МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ, МОЛОДЁЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

ЗАПОРОЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра промышленной теплоэнергетики

А.А. Чейлытко

НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ И АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к контрольной работе РАСЧЕТ СИСТЕМЫ СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ для студентов дневной формы обучения специальности 7.090510 «Теплоэнергетика»

Запорожье 2013

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ, МОЛОДЁЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

ЗАПОРОЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ

УТВЕРЖДЕНО на заседании кафедры ПТЭ Протокол № ___ от 2013 года

НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ И АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к контрольной работе РАСЧЕТ СИСТЕМЫ СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ для студентов дневной формы обучения специальности 7.090510 «Теплоэнергетика»

Запорожье 2013

Низкопотенциальные и альтернативные источники энергии. Методические указания к контрольной работе «Расчет системы солнечного теплоснабжения» для студентов дневной формы обучения специальности 7.090510 «Теплоэнергетика»/ Сост. А.В.Шперный, С.Е. Чижов, Н.Ю. Бердышев.- Запорожье: ЗГИА, 2003. - 36 с.: ил.

Составители: А.А. Чейлытко

Ответственный за выпуск: И.Г. Яковлева,

Рецензент:

Подписано в печать 2013 г. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. Учетно-изд. л. Тираж экз. Заказ №

Напечатано в типографии

Запорожской государственной инженерной академии

с оригинал-макета авторов

69006, Г. Запорожье, пр. Ленина, 226

тел. 601240

Введение

Солнечная радиация является практически неисчерпаемым и экологически чистым источником энергии. Мощность потока солнечной энергии у верхней границы земной атмосферы равна 1,710¹⁴ кВт, а на поверхности Земли составляет 1,210¹⁴ кВт. Общее годовое количество поступающей на Землю солнечной энергии оценивается величиной в 1,05 10¹⁸ кВтч, из которых на поверхность суши приходится 210¹⁷ кВтч.

Среднесуточная интенсивность потока солнечного излучения на Украине равна 130-210 Вт/м² или 10,8-18 МДж/(м²сут).

На основании многочисленных наблюдений и расчетов установлено, что с помощью гелиотехнических устройств при современном уровне развития техники может быть полезно использовано 10-50% этой энергии.

К числу факторов, определяющих экономическую целесообразность применения систем солнечного теплоснабжения можно отнести следующие:

• высокая стоимость тепловой энергии, отпускаемой традиционными источниками;

• сезонное теплоснабжение и значительное количество объектов, работающих в режиме теплопотребления с максимальными нагрузками в летний период (санатории, дома отдыха, детские оздоровительные лагеря и т.д.);

• высокие среднегодовые значения интенсивности поступающей солнечной радиации и большое количество солнечных дней;

• наличие площадей для размещения коллекторов и отсутствие их затенения;

• постоянно растущие требования к чистоте окружающей среды.

Учитывая перечисленные факторы, использование гелиосистем на Украине можно признать перспективным направлением развития энергетики.

Целью данной контрольной работы является расчет системы солнечного теплоснабжения (ССТ). Для этого рассчитываются месячные поступления радиации на наклонную поверхность для заданной местности, производится расчет нагрузки теплоснабжения района (отопление и горячее водоснабжение). Затем, исходя из типа солнечного коллектора (КСЭ), определяются его параметры, и рассчитывается коэффициент замещения f (доля полной месячной тепловой нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечной энергии) в зависимости от площади коллектора.

Работа завершается расчетом экономической эффективности использования системы солнечного теплоснабжения; определением оптимального значения площади коллектора, соответствующего минимальному сроку окупаемости ССТ.

Данные методические указания построены следующим образом.

• В первой части приведены теоретические сведения, необходимые для расчета системы солнечного теплоснабжения:

• схемы и основные элементы ССТ;

• конструкция и теория плоского солнечного коллектора;

• расчет прихода солнечной радиации на поверхность коллектора в зависимости от его ориентации;

• расчет месячных нагрузок отопления и горячего водоснабжения;

• расчет коэффициента замещения и влияния на него расходов теплоносителей;

• размеров теплообменников;

• вместимости бака-аккумулятора и т.д.;

• определение экономических показателей:

• годовой экономии топлива;

• срока окупаемости ССТ;

• оптимизация площади солнечного коллектора.

• Во второй части изложен подробный алгоритм расчета системы солнечного теплоснабжения со ссылками на формулы и результаты исследований, представленные в первой части.

• В приложениях приведены таблицы, в которых может возникнуть необходимость при проведении расчетов.