………
4
5
7
7
8
11
12
14
17
17
21
24
26
26
28
30
33
37
38
40
3
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания и контрольные задания к практическим занятиям по дисциплине Б3. ДВ3 «Альтернативные источники теплоснабжения» предназначены для подготовки бакалавров по направлению 270800 – «Строительство».
В методических указаниях излагаются вопросы, связанные с использованием солнечных систем теплоснабжения. Рассматриваются классификация и выбор коллекторов солнечной
энергии, общие положения расчета солнечных систем горячего
водоснабжения. Особое внимание уделяется методике расчета
коэффициента замещения солнечной энергии.
В процессе выполнения контрольных заданий у студентов
формируются следующие, предусмотренные Федеральным государственным образовательным стандартом (ФГОС-3), компетенций:
ОК-1: владение культурой мышления, способность к
обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели
и выбору путей ее достижения.
ОК-5: умение использовать нормативные правовые документы в своей деятельности.
ОК-6: стремление к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства.
ОК-8: осознание социальной значимости своей будущей
профессии, развитием высокой мотивации к выполнению профессиональной деятельности.
ПК-1: использование основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применение
методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования.
ПК-6: способность осуществлять информационный поиск
по отдельным агрегатам и системам объектов исследования.
ПК-9: знание нормативной базы в области инженерных
изысканий, принципов проектирования зданий, сооружений,
4
инженерных систем и оборудования, планировки и застройки
населенных мест.
ПК-10: владение методами проведения инженерных изысканий, технологией проектирования деталей и конструкций в
соответствии с техническим заданием с использованием стандартных прикладных расчетных и графических программных
пакетов.
Работа над контрольным заданием способствует приобретению студентом:
Знаний: Видов альтернативных источников энергии.
Основных элементов и принципов работы солнечных систем теплоснабжения.
Классификации коллекторов солнечной энергии.
Общих положений расчета систем солнечного теплоснабжения.
Умений: Выбрать тип альтернативного источника энергии.
Произвести тепловой расчет системы солнечного теплоснабжения.
Пользоваться справочной литературой по направлению
своей профессиональной деятельности.
Навыков: Публичной речи, аргументации, ведения дискуссии, практического анализа различного рода рассуждений.
Владения основными методами проектирования систем
солнечного теплоснабжения.
1. ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
1. Введение в альтернативные источники энергии. Солнечная энергия. Прямая, рассеянная и суммарная солнечная радиация. Интенсивность солнечной радиации.
2. Солнечные системы теплоснабжения. Гелиоприемники. Виды гелиоприемников. Пассивные и активные системы
солнечного теплоснабжения. Жидкостные и воздушные системы
солнечного теплоснабжения.
5
3. Оценка располагаемого количества солнечной энергии.
Основные понятия: количество суммарной солнечной энергии,
угол наклона коллектора к горизонту, коэффициент отражения
для подстилающей поверхности земли, угол склонения Солнца,
часовой угол захода (восхода) Солнца.
4. Классификация коллекторов солнечной энергии. Виды
коллекторов. Преимущества и недостатки. Технические характеристики солнечных коллекторов. Абсорбер, апертура. Тепловая эффективность.
5. Теплопроизводительность коллекторов солнечной энергии. Годовая теплопроизводительность системы. КПД коллектора. Оптимальная ориентация. Оптимальный угол наклона.
Мгновенное количество полезной энергии.
6. Общие положения расчета систем солнечного горячего
водоснабжения. Расход теплоты на горячее водоснабжение.
Цель теплового расчета.
7. Расчет суточной теплопроизводительности и степени
замещения топлива солнечной энергией. Годовая доля солнечной энергии. Удельный объемный расход теплоносителя. Годовая
(сезонная) теплопроизводительность системы. Годовая экономия
топлива. Срок окупаемости гелиосистемы.
8. Расчет коэффициента замещения. Энергетический баланс системы. Безразмерные комплексы X и Y.
6
2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОТЫ СОЛНЕЧНОЙ
ЭНЕРГИИ
2.1. Солнечная радиация
Солнечная радиация – практически неисчерпаемый и экологически чистый источник энергии. Общее годовое количество
поступающей на Землю солнечной энергии составляет
1,05∙1018 кВт∙ч, в том числе на поверхность суши приходится
2∙1017 кВт∙ч. Без ущерба для экологической среды может быть
использовано до 1,5% всей поступающей солнечной радиации.
При прохождении земной атмосферы, представляющей
собой смесь газов, водяных паров и взвешенных твердых частиц
пыли, солнечная радиация испытывает многократные
трансформации и достигается земной поверхности в формах
прямой и рассеянной солнечной радиации.
Прямая солнечная радиация (S), Вт/м2, представляет собой
солнечное излучение, достигающее земной поверхности без
искажений и преломлений. Она сохраняет свою направленность.
Рассеянная солнечная радиация (D), Вт/м2, это солнечное
излучение, которое достигает земной поверхности после
многократных отражений и преломлений в атмосфере.
Рассеянная солнечная радиация не имеет строго направления,
как прямая. Ее интенсивность равномерно распределяется всей
толщиной атмосферы, и она приходит на земную поверхность
равномерно со всех направлений.
Сумма прямой и рассеянной солнечной радиации
называется суммарной солнечной радиацией (l), Вт/м2
l SD.
(1)
Интенсивность солнечной радиации зависит от:
1. Суточных и годовых изменений. Интенсивность
солнечной радиации, достигающей земной поверхности,
подвержена
циклическим
изменениям,
обусловленным
7
вращением Земли вокруг собственной оси (суточные изменения
– смена дня и ночи), а также вращением Земли вокруг Солнца,
что из-за постоянного угла наклона земной оси к плоскости
экватора вызывает ее годовое изменение (смена летнего и
зимнего периодов).
2. Прозрачности атмосферы. Интенсивность солнечной
радиации зависит от прозрачности атмосферы, на что влияет
местное загрязнение (пыль, промышленные выбросы). При этом
прозрачность атмосферы в крупных промышленных городах на
20-30% ниже, чем в сельской местности;
3. Облачности. Интенсивность солнечной радиации на
земной поверхности подвержена сильному влиянию облачности,
т.е. при сплошной облачности прямая солнечная радиация не
может проникнуть сквозь ее толщу. В результате на земную
поверхность поступает только рассеянная солнечная радиация.
При этом ее интенсивность составляет лишь 10–15% от
интенсивности
суммарной
солнечной
радиации
при
безоблачном небе. При абсолютно безоблачном небе доля
прямой солнечной радиации в суммарной возрастает до 80–85%.
4. Ориентации по сторонам света.
2.2. Солнечные системы теплоснабжения
Системами солнечного теплоснабжения называются
системы, использующие в качестве теплоисточника энергию
солнечной радиации.
Их характерным отличием от других систем теплоснабжения является наличие специального элемента – гелиоприемника,
улавливающего и преобразующего солнечную радиацию в
тепловую энергию.
Гелиосистемы теплоснабжения рекомендуется применять
в основном в южных районах при соответствующем техникоэкономическом обосновании:
8
– при сезонном теплоснабжении или при режиме теплопотребления с максимальными нагрузками в летний период;
– при высокой себестоимости тепловой энергии, отпускаемой традиционным источником теплоты;
– при высоких среднегодовых значениях интенсивности
поступающей солнечной радиации и большом количестве солнечных дней;
– при наличии площадей для размещения гелиоустановок,
и отсутствие затенения;
– при повышенных требованиях к чистоте окружающей
воздушной среды;
– с целью экономии топливно-энергетических ресурсов.
По функциональным особенностям гелиоприемника,
системы солнечного теплоснабжения подразделяют на
пассивные и активные.
Пассивными называются системы, в которых в качестве
гелиоприемника для восприятия и преобразования солнечной
энергии в тепловую служит само здание или его отдельные
ограждения.
В пассивных системах обеспечивается прямое улавливание
стенами и полом здания солнечной энергии, поступающей через
окна большой площади, расположенные на южной стене. Возможна аккумуляция теплоты массивом стены и передача ее
внутрь помещения. Для снижения теплопотерь здания в ночное
время на светопрозрачных поверхностях предусматривают тепловую изоляцию (щиты, ставни и т.п.).
Применение пассивных систем солнечного теплоснабжения экономически целесообразно в районах с достаточно высоким уровнем инсоляции, большим числом часов солнечного
освещения и умеренной температурой наружного воздуха.
Наиболее эффективной является пассивная система с теплоаккумулирующей бетонной стеной темного цвета, которая расположена с южной стороны, имеет остекленную наружную поверхность и отверстия для циркуляции воздуха на уровне пола и
9
потолка (рис. 1). При применении таких систем здания должны
иметь улучшенную тепловую изоляцию и удовлетворять требованиям сохранения энергии.
Рис. 1. Пассивная солнечная система отопления здания с естественной
циркуляцией воздуха в пространстве между остеклением южного фасада и
теплоаккумулирующей стеной.
1 – здание; 2 – теплоаккумулирующая стена; 3 – остекление.
Активными
называются
системы,
в
которых
гелиоприемник, в отличие от пассивных систем, является
самостоятельным отдельным устройством, не относящимся к
зданию.
Характерным признаком активных систем является наличие коллектора солнечной энергии, аккумулятора теплоты, дополнительного источника энергии, теплообменников (в двухконтурных схемах), насосов или вентиляторов, соединительных
трубопроводов или воздуховодов и системы регулирования.
В зависимости от вида теплоносителя в контуре системы
солнечного теплоснабжения различают жидкостные и воздушные системы. Каждый из теплоносителей имеет определенные
преимущества и недостатки. Использование воздуха позволяет
исключить проблемы замерзания и коррозии, снизить массу
установки, уменьшить возможный ущерб от утечки жидкого
теплоносителя и т.д., но с теплотехнической точки зрения, воздушные системы менее эффективны, чем жидкостные. Поэтому
в большинстве случаев теплоносителем является вода.
10
2.3. Солнечные системы горячего водоснабжения
Существует два основных типа солнечных систем горячего
водоснабжения: с естественной (рис. 2, а) и принудительной
(рис. 2, б) циркуляцией теплоносителя.
Рис. 2. Принципиальные схемы солнечных водонагревательных
установок с естественной (а) и принудительной (б) циркуляцией
теплоносителя.
1 – коллектор солнечной энергии; 2 – бак-аккумулятор горячей воды;
3 – насос; 4 – смесительный вентиль.
Солнечные системы первого типа используется для небольших потребителей, при этом бак-аккумулятор должен быть
установлен выше коллектора солнечной энергии. Для крупных
потребителей горячей воды для циркуляции теплоносителя требуется насос.
Если в контуре коллектора солнечной энергии и в бакеаккумуляторе теплоты используется вода, система выполняется
по одноконтурной схеме. Для предотвращения замерзания теплоносителя в контуре может использоваться антифриз, при
этом теплота от антифриза к воде передается с помощью теплообменника, и система выполняется по двухконтурной схеме
(рис. 3, а и б).
11
Рис. 3. Двухконтурные схемы солнечных водонагревательных установок с естественной (а) и принудительной (б) циркуляцией теплоносителя.
1 – коллектор солнечной энергии; 2 – аккумулятор тепла; 3 - теплообменник; 4 – резервный источник энергии; 5 – насос; 6 – предохранительный
клапан.
2.4. Солнечные системы отопления
В гелиосистемах отопления теплоносителем может быть
воздух и жидкость. В воздушных системах отопления распределение теплоты в здании осуществляется с помощью вентиляционной системы.
Рис. 3. Принципиальная схема воздушной гелиосистемы отопления.
1 – коллектор солнечной энергии; 2 – галечный аккумулятор тепла;
3 – вентилятор; 4 – переключающий клапан; 5 – дополнительный источник
энергии.
12
В жидкостных системах отопления передача теплоты осуществляется посредством излучающих панелей со встроенными
змеевиками с горячей водой, радиаторов и конвекторов, рассчитанных на низкотемпературный теплоноситель.
Рис. 4. Схема жидкостной гелиосистемы отопления и горячего водоснабжения.
1 – коллектор солнечной энергии; 2 – теплообменник в контуре коллектора; 3 – аккумулятор тепла; 4 – дополнительный источник энергии; 5 –
здание; 6 – насос; 7 - смесительный вентиль; 8 – теплообменник в контуре
ГВС; 9 – бак горячей воды; 10 – дублер-доводчик.
Возможно применение гибридных систем, соединяющих
элементы активных и пассивных систем.
Значительные преимущества имеет комбинированная гелиотеплонасосная система теплоснабжения с последовательной
и параллельной схемой подключения теплового насоса. В первом случае испаритель теплового насоса получает теплоту от
аккумулятора, а во втором источником теплоты служит окружающая среда.
Солнечные установки для отопления и горячего водоснабжения зданий входят в состав комбинированных гелиотопливных систем теплоснабжения, при этом за счет солнечной энергии обеспечивается частичное покрытие годовой тепловой
нагрузки потребителя. Резервный источник теплоты должен
обеспечивать полное покрытие расчетной тепловой нагрузки. В
13
отдельных случаях допустимо неполное резервирование производительности гелиоустановки.
Рис. 5. Принципиальные схемы гелиотеплонасосной системы теплоснабжения с последовательным (а) и парраллельным (б) подключением теплового насоса.
1 – коллектор солнечной энергии; 2 – аккумулятор теплоты; 3 – здание; 4 – тепловой насос.
Здание должно отвечать современным требованиям теплозащиты и сохранения энергии. При соблюдении этих условий
может быть обеспечена высокая эффективность использования
солнечной энергии.
2.5. Оценка располагаемого количества
солнечной энергии
В системах солнечного теплоснабжения обычно используются плоские коллекторы солнечной энергии, устанавливаемые
в наклонном положении. Среднемесячное дневное количество
суммарной солнечной энергии, МДж/(м2∙день), поступающей на
наклонную поверхность коллектора
Ек  R  E ,
(2)
где Е – среднемесячное дневное количество суммарного солнечного излучения, поступающего на горизонтальную поверх14
ность, МДж/(м2∙день), определяется по прил. 1; R – отношение
среднемесячных дневных количеств солнечной радиации,
поступающих на наклонную и горизонтальную поверхности.
Для наклонной поверхности
 Е 
1  cos  Ед
1  cos 
R  1  д   Rп 

 
,
Е
2
Е
2


(3)
где Ед – среднемесячное дневное количество рассеянной солнечной энергии, поступающей на горизонтальную поверхность,
МДж/(м2∙день), принимаем по прил. 1; Rп – коэффициент пересчета прямого излучения с горизонтальной на наклонную поверхность; β – угол наклона коллектора к горизонту, град; ρ –
коэффициент отражения для подстилающей поверхности земли,
обычно летом ρ=0,2, а зимой при наличии снежного покрова
ρ=0,7.
Среднемесячная величина коэффициента

 3/  sin       sin 
180
, (4)

cos   cos   sin 3  sin   sin  

180 3
cos       cos   sin 3/ 
Rп 
где φ – широта местности, град, принимаем по прил. 1; δ – склонение Солнца, град; 3 и 3/ – часовой угол захода Солнца на
горизонтальной и наклонной поверхностях, град.
Угол склонения Солнца в данный день n равен
284  n 

  23, 45  sin  360 
.
365 

(5)
Для среднего дня I-XII месяцев величина δ определяется
по таблице 1.
15
Таблица 1
Угол склонения солнца
Месяц
I
II
град -20,9 -13
III
IV
-2,4
9,4
V
VI
VII VIII
IX
18,8 23,1 21,2 13,5
2,2
X
XI
XII
-9,6 -18,9 -23
Часовой угол захода (восхода) Солнца для поверхности:
– горизонтальной
з  arccos( tg   tg );
(6)
– вертикальной

'з  min 3 , arccos 
 tg       tg  .
(7)
В качестве 'з принимается меньшая из двух величин, указанных в фигурных скобках.
На рис. 6 показаны основные углы, используемы в приведенных формулах.
Рис. 6. Углы, характеризующие положение точки на земной поверхности (а) и наклонной поверхности коллектора солнечной энергии (б) относительно солнечных лучей.
φ – широта местности; ω – часовой угол; δ – склонение солнца; i – угол
падения солнечных лучей;  – угол высоты Солнца; с – азимут Солнца; н –
азимут наклонной поверхности.
16
3. КОЛЛЕКТОРЫ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ
3.1. Классификация коллекторов солнечной энергии
Солнечные коллекторы бывают разных видов. Наиболее
популярными в настоящее время и наиболее доступными (с учётом высокого КПД и приемлемой цены) являются плоские и вакуумные солнечные коллекторы. Плоские коллекторы являются
традиционными, похожими на изначальную модель.
Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего
солнечное излучение, прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Поглощающий элемент называется абсорбером, он
связан с теплопроводящей системой. Плоские солнечные коллекторы работают на основе парникового эффекта. Он заключается в том, что солнечное излучение, падающее на поверхность
солнечного коллектора, практически полностью пропускается
стеклом. Таким образом, достигается накопление солнечной
энергии внутри коллектора. Передача теплоты к теплоносителю
осуществляется при помощи конструктивных элементов, выполненных, как правило, из алюминия или меди. Отвод теплоты
осуществляется теплоносителем – водой или раствором незамерзающей жидкости.
Чем больше солнечной энергии передается теплоносителю,
протекающему в коллекторе, тем выше его эффективность.
Важной характеристикой солнечного коллектора является производство горячей воды с одного квадратного метра его поверхности. При отсутствии разбора тепла плоские коллекторы способны нагреть теплоноситель до 190–200 °С.
В вакуумном коллекторе объем, где находится темная поверхность, поглощающая солнечное излучение, отделен от
окружающей среды пространством, в котором создан вакуум.
Так практически полностью устраняются потери теплоты в
окружающую среду за счет теплопроводности конвекции. По-
17
тери на излучение в значительной степени подавляются за счет
применения селективного покрытия.
Так как полный коэффициент потерь в вакуумном коллекторе очень невелик, он обеспечивает сбор солнечного излучения
в любую погоду, практически вне зависимости от внешней температуры. Преимущество вакуумных коллекторов перед плоскими
начинает проявляться при температуре воздуха ниже 15 °С. При
отрицательных температурах воздуха вакуумным коллекторам
просто нет альтернативы.
Солнечные тепловые установки на основе вакуумных коллекторов могут применяться как для целей горячего водоснабжения, так и для отопления дома. При этом в летнее время можно полностью получать горячую воду от солнечного нагревателя. В остальное время года за счет энергии Солнца можно получать до 60% горячей воды.
У каждого вида солнечных коллекторов есть свои недостатки и преимущества:
– плоские считаются более прочными и надежными, поскольку имеют более простую конструкцию, вакуумные потенциально более хрупкие;
– в случае повреждения плоского коллектора, требуется
замена целиком, при повреждении вакуумного, следует заменить лишь те трубки, которые были повреждены и модуль в это
время может работать;
– вакуумные коллекторы более эффективны, когда необходимо нагреть воду до высокой температуры;
– вакуумные коллекторы более эффективны в зимнее время, поскольку у них ниже теплопотери от контакта с окружающей средой, а также дают больше энергии в пасмурную погоду;
– нормальный срок службы солнечных коллекторов 15-30
лет, вакуумные коллекторы рассчитаны на такой же срок службы, но большинство существующих коллекторов пока еще не
работали столь долго;
18
– вакуумные коллекторы устанавливаются под углом не
менее 20°, плоские – под любым углом;
– плоские коллекторы способны очищаться от снега и
инея.
Технические характеристики солнечных коллекторов различных производителей отличаются незначительно. В таблице
приведены, в качестве примера, характеристики коллекторов
российского и швейцарского производства.
Таблица 2
Сравнительные характеристики солнечных коллекторов
Параметр
Странапроизводитель
Тип солнечного коллектора
Абсорбер (поглощающая поверхность)
Стекло
Изоляция
Производительность
коллектора, Вт/м2
Производительность
1м2 апертуры, Вт/м2
Длина коллектора, мм
Ширина, мм
Высота, мм
Площадь брутто, м2
Площадь активного
абсорбера, м2
Сокол-А
DRC10
OPC10
Россия
Швейцария
плоский
вакуумный
10 профилей из
алюминиевого
сплава АД 31 c
плоскими ребрами, имеющими селективное
покрытие
10 ваккуумных трубок
размером
58х47х1900 с
9-ти слойным
высокоселективным покрытием
стекло листовое 4 мм
мат из базальтового волокна
δ=50 мм (нижняя), 25 мм
(боковая)
OPC15
10 ваккуумных 15 ваккуумных
трубок разме- трубок размером 47х37х1500 ром 47х37х1500,
с 9-ти слойным с 9-ти слойным
высокоселек- высокоселективным покры- тивным покрытием
тием
боросиликат
3.3 мм, 360°
вакуум
–
1250
1000
1500
–
722
870
882
2007
1007
100
2,02
2040
1000
102
2,04
1700
850
97
1,45
1700
1250
97
2,13
–
2,73
1,67
2,50
19
Продолжение таблицы 2
Площадь апертуры, м2
1,84
1,73
Теплоноситель
вода/гликоль вода/гликоль
Объем т/носителя, л
2,15
2,1
Допустимое Рраб, бар
7
10
Материал рамы
алюминиевый
профиль, окра- алюминий
шенный порош99,9
ковой эмалью
Вес коллектора, кг
54
50
1,15
вода/гликоль
2,1
10
1,72
вода/гликоль
3,1
10
алюминий
99,9
алюминий
99,9
32
45
В солнечных коллекторах для обозначения значений производительности или мощности используются три различных
площади.
Площадь брутто – описывает внешние размеры коллектора и равна произведению его длины на ширину. Для определения производительности коллектора или его оценки площадь
брутто не имеет никакого значения, она важна для планирования места с монтажа и выбора транспортных средств.
Площадь абсорбера – относится только к абсорберу. Для
пластин абсорберов, перекрывание отдельных пластин не учитываются, поскольку закрытые зоны не относятся к активной
площади. Для круглых абсорберов учитывается вся площадь,
даже если определение зоны абсорбера никогда не подвергаются
воздействию прямого солнечного излучения. Поэтому площадь
круглых абсорберов может быть больше площади брутто коллектора.
Площадь апертуры – в оптике апертурой называют отверстие оптического прибора. Если перенести это понятие на коллектор, то площадь апертуры будет являться максимальная проецируемая площадь, через которую может поступать солнечное
излучение.
В плоском коллекторе площадь апертуры является видимая зона защитного стекла, также еще область внутри рамы коллектора.
20
В вакуумных трубчатых коллекторах, как с плоскими, так
и с круглыми абсорберами без отражающих поверхностей, площадь апертуры определяется как сумма продольных сечений
всех стеклянных трубок. Поскольку в стеклянных трубках сверху и снизу находятся наибольшие участки без пластин абсорбера, площадь апертур в этих коллекторах всегда немного больше
площади абсорбера.
В основном для расчета коллектора используется площадь
апертуры, но в отдельных случаях и площадь абсорбера.
Тепловая эффективность плоских коллекторов солнечной
энергии повышается путем оптических и тепловых потерь благодаря применению:
1. Нескольких слоев прозрачной изоляции (остекления);
2. Селективных покрытий;
3. Вакуумирования пространства между лучепоглощающей поверхностью и прозрачной изоляцией и т.п.
3.2. Коэффициент полезного действия
коллекторов солнечной энергии
В физическом смысле КПД выражает отношение тепловой
энергии, отведенной от абсорбера с помощью циркулирующего
через коллектор теплоносителя, к падающей на него суммарной
лучистой энергии.
КПД солнечного коллектора в первом приближении может
быть рассчитан по следующей формуле:
  о 
k  T
,
Е
(8)
где ηо – эффективный оптический КПД установки; k – коэффициент, зависящий от типа и теплоизоляции коллектора (теплопотери); ΔT – разность температур теплоносителя и окружающего воздуха, °С; E – инсоляция, Вт/м2.
21
Мгновенный коэффициент полезного действия коллектора
равен:
к 
qк mк  с р  Т тк  Т тн 

,
Iк
Iк
(9)
где qk – удельная теплопроизводительность коллектора, т. е. количество полезной теплоты, получаемой с 1 м2 площади коллектора за 1 с, Вт/м2; Ik – плотность суммарного потока солнечной
радиации, поступающей на поверхность коллектора, Вт/м2; mк –
удельный массовый расход теплоносителя в коллекторе,
кг/(м2∙с); ср – удельная изобарная теплоемкость теплоносителя,
Дж/(кг∙К); Ттн, Ттк – температура теплоносителя на входе и выходе из коллектора.
Мгновенный коэффициент полезного действия плоского
коллектора равен
к  о 
k
 Т тн  Т н  .
Iк
(10)
Характеристики коллектора – зависимость ηк от
Т тн  Т н  / Iк определяется при его испытании и изображается
прямой с нулевой ординатой, равной оптическому КПД при
нормальном падении лучей 0о , а тангенс угла наклона прямой
дает величину k. Эффективный оптический КПД для коллектора
с южной ориентацией о  0,95  о0 при однослойном остеклении и о  0,93  о0 при двухслойном остеклении. При наличии
теплообменника в контуре коллектора величины k и ηо необходимо умножить на 0,97.
КПД коллектора равен нулю в том случае, если плотность
потока солнечной энергии Ik не превышает критического значения:
I кр 
22
k
 Т тн  Т н  .
о
(11)
Следовательно, ηк > 0 при Ik > Ikр. Средняя величина КПД
коллектора за определенный период времени (день, месяц, год)
равна
к 

к
 Iк 
Iк
.
(12)
где I к – средняя плотность потока солнечной энергии для рассматриваемого периода, Вт/м2.
Суммирование производится только для тех отрезков времени, когда Ik > Ikр.
Таблица 3
Основные технические данные коллекторов
Тип коллектора
№ Т Тмакс ,
КСЭ °С
ηо
k,
Вт/(м2К)
0,7-0,85
0,65-0,8
0,9-0,95
7-10
4-6
18-22
– Неселективный плоский КСЭ:
с однослойным остеклением НПК-1
с двухслойным остеклением НПК-2
без остекления
– Селективный плоский КСЭ:
с однослойным остеклением СПК-1
с двухслойным остеклением СПК-2
– Фоклин (kэ концентрации 1,5)
– Параболо-цилиндрический концентратор
– Вакууммированный стеклянный
трубчатый коллектор ВСТК
1
2
3
4
5
6
7
8
80
100
120
300
120250
0,65-0,8 4,5-6
0,6-0,75
3-4
0,6
0,7-0,8
0,65-0,85 0,6-0,9
0,5-0,75
1-2
Современные производители коллекторов измеряют КПД
экспериментально – для каждой конкретной конструкции. Потом проводится корреляция полученных значений с учетом приведенного выше уравнения. В инженерных расчетах необходимо
учитывать, что КПД изменяет свое значение в течение дня и года, в зависимости от температуры коллектора и температуры
окружающей среды, а также от интенсивности падающего излучения.
23
Рис. 7. Графики КПД коллекторов.
На графике видно, что средняя разность температур ∆Т,
например, в солнечных системах горячего водоснабжения с низкой долей замещения тепловой нагрузки значительно меньше,
чем в солнечных системах высокой долей замещение или в
установках, покрывающих часть нагрузки на отопление
С увеличением разности температур между коллектором и
наружным воздухом вакуумные трубчатые коллекторы имеют
значительно больший КПД, чем плоские.
3.3. Теплопроизводительность
коллекторов солнечной энергии
Мгновенное количество полезной энергии, даваемой коллектором солнечной энергии, Вт, определяется
Qк  Fк I к  о  k  Tтн  Т н   mк  c р  Fк  Т тк  Т тн  ,
(13)


где Fк – площадь поверхности коллектора, м2; Iк – плотность
суммарного потока солнечной радиации, поступающей на поверхность коллектора, Вт/м2; °С; Тн – температура наружного
воздуха, °С.
24
Среднемесячная удельная суточная теплопроизводительность коллектора, МДж/(м2∙день), определяется
qк  Ек  Ф  о ,
(14)
где Ф – среднемесячная величина степени использования солнечной энергии в коллекторе, т.е. доля общего количества солнечной энергии, поступающей на поверхность коллектора.
Годовая теплопроизводительность системы солнечного
теплоснабжения меньше годовой теплопроизводительности
коллектора на величину теплопотерь в трубопроводах, аккумуляторе теплоты и системе распределения теплоты, а также на
величину неиспользованного избытка полезной энергии, которая тем больше, чем больше площадь коллектора и меньше доля
нагрузки ГВС.
Оптимальная ориентация КСЭ – южная. При отклонении
до 30° к востоку или западу от южного направления годовое количество поступающей солнечной энергии уменьшается на
5…10 %.
Оптимальный угол наклона КСЭ β равен широте местности для систем круглогодичного действия, β= φ + 15° для систем, работающих только в отопительный сезон, и β= φ – 15°
для систем, работающих только в летний период.
Коллекторы можно размещать на наружных ограждениях
здания (крыше, стенах, ограждениях балконов и т.п.) или отдельно. Стоимость системы солнечного теплоснабжения значительно снижается при совмещении коллектора с крышей здания.
Теплопроизводительность коллектора снижается на 2…5% при
затенении непрозрачными элементами конструкции и запылении.
25
4. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ
СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
4.1. Общие положения расчета систем солнечного
отопления и горячего водоснабжения
Точный тепловой расчет систем солнечного теплоснабжения затрудняется из-за влияния случайных колебаний климатических условий и сложного характера взаимодействия между
элементами системы. Поэтому в инженерной практике используют специальные компьютерные программы для получения
долгосрочной характеристики систем.
Цель теплового расчета состоит в определении:
– удельной суточной тепловой производительности
системы q с;
– площади лучепоглащающей поверхности коллектора Fк;
– объема теплового аккумулятора Vак;
– удельного массового расхода теплоносителя в контуре
коллектора mк;
– ориентации (азимута ак);
– угла наклона коллектора к горизонту β;
– площади поверхностей нагрева теплообменников в контурах коллектора и потребителя;
– годовой степени замещения топлива fгод;
– расхода дополнительной энергии Qдэ.
Исходные данные для расчета системы солнечного теплоснабжения включают:
– местоположение гелиосистемы – широта, долгота и высота местности над уровнем моря;
– климатические данные – среднемесячное дневное количество суммарной Е и рассеянной Ед солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, температура
наружного воздуха Тн;
26
– характеристики коллектора – эффективный оптический
КПД установки η0; коэффициент, зависящий от типа и теплоизоляции коллектора k, число слоев остекления и вид теплоносителя;
– месячную тепловую нагрузку системы теплоснабжения Qо;
– среднемесячные значения температур холодной Тхв и горячей Тгв воды;
– суточное общее потребление горячей воды Vгв.
Системы солнечного теплоснабжения с естественной циркуляцией следует применять при площади коллектора до 20 м 2
для индивидуальных потребителей. В гелиосистемах теплоснабжения с большей площадью коллектора необходимо использовать принудительную циркуляцию теплоносителя.
Температура горячей воды в системе солнечного горячего
водоснабжения должна быть в пределах 45–75 °С.
При проектировании системы солнечного теплоснабжения
вначале выбирают схемное решение и оборудование, затем последовательно выполняют тепловой, гидравлический и техникоэкономический расчет.
В отличие от традиционных систем теплоснабжения, при
проектировании которых для выбора оборудования достаточно
определить часовые расходы теплоты, при расчете системы солнечного теплоснабжения необходимо вычислять месячные расходы теплоты. Расход теплоты на горячее водоснабжение, кДж,
в данном месяце равен:
Qгвм  Qгвсут  nд  4,19 103  Vгв  Т гв  Т хв   N  nд ,
(15)
где Qгвсут – суточный расход теплоты на горячее водоснабжение,
кДж; Vгв – суточный расход горячей воды на 1 человека,
м3/(день∙чел); N – число жителей; nд – число дней в данном месяце.
27
Месячный расход теплоты на отопление Qо определяют
путем умножения среднечасового расхода теплоты Qоч на 24∙nд.
Расчет Qоi ведется для каждого месяца отопительного периода.
Годовые расходы теплоты на отопление и горячее водоснабжение, кДж, равны:
12
Qогод   Qом ;
i 1
12
Qгвгод   Qгвм .
(16)
i 1
4.2. Расчет суточной теплопроизводительности и степени
замещения топлива солнечной энергией
Для среднего дня каждого месяца рассчитывают количество солнечной энергии, поступающей на наклонную поверхность коллектора солнечной энергии.
Вследствие нестабильности поступления солнечной энергии системы солнечного отопления должны работать с дополнительным источником энергии, обеспечивающим 100% тепловой
нагрузки. Системы солнечного горячего водоснабжения сезонного действия могут быть запроектированы без дублера, если не
предъявляются жесткие требования по бесперебойному горячему водоснабжению.
Для систем солнечного отопления тепловой расчет рекомендуется выполнять для апреля. 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 fгод годовой тепловой нагрузки Qнгод теплоснабжения, а
остальную часть тепловой нагрузки должен обеспечивать дополнительный источник:
28
Qдиэ  1  f год   Qнгод .
(17)
Годовая доля солнечной энергии в покрытии тепловой
нагрузки равна:
f год
м
н
f Q

Q
м
м
н
,
(18)
где Qнм – месячные величины тепловой нагрузки, ГДж/месяц;
f м – месячная степень замещения топлива:
м
м
м
Qдиэ
Qсм Qн  Qдиэ
fм  м 
 1 м ,
Qн
Qнм
Qн
(19)
где Qсм – месячная величина тепловой нагрузки, обеспечиваемая
м
солнечной энергией, ГДж/мес; Qдиэ
– месячная величина тепловой нагрузки, обеспечиваемая дополнительной энергией,
ГДж/мес.
Удельный объемный расход теплоносителя Vк для жидкостных коллекторов следует принимать равным 0,01–0,02 л/(м2∙с), для
воздушных коллекторов – 0,005–0,02 м3/(м2∙с).
Удельный объем аккумулятора теплоты водяного
Vак=0,05–0,1 м3, галечного Vак=0,15–0,35 м3 на 1 м2 площади поверхности коллектора.
Годовая (сезонная) теплопроизводительность системы Qсгод и
степень замещения f сгод для систем солнечного горячего водоснабжения меньше Qкгод и f год на 25–35%, а для системы солнечного теплоснабжения – на 30–50% (из-за теплопотерь в системе и неиспользуемого избытка полезной теплоты).
Годовая экономия топлива, т.у.т, обеспечиваемая использованием солнечной энергии:
f год  Qнгод
В
,
Qт  тг
(20)
29
где f год – годовая степень замещения; Qнгод – годовая нагрузка
системы теплоснабжения, ГДж/год; Qт – теплота сгорания топлива, отнесенная к 1 т условного топлива, принимаем
29,3 кДж/т.у.т; тг – КПД теплогенерирующей установки, равный 0,45 и 0,6 для индивидуальных теплогенераторов на твердом и жидком (газообразном) топливе, 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
Эгод
Ст  f год  Qнгод

,
тг
(21)
где Ст – стоимость тепловой энергии от ТГК, руб/ГДж, принимаем 1000 руб/ГДж.
Срок окупаемости гелиосистемы, годы

Сгс  Fк
,
Эгод
(22)
где Сгс – удельные затраты на гелиосистему, отнесенные к 1 м 2
площади поверхности коллектора, руб/м 2, принимаем
Сгс=15000 руб/м 2; Fк – площадь лучепоглащающей поверхности
коллектора, м2.
4.3. Расчет коэффициента замещения
Энергетический баланс системы солнечного теплоснабжения за месячный период времени можно представить в следующем виде:
м
Qсм  Qгвм  Qдиэ
 U ,
(23)
где U – изменение количества энергии в аккумулирующей
установке.
30
При размерах аккумуляторов, обычно применяемых в системах солнечного теплоснабжения, разность U мала по сравм
нению с Qсм , Qгвм и Qдиэ
и может быть принята равной нулю. Тогда уравнение (2.16) можно переписать в следующем виде:
м
Qгвм  Qдиэ
Qсм
f 
 м,
Qгвм
Qгв
(24)
где f – доля месячной тепловой нагрузки, обеспечиваемой за
счет солнечной энергии.
Непосредственно уравнение (2.17) нельзя использовать для
расчета f, поскольку величина Qсм является сложной функцией
падающего излучения, температуры окружающей среды и тепловых нагрузок. Однако рассмотрение параметров, от которых
зависит Qсм позволяет предположить, что коэффициент замещения f эмпирически можно связать с двумя комплексами:
X k  Т а  Т н   t

,
Fк
Qгвм
(25)
где k – коэффициент, зависящий от типа и теплоизоляции коллектора, принимаемый по табл. 3; Ta – базисная температура,
принятая равной 100 ºC; Δt – число секунд в месяце, Qгвм – расход теплоты на горячее водоснабжение в данном месяце, Дж.
Y о  Ек  nд

,
Fк
Qгвм
(26)
где ηо – эффективный оптический КПД установки, принимаемый по табл. 3; Qгвм – расход теплоты на горячее водоснабжение
в данном месяце, МДж.
Безразмерные комплексы X и Y имеют определенный физический смысл: Y можно трактовать как отношение количества
энергии, поглощаемой пластиной коллектора в течение месяца,
31
к полной тепловой нагрузке; X – отношение месячных тепловых
потерь коллектора при базисной температуре к полной месячной
тепловой нагрузке.
Рассмотрим метод расчета характеристик системы солнечного теплоснабжения для условий, когда нагрузка горячего водоснабжения является преобладающей или единственной. Как
температура водопроводной воды Тхв, так и минимально допустимая температура горячей воды Тгв влияют на характеристики
системы. Поскольку средняя рабочая температура в системе, а
следовательно, и потери тепла от коллектора зависят от Тхв и Тгв,
разумно предположить, что выражение комплекса X, характеризующего потери тепла от коллектора, можно скорректировать
таким образом, чтобы учесть влияние Тхв и Тгв. Если месячные
значения X умножить на поправочный коэффициент, определяемый по нижеприведенному выражению, то этот метод расчета
жидкостных систем солнечного отопления и горячего водоснабжения можно использовать для определения месячных значений f, достигаемых в системах солнечного горячего водоснабжения. Поправочный коэффициент для систем горячего водоснабжения равен
Х с 11, 6  1,18  Т гв  3,86  Т хв  2,32  Т н

,
Х
100  Т н
(27)
Рассмотрим системы солнечного горячего водоснабжения,
в которых вместимость бака-аккумулятора составляет 75 л/м2.
При вместимости аккумулятора 75 л/м2 распределение тепловой
нагрузки в течение дня не оказывает сильного влияния на характеристики системы солнечного нагрева воды. Однако фактическое распределение нагрузки горячего водоснабжения может
сильно отличаться от среднего. Если большая часть горячей воды ежедневно потребляется в течение короткого промежутка
времени, то доля нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечной
энергии, может быть ниже значений, получаемых при использовании рассмотренного здесь метода расчета. В этом случае уве32
личение размеров аккумулятора будет более эффективно, чем
это следует из соотношения, позволяющего вычислить поправочный коэффициент при 37,5 < М < 300:
Хс  М 
 
Х  75 
0,25
,
(28)
где М – количество воды в аккумуляторе, л/м2.
Предполагается, что перегрев воды выше минимально допустимой температуры горячей воды Тгв невыгоден. Иногда
температура воды в аккумуляторе будет превышать Тгв. Считается, что солнечная энергия, затрачиваемая на нагрев воды выше
Тгв, расходуется бесполезно и не участвует в покрытии нагрузки
горячего водоснабжения. Чтобы определить долю f полной месячной тепловой нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечной
энергии, необходимо рассчитать комплексы X и Y для рассматриваемого коллектора и данной месячной тепловой нагрузки.
Месячное количество солнечного тепла находится умножением f
на месячную нагрузку Qгвм . Доля годовой тепловой нагрузки,
покрываемой за счет солнечной энергии, равна сумме месячных
количеств солнечного тепла, деленной на полную годовую
нагрузку.
Зависимость между X, Y и f можно аппроксимировать следующим
уравнением:
f  1,029  Y  0, 065  X  0, 245  Y 2  0, 0018  Х 2  0,0215  Y 3 ,
(29)
где 0 < Y < 3; 0 < X < 18.
5. ПРИМЕР РАСЧЕТА
Система солнечного нагрева воды для бытовых нужд будет
установлена на доме, расположенном на широте φ с.ш. Коллектор для нагрева жидкости с двухслойным остеклением типа
33
НПК-2 следует выбрать из табл. 3. и задать соответствующие
величины (k и η0). Его используют в системе солнечного теплоснабжения дома, причем система должна обеспечить нагрев воды для семьи из N человек, каждый из которых ежедневно расходует Vгв=100 литров воды при температуре Тгв ºC. Температура водопроводной воды в данном городе составляет Тхв ºC. Коллекторы устанавливаются под углом β к горизонту и ориентируются строго на юг. Объем воды в баке-аккумуляторе равен 75
л/м2. Необходимо рассчитать долю тепловой нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечной энергии, при площади коллектора
2,5; 5 и 10 м2.
Для среднего дня каждого месяца рассчитывается количество солнечной энергии, поступающей на наклонную поверхность коллектора, для чего определяется угол склонения Солнца
δ по табл. 1, часовые углы захода Солнца для горизонтальной ω3
и наклонной ω3' поверхностей по формулам (6) и (7), среднемесячные коэффициенты пересчета солнечной радиации R и Rп по
формулам (3) и (4), среднемесячное дневное количество солнечной энергии Еk, поступающей на поверхность коллектора, по
формуле (2). Результаты расчетов сводим в таблицу 4.
Таблица 4
Результаты расчета прихода солнечной радиации
Месяц
δ,
ω3, ω3',
R
град град град п
Е,
Е д,
МДж/(м2день) МДж/(м2день)
R
Ек,
МДж/(м2день)
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Затем необходимо определить месячные тепловые нагрузки
горячего водоснабжения. Средняя суточная тепловая нагрузка равна произведению суточного расхода воды, ее теплоемкости и разности температур горячей Тгв и холодной Тхв воды. Средняя месяч34
ная тепловая нагрузка на горячее водоснабжение определяется по
формуле (15) для соответствующих месяцев года.
Доля месячной тепловой нагрузки, обеспечиваемой за счет
солнечной энергии, f есть функция безразмерных комплексов X
и Y, определяемых по выражениям (25) и (26). Эти комплексы
должны рассчитываться для соответствующих месяцев года при
каждом заданном значении площади коллектора.
Таблица 5
Значения безразмерных комплексов
Месяц
Число
дней в
месяце
Число
Q м , X/Fk,
Ек,
секунд в гв
м-2 МДж/(м2день)
кДж
месяце
Y/Fk,
м-2
Xс/X
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Данные о среднемесячной температуре наружного воздуха
принимаем по прил. 1, а значение базисной температуры равно
100 ºC.
Для системы горячего водоснабжения значения X/Fk необходимо умножить на поправочный коэффициент Xс/Х из выражения (27). Заметим, что этот коэффициент зависит от Тн и изменяется от месяца к месяцу. Скорректированные значения X/Fk
представлены в табл. 6.
Умножая Xк/Fk и Y/Fk на площадь коллектора, получаем X
и Y (табл. 6). Значения этих комплексов при различной площади
коллектора приведены в табл. 6 для соответствующих месяцев
года. Доля месячной нагрузки f, обеспечиваемой за счет солнечной энергии, определяется в зависимости от X и Y с помощью
уравнения (29). Значения f указаны в столбце 5. Месячное количество солнечного тепла (графа 6) определяется умножением f
на месячную нагрузку горячего водоснабжения Qгвм .
35
Таблица 6
Значения безразмерных комплексов при различной
площади коллектора и коэффициента замещения f
Площадь коллектора, м2
5
2,5
Месяц Xк/Fk Y/Fk
X Y f
м
с
Q ,
X Y f
кДж
1
2
3
4
5
6
3
4
5
м
с
Q ,
кДж
6
10
X Y f
3
4
5
Qсм ,
кДж
6
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Итого:
Доля сезонной нагрузки,
обеспечиваемой за счет солнечной энергии fгод
Доля сезонной нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечной энергии, равна отношению сезонного количества солнечного тепла (сумма столбца 6 табл. 6) к сезонной тепловой нагрузке
(сумма сезонных расходов теплоты, рассчитанных по формуле
(15)). Годовая экономия Эгод (графа 7) определяется по уравнению (21).
Результаты расчетов должны быть представлены графически в виде зависимости доли сезонной нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечной энергии, от площади коллектора.
Затем по выражению (22) необходимо рассчитать срок
окупаемости системы солнечного теплоснабжения. Результаты
расчета сводим в табл. 7.
36
Таблица 7
Срок окупаемости системы солнечного горячего водоснабжения
Fк, м2 fгод
1
Qгвгод ,
Qт ,
ГДж
кДж/т.у.т
2
3
тг
В,
Эгод, Сгс,
Ст,
т.у.т руб/ГДж руб руб/м2
4
5
6
7
8
τ,
годы
9
2,5
5
10
6. ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ
Вариант контрольной работы выбирается по буквам своей
фамилии (повторяя ее при необходимости) согласно приведенной
схеме (табл. 8). Если в группе есть однофамильцы, то
последующий по списку выбирает задание по имени.
Таблица 8
А Л Х
Б М Ц
В Н Ч
Г О Ш
Д П Щ
Ж Р Ь
Е С Ы
З Т Э
И У Ю
К Ф Я
Город
(по 1-ой
букве)
№КСЭ
(по 2-й
букве)
Алма-Ата
Ашхабад
Баку
Ереван
Киев
Кишинев
Москва
Одесса
Ташкент
Тбилиси
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
Номера задач
Кол-во
Тгв, ºС
человек
(по 4-й
(по 3-й
букве)
букве)
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
50
55
60
50
55
60
55
60
65
50
Тхв, ºС
(по 5-й
букве)
β
(по 6-й
букве)
5
10
15
20
5
10
15
20
5
10
25
30
35
40
45
25
30
35
40
45
37
7. ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Среднемесячное суточное поступление
суммарной Е и рассеянной Ед солнечной радиации
Месяц
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Алма-Ата (43,4° с.ш.)
Е 6,34
Ед 3,64
Кя 0,49
Тн -11,5
9,24 12,01 16,54
5,21 6,21 6,95
0,51 0,47 0,49
-8,9 0,80 10,3
20,52
8,10
0,53
16,0
22,66
7,78
0,55
20,3
23,62
6,88
0,59
22,9
20,79
6,34
0,59
21,7
16,96 11,20 6,67
5,28 4,18 3,34
0,60 0,56 0,47
15,6 8,0
-1,2
5,13
2,7
0,44
-8,2
24,97
6,48
0,68
27,7
20,57
5,98
0,68
22,6
6,48
3,24
0,44
3,7
Ашхабад (38° с.ш.)
Е
Ед
Кя
Тн
7,42 10,58 13,63
3,64 5,07 6,34
0,45 0,50 0,49
1,0
4,3
9,8
18,34 24,16 26,83
7,78 8,1 7,92
0,53 0,61 0,65
16,4 22,8 27,3
26,59
7,83
0,66
29,3
14,71 9,03
4,72 3,89
0,64 0,51
15,3 8,4
Баку (41,1° с.ш.)
Е
Ед
Кя
Тн
9,99
2,16
0,69
4,0
14,3 18,49 24,05
2,83 3,78 4,73
0,73 0,70 0,70
4,4
6,8 11,8
27,13
5,26
0,69
18,4
29,61
6,53
0,72
23,4
27,40 25,11 20,01
6,34 5,4 3,89
0,69 0,7 0,69
26,5 26,3 22,1
15,66 10,70 8,77
3,64 2,5 2,02
0,74 0,69 0,69
16,9 11,1 6,7
Ереван (40,1° с.ш.)
Е
Ед
Кя
Тн
6,34 10,13 14,04
4,05 5,96 7,02
0,43 0,51 0,52
-3,7 -2,3
4,0
19,18
8,02
0,56
11,1
24,97
8,23
0,63
15,9
28,22
7,78
0,68
20,1
27,0 25,11 20,15
6,88 6,34 5,28
0,70 0,69 0,68
24,0 24,2 20,0
14,85 8,06
4,86 3,89
0,68 0,5
13,9 6,2
5,13
3,10
0,38
-1,2
Киев (50,5° с.ш.)
Е
Ед
Кя
Тн
38
3,10
2,29
0,35
-6,1
5,36
3,43
0,39
-5,6
9,72
5,53
0,44
-0,7
13,9 18,76 21,82
7,51 9,18 10,0
0,45 0,49 0,53
7,2 14,3 17,6
20,52
9,45
0,52
18,8
17,28
7,69
0,51
17,7
12,65 7,29
5,84 3,91
0,50 0,45
13,7 7,2
2,92
2,08
0,29
1,0
2,16
1,62
0,3
-3,7
Продолжение приложения 1
Месяц
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
20,11
7,83
0,58
20,5
14,73
5,98
0,55
15,7
9,18
4,32
0,50
10,0
4,03
2,36
0,34
3,9
2,7
1,83
0,29
-1,0
19,17 15,12 10,0
10,26 8,1 6,12
0,49 0,47 0,42
18,3 16,3 10,7
4,86
3,24
0,37
4,1
2,22
1,53
0,33
-2,5
1,35
1,08
0,31
-7,8
Кишинев (47° с.ш.)
Е
Ед
Кя
Тн
4,05
2,56
0,37
-3,6
6,26
3,87
0,39
-2,6
10,8 15,84 20,25
5,8 8,48 9,18
0,45 0,49 0,53
2,5
9,3 15,6
23,07
10,0
0,56
19,2
23,62
9,04
0,59
21,4
Москва (55,75° с.ш.)
Е 1,89
Ед 1,75
Кя 0,33
Тн -10,5
4,47
3,28
0,40
-9,7
9,31 13,34 18,63
5,94 7,51 8,31
0,49 0,46 0,50
-4,7 4,0 11,7
19,74
9,73
0,48
16,0
Одесса (46,5° с.ш.)
Е
Ед
Кя
Тн
3,78
2,7
0,34
-2,6
5,96 10,93 16,82 21,73 24,05
3,87 5,94 7,64 8,5 8,48
0,37 0,45 0,58 0,59 0,51
-1,9
2,2
8,9 15,8 20,2
23,08
7,83
0,58
22,8
20,65
6,61
0,59
21,9
15,57
5,42
0,58
17,1
9,18
4,59
0,49
11,4
4,17
2,64
0,34
5,0
3,24
2,29
0,34
0,1
24,43
4,59
0,68
24,9
19,46
4,31
0,68
19,4
12,69 7,64
4,05 3,06
0,60 0,49
12,6 6,4
5,4
2,7
0,42
1,6
22,8 22,41 20,52
7,64 7,83 6,75
0,55 0,56 0,58
21,1 24,4 24,2
15,29
5,42
0,53
19,6
10,93 6,11
4,32 3,2
0,52 0,4
13,8 7,6
4,99
2,7
0,37
2,8
Ташкент (41,3° с.ш.)
Е
Ед
Кя
Тн
6,21
3,1
0,44
-0,9
8,64 12,15 17,51
4,02 5,26 6,25
0,45 0,46 0,52
2,0
7,6 14,4
23,22
6,75
0,59
20,0
26,34
5,84
0,63
24,7
27,13
5,13
0,68
26,9
Тбилиси (41,7° с.ш.)
Е
Ед
Кя
Тн
5,8
3,24
0,42
0,9
8,34 12,42 16,12
4,47 6,21 7,23
0,44 0,47 0,48
2,6
6,6 11,9
19,71
7,83
0,50
17,3
39
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Внутренние санитарно-технические устройства: В 3 ч. Ч.
Отопление. / В.Н. Богословский, Б.А. Крупнов, А.Н. Сканави
и др.; Под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. – 4-е изд.,
перераб. И доп. – М.: Стройиздат, 1990. – 344 с.
2. Бекман У., Клейн С., Даффи Дж. Расчет систем солнечного
теплоснабжения. – М.: Энергоиздат, 1982. – 80 с.
3. Валов М.И., Казанджан Б.И. Системы солнечного теплоснабжения. – М.: Изд-во МЭИ, 1991. – 140 с.
40
1