Среда, 09.10.2024, 03:54

ENERGY - ACTIVE - BUILDINGS

SOLAR HEATING

Расчёт ЕАВ

Пример расчета ЭнергоАктивного Коттеджа

Пример расчёта 7-ми этажного жилого ЭнергоАктивного Дома

Программа ЕНЕРГОАКТИВНІ БУДІВЛІ

Программа позволяет моделировать работу системы энергообеспечения ЭНЕРГОАКТИВНОГО ДОМА и оптимизировать технические параметры её элементов. Изменения в программе будут отслеживаться на сайте. Программа реализована средствами Excel и включает листы: і включає листы: ТЕРМИНАЛ САТ, ТЕРМИНАЛ ТН, ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

ТЕРМИНАЛ САТ

Входные параметры: 1.Регион - 25 областных центров Украины и один произвольный. 2.Постоянная тепловая нагрузка (ГВС). 3.Площадь энергоактивной ограждающей конструкции (ЭАОК). 4.Азимут ЭАОК от юга. 5.Угол наклона ЭАОК к горизонту. 6.Расположение теплообменных (ТО) скважин в плане (АхВ). 7.Глубина ТО скважин. 8.Шаг ТО скважин. 9.Температура грунта в САТ на конец предыдущего отопительного сезона.

Результаты расчёта и дополнительная информация: 1.Широта местности. 2.Пиковая мощность системы теплообеспечения энергоактивного дома (ЭАД). 3.Количество ТО скважин. 4.Приведенная площадь участка сезонного аккумулятора тепла (САТ) в плане. 5.Объём грунтового САТ. 6.Масса грунтового САТ. 7.Удельная теплоёмкость САТ. 8.Удельная мощность САТ. 9.Годовая тепловая нагрузка САТ. 10.Годовое аккумулирование САТ. 11.График изменения годовой температуры САТ. 12.Годовые графики изменения суточных тепловых параметров: теплопотерь ЭАД, теплопотерь САТ, аккумулирования теплоты в САТ, суточного баланса системы.

ТЕРМИНАЛ ТН

Входные параметры: электрическая мощность компрессора теплового насоса (ТН).

Результаты расчёта и дополнительная информация: 1.Мощность пикового догревателя. 2.Тариф электроэнергии. 3."Ночной тариф". 4.Годовые затраты на электроэнергию потреблённую ТН. 5.-тоже в отопительный период. 6.-тоже с учётом "прямого нагрева". 7.Годовые затраты с учётом "ночного тарифа". 8.-тоже в отопительный период. 9.-тоже с учётом "прямого нагрева". 10.Коэффициент эффективности по п.п. 4-9. 11.Аналогичное годовое потребление электроэнергии электрокотлом. 12.-тоже с учётом "ночного тарифа". 13.Минимальная мощность электрокотла. 14.-тоже с учётом ночного тарифа. 15.Графики изменения в течении года температур: теплоносителя САТ, теплоносителя на входе испарителя ТН, теплоносителя САТ для режима "прямого нагрева".

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

Вводятся технические параметры

ЭНЕРГОАКТИВНЫЙ ДОМ (ЭАД): 1.Нормативные теплопотери. 2.Отапливаемая площадь. 3.Количество отапливаемых этажей.

СЕЗОННЫЙ ГРУНТОВЫЙ АККУМУЛЯТОР ТЕПЛА: 1.Внешний диаметр трубы ТО. 2.Толщина стенки трубы ТО. 3.Коэффициент теплопроводности материала трубы ТО. 4.Коэффициент теплопроводности грунта. 5.Температура удалённого объёма грунта. 6.Плотность грунта. 7.Разница температур теплоносителя на вх.-вых САТ. 8.Разность температур теплоносителя на вх.-вых. ТО. 9.Максимальная температура теплоносителя в САТ.

ТЕПЛОВОЙ НАСОС: 1.Значения термического коэффициента ТН для двух значений температур теплоносителя на входе испарителя. 2.Температура системы отопления.

ЭНЕРГОАКТИВНАЯ ОГРАЖДАЮЩАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ (ЭАОК): 1.Коэффициент теплопотерь ЭАОК. 2.Коэффициент поглощения солнечного излучения тепловоспринимающей поверхностью гелиопрофиля. 3.Коэффициент пропускания солнечного излучения прозрачной теплоизоляцией. 4.Конструктивный коэффициент гелиопрофиля.

Пример расчета ЭнергоАктивного Коттеджа

Для расчёта были приняты следующие исходные данные:

1. ЭАОК – южный скат крыши:

1.1. Доступная для нужд утилизации солнечной энергии площадь - 36м2 (5,5м х 6,5м)
и 75м2 (7,5м2 х 10м2). В сумме 110м2.

1.2. Азимут от направления на юг - 0град.(Ю).

1.3. Угол наклона к горизонту - 40град.

1.4. Коэффициент теплопотерь - 8Вт/(м2·К).

1.5. Коэффициент поглощения солнечного излучения – 0,85.

1.6. Коэффициент пропускания прозрачной теплоизоляции – 0,9.

1.7. Конструктивный коэффициент гелиопрофиля – 0,85.

2. Энергоактивный коттедж:

2.1. Отапливаемая площадь – 260м2.

2.2. Теплопотери – 5Вт/м2.

2.3. Количество отапливаемых этажей – 2.

3. САТ – сезонный грунтовый аккумулятор тепла:

3.1. Внешний диаметр трубы теплообменника – 0,05м.

3.2. Толщина стенки трубы теплообменника – 0,0046м.

3.3. Коэффициент теплопроводности материала трубы теплообменника – 0,23Вт/(м·К).

3.4. Коэффициент теплопроводности грунта – 1,5Вт/(м·К).

3.5. Температура удалённого объёма грунта - 12°С.

3.6. Плотность грунта – 1700кг/м2.

3.7. Теплоёмкость грунта – 1230Дж/(кг·К).

3.8. Разность температур теплоносителя на вх.-вых. САТ - 4°С.

3.9. Разность температур теплоносителя на вх.-вых. теплообменника - 4°С.

3.10. Максимальная температура теплоносителя - 60°С.

4. Электросеть:

4.1. Напряжение – 220В, частота переменного тока – 50Гц.

4.2. Тариф – 0,24грн/КВт·ч.

4.3. «Ночной тариф» - 0,7.

В качестве источника тепловой энергии предусматривается использование геотермального теплового насоса (ТН) "рассол - вода" с техническими характеристиками, характер взаимовлияния которых между собой соответствует данным, приведенным в техническом паспорте ТН фирмы "Виссман".

Результаты расчётов.

Путём последовательного приближения выбрана система теплообменных скважин САТ из 16 штук расположенных в плане 4 х 4, рабочей глубиной 25м с шагом 1,5м. Электрическая мощность ТН - 0,12КВт. Мощность пикового догревателя 0,4КВт. Для случая использования электрокотла, его минимальная мощность составляет 1,3КВт, а при использовании "ночног тарифа" - 4,5КВт. Расчётная нагрузка на электросеть практически не требует выполнения нового ввода, или установки дополнительной районной трансформаторной подстанции. В этом случае наиболее целесообразным является использование в качестве пикового догревателя камина или котла на твёрдом топливе. Для данного варианта коэффициент эффективности (отношение стоимости электроэнергии потреблённой электрокотлом к потреблённой ТН) составит 7,92 и 11,43 с учётом "прямого нагрева". В расчётном случае, приоритетом было выбрано использование ТН наименьшей мощности (и, следовательно, стоимости), поэтому использование "ночного тарифа" менее выгодно - коэффициент эффективности 6,47 и 9,2 соответственно.

Промежуточные расчётные результаты:

Пиковая тепловая мощность – 1,3КВт. Суммарно учитывает теплопотери через ограждающие строительные конструкции и вентиляционные теплопотери.
Приведенная площадь застройки – 130м2. Характеризует теплоизолированный "верх" САТ.
Коэффициент восприятия солнечной энергии – 0,77. Учитывает коэффициент поглощения солнечного излучения теплопоглощающей поверхностью гелиопрофиля и коэффициент пропускания прозрачной теплоизоляцией.
Областной центр региона - Киев.
Широта месторасположения областного центра - 50,50с.ш.
Количество скважин – 16шт.
Общая длина теплообменных скважин – 400м.
Приведенная площадь участка САТ – 36м2. Площадь "верха" и "основания" САТ.
Объём грунтового САТ – 900м3.
Масса грунтового САТ – 1530тонн.
Удельная теплоёмкость САТ – 523КВт·ч/К.
Удельная мощность САТ – 1,43КВт/К.
Годовая тепловая нагрузка ЭАД – 3,3МВт·ч.
Годовое аккумулирование САТ – 16,7МВт·ч.
Приведенные результаты характеризируют один из вариантов расчёта, и не являются обязательно оптимальными.