3. Вітростійкість колекторів.

В даній частині розділу «Охорона праці» буде розглянута тема вітростійкості сонячних колекторів. Якщо геліоколектор буде встановлений ненадійно, то при сильних поривах вітру він може зірватися з конструкції і нанести травми працівникам станції. Також варто відзначити, що колектор при падінні на землю зруйнується, а через його високу вартість станція понесе великі фінансові втрати. Тому потрібно перш за все враховувати пориви вітру та інші несприятливі дії навколишнього середовища.

Вітер - це горизонтальний рух повітря відносно земної поверхні, обумовлений порушенням рівноваги атмосфери.

Конструкції сонячних колекторів є достатньо надійними і дозволяють витримати вітрові навантаження в 30 м\с, а це близько 110 км\год. За шкалою Бофорта швидкість такого вітру займає 11 місце, при такому вітрі руйнуються будинки та ламаються дерева.

В наш час для надійного закріплення конструкції сонячного колектора використовують комп’ютерне моделювання. Для цього використовують спеціальні програми (T-SOL, ESOP та ін). Для комп’ютерного моделювання потрібно спочатку визначитися з типорозмірами геліоколекторів та акумулятора. Далі ця програма записує в базу даних такі результати як температуру, кількість енергії, ККД і складові частини покриття теплових потреб.

Колектори і система кріплення повинні мати таку конструкцію, щоб вони могли витримувати виникаючі снігові і вітрові навантаження. Згідно з нормами EN 1991, 3/2003 і 4/2005 для кожної європейської країни розрізняють зони снігового і вітрового навантаження.

Розрахунок вітронавантаження.

Загальні вітрові навантаження на конструкції і конструктивні елементи слід визначати з урахуванням зовнішнього і внутрішнього вітрового тиску. Зведення розрахункових процедур для визначення вітрових впливів представлені нижче: 1. Пікове значення швидкісного напору q_p;

2. Базове значення швидкості вітру v_b;

3. Базова висота z_e,

4. Тип місцевості,

5. Характеристичне пікове значення швидкісного напору q_p;

6. Інтенсивність турбулентності l_v;

7. Середня швидкість вітру v_m;

8. Орографічний коефіцієнт с_о(z);

9. Коефіцієнт, що враховує тип місцевості c_r (z);

10. Аеродинамічний коефіцієнт зовнішнього тиску с_е;

11. Аеродинамічний коефіцієнт внутрішнього тиску С_РI;

12. Зовнішнє вітрове тиск: w_e = q_pc_pe;

13. Внутрішнє вітрове тиск: wi=q_pc_pi; 14. Конструкційний коефіцієнт: c_sc_d;

15. Вітрове навантаження Fw, розрахована за аеродинамічним коефіцієнтам зусилля;

16. Вітрове навантаження Fw, розрахована за аеродинамічним коефіцієнтам тиску.

Вітровий тиск на поверхні сонячних колекторів

Вітровий тиск Wе, який діє на зовнішні поверхні конструкцій будівлі, слід визначати за формулою:

,

де q_p(z_e) — пікове значення швидкісного напору вітру;

z_e — базова висота для зовнішнього тиску;

с_ре — аеродинамічний коефіцієнт зовнішнього тиску.

Вітровий тиск Wе, який діє на внутрішні поверхні конструкцій будівлі, слід визначати за формулою:

,

де q_p(z_i)— пікове значення швидкісного напору вітру;

z_i — базова висота для внутрішнього тиску;

с_рi — аеродинамічний коефіцієнт внутрішнього тиску.

Вітрові зусилля на сонячні колектори

Вітрові зусилля для всієї конструкції і конструктивних елементів слід визначати: - За розрахунковими зусиллям з використанням коефіцієнтів зусиль або - За розрахунковими зусиллям через поверхневі тиску.

Вітрове зусилля F_w, чинне на конструкцію або конструктивний елемент, може бути визначене безпосередньо з використанням формули:

або векторним складанням (підсумовуванням) вітрових зусиль, що діють на окремі конструктивні елементи, з використанням формули:

де c_sc_d — констр. кф;

c_f — аеродинамічний коефіцієнт зусилля для конструкції або конструктивного елемента;

q_p(z_e) — пікове значення швидкісного напору вітру (по 4.5) на базовій висоті z_e;

A_ref — базова площа конструкції або конструктивного елемента

Вітрові зусилля F_w, чинне на конструкцію або конструктивний елемент, може бути визначено векторним складанням сил F_w,e, F_w,I і F_fr. Сили F_w,e і F_w,I розраховують із зовнішніх і внутрішніх тисків, використовуючи формули вище. Сили тертя, що діють паралельно зовнішній поверхні конструкцій, розраховують за формулою.

Зусилля F_w,e, чинне на зовнішню (наружну) поверхню будівлі, дорівнює:

.

Зусилля F_w,i, чинне на внутрішню поверхню будівлі, дорівнює:

.

Сила тертя F_fr рахується за формулою:

,

де c_sc_d — конструкційний коефіцієнт;

w_e — зовнішній вітровий тиск на окрему поверхню на висоті z_e;

w_i — внутрішній вітровий тиск на окрему поверхню на висоті z_i;

A_ref — базова площа окремої поверхні конструкції або конструктивного елемента;

c_fr — кф. тертя;

A_fr — площа зовнішньої поверхні, паралельної напрямку дії вітру.

Ефектами тертя на поверхні конструкції або конструктивного елемента можна знехтувати, якщо загальна площа всіх паралельних напрямку дії вітру поверхонь (і площі з незначним кутовим відхиленням від паралельності) дорівнює або менше чотирикратної величини всіх площ, перпендикулярних напрямку вітру (навітряна і підвітряного боку). При додаванні вітрових зусиль, що діють на спорудження, допускається враховувати відсутність кореляції між тиском вітру з навітряного і підвітряного боку.