Разработка инженерной методики расчета сезонной гелиосистемы горячего водоснабжения

Цель исследования.  Целью исследования  является разработка  упрощенного  подхода для дальнейшей алгоритмизации   расчета  гелиоприемника   горячего  водоснабжения   (ГВС)  сезонной  работы  индивидуального жилого дома и обозначение основных прогнозируемых величин.

Методы. Для достижения поставленных целей в работе были определены примерные значения основных характеристик  гелиосистемы  горячего  водоснабжения  (ГС ГВС),  влияющих  на технико-экономические показатели системы и определяющих режим эксплуатации системы, ее комфортность в использовании и обслуживании – коэффициент полезного действия солнечной установки, общие расходы на догрев воды в нагревателе–дублере, ход температуры воды в баке-аккумуляторе по расчетным суткам месяцев эксплуатации ГС ГВС. В качестве критерия эффективности системы принят коэффициент замещения гелиосистемы горячего водоснабжения, т.е. доля тепловой нагрузки ГВС, удовлетворяемой за счет поглощенной солнечной энергии в период работы установки.

Результаты. Предложен вариант постановки задачи для разработки алгоритма расчета гелиоприемника горячего водоснабжения индивидуального  жилого дома для условий эксплуатации с относительно невысоким уровнем интенсивности солнечной радиации и наличия низких температур в зимнее время, что  создает  значительные   трудности  при  круглогодичной  эксплуатации   системы  и  определяет сезонность ее работы. Разработанная методика позволяет произвести расчет хода температуры воды в баке-аккумуляторе, общее количество тепла, использованного для приготовления горячей воды за счет энергии солнечного излучения, коэффициент замещения и коэффициент полезного действия ГС ГВС.

Заключение.  Получено  универсальное  уравнение,  которое  позволяет  определить  основные  прогнозируемые параметры гелиосистемы для любого режима работы ГС ГВС.

1. Левенберг В. А., Ткач М. П., Гольстрем В. А. Аккумулирование тепла. Киев: Тэхника, 1991. 112 с.

2. Врине Е. Исследование установки, работающей в периодическом режиме, для аккумулирования тепла скрытой теплотой // Revue Generale de Thermique. 1983. Т. 22, № 254. С. 183-188.

3. Кобелев Н. С., Котенко Э. В., Полозов А. Е. Энергосберегающие технологии, трубопроводы и оборудование систем теплогазоснабжения и вентиляции. Курск, 2005. 200 c.

4. Манасыпов P. P., Лихтенштейн Э. Л. Математическое и физическое моделирование процессов теплообмена в аккумуляторе фазового перехода // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1988. № 8. С. 88-92.

5. Лукашов Ю. М., Токарь Б. З., Котенко Э. В. Исследование характеристик теплового аккумулятора на фазовом переходе // Труды 1-й рос. нац. конф. по теплообмену. М.: Изд-во МЭИ, 1994. Т. 5. С. 109-113.

6. Токарь Б. З., Быковцев Ю. С., Котенко Э. В. Приближенный расчет температуры теплоносителя на выходе из фазопереходного аккумулятора теплоты (режим разрядки)// Труды 2-й рос. нац. конф. по теплообмену. М.: Изд-во МЭИ, 1998. Т. 7. С. 217-220.

7. Токарь Б.З., Котенко Э.В., Цепочкин В.Г. Расчет режима разрядки фазопереходного аккумулятора теплоты кожухотрубного типа // Труды 3-й рос. нац. конф. по теплообмену. М.: Изд-во МЭИ, 2002. Т. 7. С. 230-234.

8. Котенко Э. В. Разработка математической модели и методики расчета аккумуляторов теплоты на фазовом переходе: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.14.05. Курск, 1996. 15 с.

9. Умеренков Е.В. Разработка аккумуляторов теплоты на фазовом переходе для систем теплоснабжения: автореф. дис. … канд. техн. наук. Курск, 2013. 18 с.

10. Цымбалюк Ю. В. Исследование процессов с фазовыми переходами материалов с пластинчатыми инклюзивами в тепловых аккумуляторах: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 01.04.14. Астрахань, 2006. 15 с.

11. Бекман У., Клейн С., Даффи Дж. Расчет систем солнечного теплоснабжения: [пер. с англ.]. М.: Энергия, 1980. 80 с.

12. Дж. А. Даффи, Бекман У. А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии: [пер. с англ.]. М.: Мир, 1977. 420 с.

13. Быстров В. П., Ливчак А. В. Теплоаккумуляторы с использованием фазового перехода // Вопросы экономии теплоэнергетических ресурсов в системах вентиляции и теплоснабжения: сб. науч. трудов. М.: Изд-во ЦНИИЭПИО, 1984. С. 75-90.

14. Бутузов В. А. Анализ опыта разработки и эксплуатации гелиоустановок в Краснодарском крае // Энергетическая эффективность. 2002. № 34. С. 54-61.

15. Организация режима работы гелиотеплоснабжения индивидуального жилого дома / Э.В. Умеренкова, Е.В. Умеренков, М.Д. Зайко, А.А. Шпилько // Поколение будущего: Взгляд молодых ученых-2018: сборник научных статей 8-ой Международной молодежной научной конференции (Курск, 25-26 апреля 2018 г.): в 4 т. Курск, 2018. Т. 3. 413 с.

16. Умеренков Е.В., Котенко Э.В. Моделирование процесса разрядки фазопереходного аккумулятора теплоты кожухотрубного типа // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура. 2011. №1(21). С. 34-39.

17. Численное моделирование оптимального теплового аккумулятора на фазовом переходе / О.В. Дихтиевский, Г.В. Конюхов, О.Г. Мартыненко, И.Ф. Юревич // ИФЖ. 1991. Т.61,№5. С. 749-753.

18. Математическая модель системы горячего водоснабжения с использованием солнечной энергии, работающей по трёхконтурной схеме: промежуточный отчет / ЭНИН им. Г. М. Кржижановского; рук. темы И. В. Рыбин. М., 1979. 92 с.

19. Математическая модель системы горячего водоснабжения с использованием солнечной энергии, работающей по двухконтурной схеме: промежуточный отчет/ ЭНИН им. Г. М. Кржижановского; рук. темы И. В. Рыбин. М., 1979. 64 с.