Система кондиционирования микроклимата здания с использованием солнечной энергии

• Автор: Плешка, Михаил Семенович
• Шифр специальности: 05.23.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 288 с. : ил.

Основные условные обозначения

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В ЗДАНИИ

1.1. Солнечный дом - здание с эффективным использованием энергии

1.2. Классификация, элементы и принципиальные схемы гелиосистем

1.2.1. Солнечные абсорберы: конструкции и принцип действия

1.2.2. Тепловые насосы

1.2.3 Аккумуляторы теплоты

1.3. Анализ разработок гелиотеплонасосных установок для отопления и горячего водоснабжения зданий

1.4. Общая постановка задачи исследования. Цель и задачи исследования

Глава 2. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ГЕЛИОСИСТЕМЫ С СОЛНЕЧНЫМИ АБСОРБЕРАМИ И ТЕПЛОВЫМ НАСОСОМ

2.1. Солнечный абсорбер типа «лист-труба»

2.2. Принципиальная схема гелиосистемы с СА и ТН с двумя баками-аккумуляторами ....
Глава 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕЛИОСИСТЕМ С СОЛНЕЧНЫМИ АБСОРБЕРАМИ И ТЕПЛОВЫМ НАСОСОМ
3.1. Физико-математическая модель потребителя тепловой энергии (здания)...;
3.2. Физико-математическая модель солнечного абсорбера
.3.3. Физико-математическая модель бака-аккумулятора
3.4. Физико-математическая модель теплового насоса
3.5. Физико-математическая модель гелиотеплонасосной системы
3.6. Теплофизические свойства тепло-холодоносителей и фреонов
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АБСОРБЕРА, ТЕПЛОВОГО НАСОСА И ГЕЛИОСИСТЕМЫ ЗДАНИЯ
4.1. Схема экспериментальной установки
4.2. Методика проведения экспериментальных исследований
4.3. Оценка точности измерений. Математическая обработка результатов экспериментальных исследований
4.4. Анализ результатов экспериментальных исследований
Глава 5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ, ЭКОНОМИЧНОСТЬ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕЛИОСИСТЕМ С СОЛНЕЧНЫМИ АБСОРБЕРАМИ И ТЕПЛОВЫМ НАСОСОМ
5.1. Методика оценки экономичности гелиосистем с СА и ТН
5.2. Методика оценки эффективности гелиосистем с С А и ТЫ
5.3. Примеры применения гелиосистем в здании
5.3.1. Гелиотеплонасосная установка с солнечными абсорберами горячего водоснабжения детского сада
5.3.2. Автономная гелиотеплонасосная установка кондиционирования микроклимата сельскохозяйственного здания
5.3.3. Применение нетрадиционных источников энергии для кондиционирования микроклимата экспериментального индивидуального дома усадебного типа
5.3.4. Принципиальная схема и режимы работы гелиотеплонасосной установки с солнечными абсорберами для приготовления горячей воды плавательного бассейна
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
Приложение
Теплотехнический и конструктивный расчёт тенлонасосной установки (ТНУ)

1.1. Расчёт и подбор компрессора ТНУ
1.2. Поверочный расчёт испарителя ТНУ
1.3. Поверочный расчёт конденсатора ТНУ
1.4. Расчёт регенеративного теплообменника
Приложение
Расчёт теплопроизводительности гелиогіриемииков в годовом режиме
2.1. Расчёт интенсивности солнечной радиации
2.2. Расчёт количества теплоты, поступающей от солнечной радиации на поверхности гелиоприемников
2.2.1. Определение количества, теплоты поступающей от солнечной радиации на поверхности солнечных коллекторов
2.2.2. Определение количества теплоты, поступающей от солнечной радиации на поверхности солнечник абсорберов
Приложение
Основные зависимости теплового расчета элементов теплового насоса и гелиосистемы
3.1. Испаритель
3.2. Конденсатор
3.3. Тепловой расчёт теплообменников низкотемпературного бака-аккумулятора
3.4. Тепловой расчёт теплообменников высокотемпературного бака аккумулятора
3.5. Тепловой расчёт калорифера
3.6. Наружный климат
3.7. Теплопотребитель (здание)
Приложение
Алгоритмы расчёта тепловых режимов элементов ГТНУ
4.1. Алгоритм расчёта тепловых режимов контура солнечного абсорбера
4.2. Алгоритм расчёта тепловых режимов контура калорифера (по теплоносителю и воздуху)
4.3. Алгоритм расчета тепловьк режимов теплового насоса
4.4. Определение тепловых режимов работы ГТНУ
Приложение
Акты внедрения

Основные условные обозначения
S, D, 1с - интенсивность прямой, диффузной и суммарной солнечной радиации, Вт/м2; р - коэффициент поглощения панели абсорбера; Qc.p, Qcxt, QBH, Q,k - количество теплоты, поступающей от солнечной радиации, наружной и внутренней среды и передаваемой теплоносителю, Вт; А, Аж - площадь теплопоглощающей поверхности панели СА и теплообменной поверхности каналов, м2; ц/ = А/Аж - коэффициент оребрения; аж - коэффициент теплообмена между жидкостью и внутренней поверхностью каналов СА, Вт/(м2-К); acxt - коэффициент теплообмена конвекцией на наружной поверхности панели, Вт/(м2-К); ajnt - суммарный коэффициент теплообмена конвекцией и излучением между воздухом помещения и тыльной оребренной стороной СА, Вт/(м2-К); t* - средняя температура жидкости по сечению, °С; tcxt, trn ) tn , С.р , tHH - температура наружного воздуха, теплопоглощающей поверхности панели СА, помещения , точки росы наружного воздуха и замерзания конденсата на теплообменной поверхности СА,°С; г|ор -коэффициент термической эффективности оребрения; х - относительная длина СА, м: х=х/1 (х - длина отрезка СА, м; 1 - длина СА, м); Fo* , Fo) ,Fora, Fo'„c, Fo'Koh - модифицированный критерий Фурье СА при режиме сухого теплообмена, конденсации и инееобразовании на его поверхности, испарителя и конденсатора ТН; е - численный эмпирический коэффициент в формулах, аппроксимирующих рнас, tHac, iHac; сж , снас - теплоемкость теплоносителя,
воздуха на линии насыщения, Дж/(кг-°С); Iext , 1„с - энтальпия наружного и внутреннего воздуха на линии насыщения , Дж/кг; t0> tK , taKb taK2 - температура кипения и конденсации хладона, жидкости в баках-аккумуляторах, °С; Q„c, QK0H - холодо- и теплопроизводительность ТН, кВт; N31 -электрическая мощность компрессора ТН, кВт; р. - коэффициент преобразования ТН; sBAi, еБа2 -коэффициент, учитывающий тепловые потери в FIBA и ВБА; Qti и Qt2, Qt3 и Qt4 -подводимый и отводимый тепловые потоки из НБА и ВБА, Вт; QrB(z) -нагрузка на ГВ, Вт; Макь Мак2- масса жидкости в НБА и ВБА, кг; G* - расход
теплоснабжение от ТНУ является равноэкономичным с теплоснабжением от ТЭЦ, в реальных же условиях вариант с ТН менее экономичен. Расчёты В. А. Зысина показали, что при небольшом удалении потребителя от ТЭЦ названные варианты теплоснабжения равноэкономичны, но для этого необходимо, чтобы температура теплоносителя после конденсатора ТН составляла 35-45 °С, что приводит к дополнительным капиталовложениям в систему отопления или требует применение низкотемпературной системы отопления [75].
Результаты проведенного технико-экономического сопоставления систем теплоснабжения с традиционными источниками и ТН с газовым двигателем [109, 110] доказали перспективность последних. Однако трудности решения проблемы борьбы с загрязнением окружающей среды продуктами сгорания топлива сдерживает широкое внедрение ТН с газовым двигателем в практику.
Для энергообеспечения привода компрессора ТН в районах, лишенных централизованного энергоснабжения и удаленных от линий электропередач, нефте- и газопроводов, большой интерес представляет применение ветроагрегата. Наиболее целесообразным является применение для теплохладоснабжения автономных потребителей комбинированных гелиоветротеплонасосных установок [123, 124].
Энергетическая эффективность теплового насоса оценивается коэффициентом преобразования р, представляющим отношение полученной теплоты в конденсаторе QK0H к тепловому эквиваленту затраченной на привод компрессора электроэнергии N31:
lx = ^gg- = ^“c+N’^=e+l, (1.1)
NM Na
где Que “ теплота, подведенная в испаритель (холодопроизводительность), кВт; в - холодильный коэффициент: е = Q„C/NM
Из этого равенства видно, что значение коэффициента преобразования больше единицы и будет тем выше, чем меньше величина энергии, затраченной на привод компрессора.