18

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» (ННГАСУ)

Факультет инженерно-экологических систем и сооружений

Кафедра теплогазоснабжения

Расчётно-графическая работа

по дисциплине «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии»

на тему «Горячее водоснабжение одноэтажного жилого дома с использованием солнечной энергии»

Выполнил: К.Н.Степанов

студент 2 курса,

гр.ТЭ-02

Руководитель Г.М. Климов

Нижний Новгород

2013 г.

Содержание:

1. Исходные данные для проектирования (дополнительные) 3

   1. Направление ветра 3

   2. Среднемесячная температура наружного воздуха 3

   3. Координаты заданного города 3

2. Принципиальная тепловая схема системы горячего водоснабжения 4

3. Оценка располагаемого количества солнечной энергии 7

4. Расчёт потребного количества теплоты на ГВС 8

5. Расчёт полученного количества солнечных коллекторов 9

6. Расчёт полученного количества солнечной энергии 10

7. Оценка эффективности установки солнечного ГВС 11

8. Подбор вспомогательного оборудования 13

8.1 Подбор бака – аккумулятора 13

9. Заключение 15

10. Источники 16

1. Исходные данные для проектирования (дополнительные)

1.1 Направление ветра:

	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ	Штиль
Январь, %	6	6	8	12	18	27	14	9	11
Июль, %	13	10	16	8	8	14	17	14	19

[7, прилож. 4]

2. Среднемесячная температура наружного воздуха:

	Май	Июнь	июль	Август
,	12,0	16,4	18,4	16,9

[7, прилож. 3]

1.3 Координаты города Нижний Новгород:  56°19′37″ с. ш.44° 0′ 27″в.д.

2. Принципиальная тепловая схема системы горячего водоснабжения

При проектировании принципиальной тепловой схемы, учтены требования, предъявляемые при конструировании установок солнечного ГВС [6, п.3].

По принципу работы солнечные водонагревательные установки делят на два типа: установки с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя. В последние годы все больше производится пассивных водонагревателей, которые работают без насоса, а следовательно, не потребляют электроэнергию. Они проще в конструктивном отношении, надежнее в эксплуатации, почти не требуют ухода, а по своей эффективности практически не уступают солнечным водонагревательным установкам с принудительной циркуляцией. Более половины пассивных водонагревателей составляют установки термосифонного типа с естественной циркуляцией, а остальные - это компактные водонагреватели, в которых бак-аккумулятор горячей воды и коллектор солнечной энергии объединены (интегрированы) в единое компактное устройство. Поэтому применяем солнечную водонагревательную установку с естественной циркуляцией.

Принципиальная тепловая схема одноконтурной системы солнечного горячего водоснабжения с естественной циркуляцией приведена на рис.1.

3

4

5

6

Рис.1 – Принципиальная схема одноконтурной системы солнечного горячего водоснабжения с естественной циркуляцией

1. коллектор солнечной энергии;

2. бак-аккумулятор;

3. подъёмная труба;

4. опускная труба;

5. водопровод с холодной водой;

6. потребитель;

 Установка содержит коллектор солнечной энергии, бак-аккумулятор горячей воды, подъемную трубу и опускную трубу. В нижнюю часть бака-аккумулятора подводится холодная вода (ХВ), и из его верхней части отводится к потребителям горячая вода (ГВ). Перечисленные элементы образуют контур естественной циркуляции воды. Солнечное излучение, проходя через прозрачное покрытие (остекление) коллектора нагревает его поглощающую панель и воду в её каналах. При нагреве плотность воды уменьшается, и нагретая жидкость начинает перемещаться в верхнюю точку коллектора и далее по трубопроводу – в бак-аккумулятор. Точка присоединения подъёмной трубы к баку-аккумулятору должна находиться в верхней части бака на расстоянии не менее 2/3 высоты бака от его днища, а патрубок для подпитки холодной воды следует присоединять к нижней части бака.

При соблюдении указанных условий в баке нагретая вода перемещается в верхнюю точку, а более холодная вода размещается в нижней части бака, т.е. наблюдается расслоение (стратификация) воды в зависимости от температуры. Более холодная вода из нижней части бака по трубопроводу поступает в нижнюю часть коллектора. Таким образом, при наличии достаточной солнечной радиации , в коллекторном контуре, устанавливается постоянная циркуляция, скорость и интенсивность которой зависят от плотности потока солнечного излучения.

Постепенно, в течение светового дня, происходит полный прогрев всего бака, при этом отбор воды для использования должен производиться из наиболее горячих слоёв воды, располагающихся в верхней части бака. Обычно это делается подачей холодной воды в бак снизу под давлением, которая вытесняется нагретую воду из бака [13, с.26].

Непременным условием эффективной работы солнечной водонагревательной установки термосифонного типа является тепловая изоляция всех нагретых поверхностей – прежде всего бака-аккумулятора, подъёмной и опускной труб, патрубка для отвода горячей воды к водозаборным кранам. Толщина тепловой изоляции бака составляет 50 мм и изоляция состоит из базальтового волокна. [13, с.12].

Солнечные водонагревательные установки с естественной циркуляцией теплоносителя являются саморегулирующимися системами, и расход жидкости в них полностью определяется интенсивностью поступающего солнечного излучения, а также теплотехническими и гидравлическими характеристиками солнечного коллектора, бака-аккумулятора и соединительных трубопроводов[13, с.12].