Пример решения контрольной работы в программе

MICROSOFT EXCEL

1. На листе 1 заполняется таблица «Исходные данные»:

• Город – n₂;

• Площадь пола – S=50+n₁+n₂;

• Высота потолка h=2,8;

• Кол-во жителей – N=5 чел.

(где n₁, n₂ – соотвецтвенно предпоследняя и последняя цифры № зачетки)

2. На листе 2 заполняется бланк расчета для прихода солнечной радиации

2.1 В ячейки забиваются месяцы, суточное поступление суммарной солнечной радиации Н кДж/м², коэффициент ясности атмосферы К_я.

2. Рассчитывается зависимость доли диффузной радиации от показателя облачности по формуле :

2. Рассчитывается прямая радиация

2.4 Создаются объединенные ячейки φ, град и φ, рад:

• φ, град – градус северной широты города (указан в исходных данных);

• φ ,рад – градус северной широты в радианах переводится по формуле:

5. Создаются объединенные ячейки β, град и β, рад:

• β, град – угол наклона равен φ+15;

• β, рад – угол наклона в радианах переводится по формуле:

2.6 Создаются объединенные ячейки φ-β, град и φ-β, рад:

• φ-β, град – угол наклона;

• φ-β, рад – угол наклона в радианах переводится по формуле:

7. Создаются объединенные ячейки δ, град и δ, рад:

• δ, град – угол склонения Солнца для среднего дня I - XII месяцев (приложение 2);

• δ, рад – угол наклона в радианах переводится по формуле:

7. Рассчитывается часовой угол захода солнца на горизонтальной поверхности по формуле:

7. Рассчитывается часовой угол захода солнца на наклонной поверхности по формуле:

2.10 Рассчитывается отношение среднемесячных приходов прямой радиации на наклонную и горизонтальную поверхности по формуле:

11. Рассчитывается отношение среднемесячных дневных приходов суммарной радиации на наклонную и горизонтальную поверхности по формуле

12. Среднемесячный дневной приход суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность определяется следующим образом:

12. Среднемесячный приход суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность определяется следующим образом

• N – количество дней в месяце.

2. На листе 3 заполняется массив данных

3.1 Массив данных для воды:

- плотность воды;

- теплоемкость воды;

– температура горячей воды,

– температура холодной воды, для средней полосы можно принимать:

7. , то

8. , то

– число жителей;

– суточный расход горячей воды на 1 человека, м³

2. Массив данных:

- площадь пола здания;

– высота здания;

- объем здания;

–

- расчетная температура наружного воздуха (для Ашхабада);

– доля остекления ограждающих конструкция (принимаем значение );

- площадь наружных стен здания

где a = 6,1м

b = 10 м (принимаем длину сторон исходя из площади пола);

g - Удельная тепловая характеристика здания,

2. Расчет нагрузки теплоснабжения:

   1. Нагрузка ГВС, Дж

где – плотность воды, кг/м³;

– теплоемкость воды, Дж/(кг К);

– суточный расход горячей воды на 1 человека, м³

– число жителей;

– число дней в соответствующем месяце.

– температура горячей воды,

– температура холодной воды, для средней полосы можно принимать:

1. , то

2. , то

3 .3.2 Коэффициент учета района строительства здания:

комфортная температура внутри помещения, ;

– расчетная температура наружного воздуха, С.

3. Число градусо-дней

Если среднесуточная наружная температура выше 18С, то число градусо-дней для этого дня принимается равным нулю.

3.3.4 Величину UA₃ можно рассчитать:

где g - удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м^3.К);

V_H - объем отапливаемой части здания по внешнему обмеру, м³ (высоту здания для данных вычислений отсчитывают от поверхности земли);

- коэффициент учета района строительства здания.

5. Среднемесячная нагрузка отопления, Дж

3.3.6 Среднемесячная нагрузка теплоснабжения, ГДж

3. На листе 4 проводится расчет долгосрочных характеристик ССТ

4.1 Вводится массив данных для антифриза и характеристики коллектора

− теплоемкость антифриза;

плотность антифриза;

удельный расход антифриза через коллектор;

эффективность теплообменника;

коэффициент отвода тепла из коллектора;

полный коэффициент тепловых потерь коллектора;

пропускательная способность прозрачных покрытий по отношению к солнечному излучению;

расход антифриза на 1 м² коллектора.

2. Массив данных для дальнейшей работы с безразмерными комплексами

α – поглощательная способность пластины коллектора по отношению к солнечному излучению;

поправочный коэффициент, учитывающий влияние теплообменника

эффективный коэффициент отвода тепла, учитывающий влияние теплообменника (выводится из формулы );

поглощательная способность (умножается на коэффициент равным 0,96 для коллектора с одинарным остеклением и 0,94 для коллектора с двойным остеклением [прилож. 3];

2. Копируем расчеты с листа 3

2. Создаем массив данных для расчета безразмерного комплекса Х

где А – площадь солнечного коллектора, м² (Значений может быть сколько угодно, для начала чем больше тем лучше. В итоге некоторые из них отсеются.)

1. Для каждого месяца и для каждой площади рассчитываем Х

2. Растягиваем на всю таблицу

2. Создаем массив данных для расчета безразмерного комплекса Y

1. Для каждого месяца и для каждой площади рассчитываем Y

расчет велся на листе 2, поэтому и в строке формул указана ссылка на лист 2 и ячейку, в которой находится необходимое нам число;

2. Растягиваем на всю таблицу

2. Теперь важно заметить, что параметр Х должен быть в пределах 0<X<18,

а параметр Y - 0<Y<3

Видим, что Х при всех значениях площади попадает в предел, но Y нужно подобрать. В данном случае краевая точка Y при площади 17 м².

Для Х, по скольку он попадает в пределы, указываем площади как в Y от 0 до 17 м².

4.7 Коэффициент замещения (доля полной месячной тепловой нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечной энергии):

которая справедлива в пределах 0<Y< 3,0 и 0<X<18,0.

4.7.1 Создаем массив данных для f. Площадь сохраняем как для Y так и для X (в данном случае от 0 до 17 м²)

4.7.2 Для каждого месяца и для каждой площади рассчитываем f

где В49 – ячейка Y за январь и 1м²

В65 – ячейка X за январь и 1м²

4.7.3 Растягиваем на всю таблицу

4.7.4 Коэффициент замещения – это доля полной месячной тепловой нагрузки, обеспечиваемой за счет солнечной энергии. Это значит, что значение должно лежать в пределах от 0 до 1. В наших расчетах есть значения превышающие 1, самый простой способ – это заменить значение на 1 в ручную.

8. Полная месячная тепловая нагрузка в случае теплоснабжения дома за счет использования электроэнергии с применением солнечного коллектора, кВт/ч

4.8.1 Создается массив данных

4.8.2 Забиваем формулу

4.8.3 Растягиваем по месяцам и площадям

4.9 Полная месячная тепловая нагрузка в случае теплоснабжения дома только за счет использования электрической энергии, кВт/ч

Массив данных для удобства располагаем рядом с расчетом . Поскольку счет не предусматривает площади коллектора, для расчета понадобятся только месяцы и в итоге подсчет затрат на год.

где К2 - .

4.10 Стоимость электроэнергии при полной месячной тепловой нагрузке в случае теплоснабжения дома за счет использования электроэнергии с применением солнечного коллектора, грн

где - тариф на электроэнергию, грн/кВт

4.10.1 Создается таблица

4.10.2 Расчет стоимости, грн

где - тариф на электроэнергию, грн/кВт

1. при

2. при

3. при

4.10.3 Растягиваем на всю таблицу

4.10.4 Необходимо подсчитать стоимость за год для каждой площади отдельно, грн

4.11 Аналогичный расчет стоимости электроэнергии при полной месячной тепловой нагрузке в случае теплоснабжения дома за счет использования электроэнергии без применения солнечного коллектора, грн

4.11.1 Создаем массив данных рядом с .

Подсчет проводится аналогично , по тем же тарифам. Подводится сума затрат за год.

4.22 Расчет срока окупаемости

4.22.1 Капитальные затраты на приобретение и установку солнечного коллектора, грн

где 2000 – стоимость 1 м² коллектора, грн (зависит от типа коллектора – уточнять у преподавателя);

1000 – стоимость 1 м³ БА, грн;

1000 – стоимость воздушного теплообменника, грн;

- стоимость насосной группы (5 шт.), грн;

2000 – стоимость трубопроводов, грн;

1000 – затраты на изоляцию труб, грн;

1,1 – коэффициент учитывающий запас на стоимость проекта;

1,2 – коэффициент учитывающий запас на стоимость работ;

А – площадь коллектора.

4.22.2 Капитальные затраты на электрический котел при теплоснабжении дома за счет использования электроэнергии с применением солнечного коллектора, грн

где В96 – это самого холодного месяца для конкретной площади коллектора.

4.22.3 Капитальные затраты на котел при теплоснабжении дома только за счет использования электроэнергии, грн

Где К96 – это самого холодного месяца.

4.12.4 Экономия средств на котел за счет установки СК, грн

4.12.5 Суммарные капитальные затраты, грн

4.12.6 Годовая экономия средств за счет установки СК, грн

где L108 – сумма стоимости электроэнергии за год.

В124 – сумма стоимости электроэнергии за год при конкретной площади коллектора.

4.12.7 Срок окупаемости, год

4.13 На основе данных таблицы построим график зависимости срока окупаемости СК от его площади.

4.14 Из данных графика можно сделать вывод о том, что для заданных условий целесообразно устанавливать солнечный коллектор площадью 9 м², т.к. в этом случае он имеет наименьший срок окупаемости 13,389 м², что и подтверждается нашим расчетом.

Приложение 1

Среднемесячное суточное поступление суммарной Н и диффузной Н_д

солнечной радиации, МДж/(м²сут), на горизонтальную поверхность, коэффициент ясности атмосферы К _я, температура наружного воздуха Т_в, С, расчетная температура наружного воздуха Т_нр, С, и длительность отопительного периода

(n₂ – номер города)

Месяцы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VII	IX	X	XI	XII
Алма-Ата (43,4 с.ш.) -25 166 сут
Н	6,34	9,24	12,01	16,54	20,52	22,66	23,62	20,79	16,96	11,20	6,67	5,13
Нд	3,64	5,21	6,21	6,95	8,1	7,78	6,88	6,34	5,28	4,18	3,34	2,7
Кя	0,49	0,51	0,47	0,49	0,53	0,55	0,59	0'59	0,60	0,56	0,47	0,44
Тв	-11,5	-8,9	0,8	10,3	16,0	20,3	22,9	21,7	15,6	8,0	-1,2	-8,2
Ашхабад (38 с.ш.) -11 111 сут
Н	7,42	10,58	13,63	18,34	24,16	26,83	26,59	24,97	20,57	14,71	9,03	6,48
Нд	3,64	5,07	6,34	7,78	8,1	7,92	7,83	6,48	5,98	4,72	3,89	3,24
Кя	0,45	0,50	0,49	0,53	0,61	0,65	0,66	0,68	0,68	0,64	0,51	0,44
Тв	1,0	4,3	9,8	16,4	22,8	27,3	29,3	27,7	22,6	15,3	8,4	3,7
Баку (41,1 с.ш.) -4 119 сут
Н	9,99	14,3	18,49	24,05	27,13	29,61	27,40	25,11	20,01	15,66	10,70	8,77
Нд	2,16	2,83	3,78	4,73	5,26	6,53	6,34	5,4	3,89	3,64	2,5	2,02
Кя	0,69	0,73	0,70	0,70	0,69	0,72	0,69	0,70	0,69	0,74	0,69	0,69
Тв	4,0	4,4	6,8	11,8	18,4	23,4	26,5	26,3	22,1	16,9	11,1	6,7
Ереван (40,1 с.ш.) -19 114 сут
Н	6,34	10,13	14,04	19,18	24,97	28,22	27	25,l1	20,15	14,85	8,06	5,13
Нд	4,05	5,96	7,02	8,02	8,23	7,78	6,88	6,34	5,28	4,86	3,89	3,10
Кя	0,43	0,51	0,52	0,56	0,63	0,68	0,70	0,69	0,68	0,68	0,50	0,38
Тв	-3,7	-2,3	4,0	11,1	15,9	20,1	24,0	24,2	20,0	13,9	6,2	-1,2
Киев (50,5 с.ш.) -21 187 сут
Н	3,10	5,36	9,72	13,9	18,76	21,82	20,52	17,28	12,65	7,29	2,92	2,16
Нд	2,29	3,43	5,53	7,51	9,18	10,0	9,45	7,69	5,84	3,91	2,08	1,62
Кя	0,35	0,39	0,44	0,45	0,49	0,53	0,52	0,51	0,50	0,45	0,29	0,3
Тв	-6,1	-5,6	-0,7	7,2	14,3	17,6	18,8	17,7	13,7	7,2	1,0	-3,7
Кишинев (47 с.ш.) -15 166 сут
Н	4,05	6,26	10,8	15,84	20,25	23,07	23,62	20,11	14,73	9,18	4,03	2,70
Нд	2.56	3,87	5.8	8.48	9.18	10,0	9.04	7.83	5,98	4,32	2,36	1.83
Кя	0.37	0,39	0,45	0,49	0,53	0.56	0.59	0.58	0.55	0,50	0.34	0,29
Тв	-3.6	-2.6	2,5	9.3	15,6	19.2	21,4	20,5	15,7	10,0	3.9	-1,0

Продолжение приложения 1

Москва (55,75 с.ш.) -25 205 сут
Н	1,89	4,47	9,31	13,34	18,63	19,74	19,17	15.12	10,0	4.86	2,22	1.35
Нд	1.75	3,28	5.94	7.51	8.31	9,73	10,26	8,1	6.12	3.24	1,53	1.08
Кя	0.33	0,40	0.49	0.46	0,50	0.48	0,49	0.47	0.42	0.37	0,33	0,31
Тв	-10.5	-9,7	-4.7	4,0	11.7	16.0	l8,3 .	16,3	10,7	4,1	-2,5	-7,8
Одесса (46,5 с.ш.) -18 165 сут
Н	3,78	5,96	10,93	16,82	21,73	24,05	23,08	20,65	15,57	9 18	4,17	3,24
Нд	2,7	3,87	5,94	7,64	8,5	8,48	7,83	6,61	5,42	4,59	2,64	2,29
Кя	034	0,37	0,45	0,58	0,59	0,51	0,58	0,59	0,58	0,49	0,34	0,34
Тв	-2,6	-1,9	2,2	8,9	15,8	20,2	22,8	21,9	17,1	11,4	5,0	0,1
Ташкент (41,3 с.ш.) -15 130 сут
Н	6,21	8.64	12.15	17,51	23.22	26.34	27,13	-24,43	19.46	12.69	7,64	5,4
Нд	3,10	4,02	5.26	6,25	6,75	5,84	5,13	4,59	4.31	4,05	3,06	2,7
Кя	0.44	0.45	0,46	0.52	0.59	0.63	0,68	0,68	0,68	0,60	0.49	0,42
Тв	-0,9	2,0	7.6	14,4	20,0	24,7	26.9	24.9	19,4	12,6	6.4	1,6
Тбилиси (41,7 с.ш.) -7 152 сут
Н	5,8	8,34	12,42	16,12	19.71	22,8	22,411	20.52	15,29	10,93	6.11	4.99
Нд	3,24	4.47	6.21	7.23	7,83	7.64	7.83	6,75	5,42	4,32	3.2	2,7
Кя	0.42	0,44	0,47	0.48	0.50	0.55	0.56	0.58	0,53	0,52	0,40	0.37
Тв	0.9	2,6	6.6	11,9	17.3	21.1	24.4	24.2	19,6	13.8	7.6	2.8
Фрунзе (43 с.ш.) -23 157 сут
Н	7.56	10.13	12.28	17.37	21.6	25.16	24,3	21,73	17,37	11,61	7.09	5.8
Нд	3,91	5,36	6,34	7,78	6,91	7.78	7,56	6,48	5,56	4,86	3,34	3,10
Кя	0,57	0,55	0,48	0,52	0,55	0,61	0,61	0,61	0,61	0,57	0,49	0,50