ВВЕДЕНИЕ
Солнце – это чистый и неисчерпаемый источник энергии. От него исходят тепло, свет и прочие виды излучения, которые содержат колоссальные запасы энергии и отвечают почти за все естественные процессы на нашей планете. Но лишь недавно человек научился использовать эту энергию в своих целях – для нагрева воды и обогрева комнат, а также для охлаждения (благодаря технологии абсорбции холода).

Современные системы отопления и горячего водоснабжения на солнечной энергии – это экономичные, комфортные и экологически чистые решения. Самое главное преимущество использования солнечных систем – это существенная экономия денежных средств. Кроме того, это полная независимость от теплосетей, электросетей, а также тарифов на тепло, инфляции и нестабильности в бизнесе, поскольку никакое топливо не требуется.

Также необходимо отметить, что стоимость такой установки превышает стоимость традиционной системы отопления и горячего водоснабжения, но экономические преимущества системы очевидны, а при постоянном повышении стоимости энергоносителей они ощутимы уже с первого дня эксплуатации.

1 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ УСТАНОВКИ

1.1 Определение мощности отопления
Количество теплоты (тепловой поток Q_от, кДж/ч), необходимое для отопления частного коттеджа, определяется по формуле

Q_от = Q_огр + Q_сп , (1)

где Q_огр – количество теплоты, уносимое через все наружные ограждения, кДж/ч;

Q_сп – количество теплоты, уносимое через щели, открываемые двери, кДж/ч; составляет 10 процентов от количества теплоты, уносимого через все наружные ограждения.

Q_сп = 0,1 ∙ Q_огр ; (2)

Потери теплоты через огражденияQ_огр, кДж/ч

Q_огр = g ∙ V ∙ (t_вн – t_р), (3)

где g– удельная тепловая характеристика помещения, кДж/(м³∙ч∙°С);

g = 2,4 кДж/(м³∙ч∙°С);  

V – объём помещения, м³;

t_вн – температура внутри помещения, рекомендуемая санитарно- гигиеническими нормами, °С;

t_р – самая низкая температура в данном районе, °С.

---

Q_огр = 2,4 ∙ 896 ∙ (20 + 34) = 116121,3 кДж/ч;

Q_сп = 0,1 ∙ 116121,3 = 11612,16 кДж/ч.

Q_от = 116121,3 + 11612,16 = 127733,46 кДж/ч.

Мощность отопления Р_от, кВт

, (4)

где η_t – термический коэффициент полезного действия установки.

кВт.

Мощность отопления рассчитана для всей системы отопления. Чтобы определить мощность, которую необходимо получить от солнечной установки, нужно определить мощность отопительного котла, а затем найти разницу между мощностью всей отопительной установки и мощностью, выработанной котлом.
1.2 Определение мощности котла
Для установок непрерывного действия мощность определяется на основании уравнения теплового баланса в статическом режиме

, (5)

где q – потребная теплопроизводительность, кДж/ч;

q_пол – полезное или теоретически необходимое количество теплоты, кДж/ч;

Σq_пот – мощность тепловых потерь, кДж/ч.

Но в связи со значительной трудоемкостью расчётов тепловых потерь, потребная теплопроизводительность q, кДж/ч определяется через полезную теплопроизводительность q_пол, используя ориентировочные значения КПД для проектируемой установки

, (6)

где η_т– термический КПД ЭТУ; η_т = 0,98.

Для установок непрерывного действия полезная теплопроизводительность

(7)

где m’ – производительность установки по воде, кг/ч; производительность установки зависит от количества секций батарей. Для удобства сравнения секцию батареи выражают в квадратных метрах. На один квадратный метр секции батареи расход воды равен 17,4 кг/ч. Как правила батареи ставят под окнами, а на объекте 23 окна, значит, производительность установки по водеm’ = 400,2 кг/ч;

С – удельная теплоемкость воды, кДж/(кг^оС);

t_кон – конечная температура воды, ^оС;

t_нач– начальная температура воды, ^оС.

---

кДж/ч.

Исходя из полученной теплопроизводительности q_пол, кДж/ч определяется расчётная мощность Р_расч, кВт установки

(8)

где Р_расч – расчётная мощность установки, кВт;

К_з – коэффициент запаса; К_з = 1,3. [ ]

кВт.

Принимается

Мощность, требуемая для подогрева воды до 75ºС за счет гелиоустановки Р_гу, определяется по формуле

Р_гу = Р_от – Р_расч; (9)

Р_гу = 50,68 – 16 = 34,68 кВт.

В последние годы отечественной промышленностью освоен выпуск проточных электроводонагревателей типа ПЭВН, предназначенных для быстрого нагрева воды в жилых и бытовых помещениях при отсутствии горячего водоснабжения. Так же выпускается широкий класс водонагревателей типа ЭВП цилиндрической формы, для обогрева жилых помещений. Выбираем один из водонагревателей этой марки, его технические данные приведены в таблице 3.1.
Таблица 1 - Технические данные нагревателей типа ЭВП

Марка	Мощность, кВт	Напряжение, В	Объем обогреваемого помещения, м	Высота/ диаметр, мм	Масса, кг
ЭВП-18	18	380	500	800/500	18,8

2 РАСЧЕТ НАСОСА И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

2.1 Выбор оборудования
Для подъема и раздачи воды применяют водонасосные установки, состоящие из водоприемников, очистительных сооружений, резервуаров чистой воды, электронасосов и станций управления. Наиболее распространены центробежные и осевые насосы. Широкое распространение получили так называемые объемно- инерционные насосы с электромагнитным вибрационным приводом. Их используют в быту сельского населения на малую подачу воды (до 1 м /ч при напоре 20 м.)

---

При разработке электропривода насосной установки можно поставить такие задачи: подбор привода с регулированием частоты вращения, обеспечение оптимальной нагрузки двигателя, разработка системы защиты и сигнализации.

Так как коттедж одноэтажный с подвалом, а электрический котёл стоит в подвальном помещении, котёл не сможет подать горячую воду выше 3 метров. Для того чтобы обеспечить весь жилой коттедж отоплением, необходима установка насоса и электрического двигателя.

Центробежный насос ставится на прокачку отопительной системы.

Расчётный напор Н_р, м

(10)

где - геодезический напор – высота подъёма воды от нижнего до верхнего уровня, м; = 4 м;

- потери напора по длине трубопровода, м;

- свободный напор, м; = 10 м.



Потери напора по длине трубопровода Н_п, м

(11)

где - скорость движения воды, м/с; = 1 м/с;

- ускорение свободного падения, м/с²; = 9,81 м/с ;

- коэффициент сопротивления; = 0,02;

L - длина трубопровода, м; L = 151 м;

- диаметр трубопровода, м; = 0,03 м;

---

- суммарные потери напора в местных сопротивлениях; = 4,05.



Для определения потребной мощности насоса определяется сам насос по напору = 16,58 м и производительности = 0,4 .

Выбирается насос типа Гном 16-16 Ех. [ ]

Таблица 2 - Технические характеристики насоса

Марка насоса	Подача		Напор, м	Частота вращения об/мин	Высота всасывания, м	КПД насоса %
		л/с
Гном 16-16 Ех	16	1,8	16	3000	6,6	40

Потребная мощность насоса кВт определяется по формуле

(12)

где - коэффициент запаса; = 1,2;

- максимальный расход воды, ; так как производительность установки по воде480 кг/ч, значит = 0,480 ;

- расчётный напор, м; = 16,58 м;

- удельный вес воды, Н/м³;

---

Смотрите также файлы

• Пенсия по инвалидности, порядок и условия назначения.docx

• В современных реалиях быстро меняющихся общественных отношений остаются динамичными и назревшие в обществе проблемы, в том числе такие как преступность.docx

• Минобрнауки росссии.docx

• Тема Автоматическая частотная разгрузка в энергосистеме выполняется условие баланса мощностей в исходном состоянии. То есть количество генерируемой мощности совпадает с потребленной на частоте 50 Гц.docx

• Абсолютные и относительные величины в статистике.docx