Нестационарные процессы в системе солнечного теплоснабжения зданий

• Автор: Вейси Фарзад
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Условные обозначения

Введение.

Глава 1. Анализ состояния вопроса и постановка задачи

1.1 Тепловой режим здания

1.1.1. Математическая модель лучистого теплообмена в помещении

1.1.2. Математическая модель конвективного теплообмена

в помещении

1.1.3. Математическая модель теплопередачи через ограждающие конструкции

1.1.4. Математическая модель теплопередачи через световой проем

1.1.5. Учет внутреннего оборудования в тепловом балансе помещения

1.1.6. Существующие методы построения динамической модели теплового режима здания
1.2 Системы солнечного теплоснабжения
1.2.1 .Солнечные коллекторы
1.2.1.1 Основные характеристики плоских солнечных коллекторов
1.2.1.2 Существующие методы математического моделирования солнечных коллекторов
1.2.1.3 Солнечный коллектор как теплообменник
1.2.2. Бакаккумулятор и теплообменники
1.2.3. Методы расчета систем солнечного теплоснабжения.
1.3 Использование гибридных солнечных коллекторов в системах теплоснабжения
1.3.1. Характеристики фотоэлектрических преобразователей
1.3.2. Гибридные коллекторы
1.4 Климатические характеристики солнечного излучения
1.5 Выводы
Глава 2. Математическая модель теплового режима здания
2.1 Описание модели теплового режима здания
2.2 Модель наружных и внутренних воздействий
2.3 Нестационарный тепловой режим помещения
2.3.1. Расчетная модель помещения
2.3.2. Обогрев помещения
2.3.3. Охлаждение помещения при отключении отопления
2.3.4. Повышение энергоэффективности отопления помещения при прерывистой подаче тепла
Глава 3. Математическая модель системы солнечного
теплоснабжения
3.1 3.1.1. Математическая модель расчета локальных
характеристик воздушного солнечного коллектора
3.1.2. Экспериментальная установка и система измерения
3.1.3.Численное решение системы уравнений
3.1.4. Сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными
3.1.5. Разностная аппроксимация граничных условий.
3.1.6. Численное моделирование воздушного солнечного
коллектора
3.1.7. Расчет теплового режима солнечного гибридного
коллектора с двухсторонними солнечными элементами
3.2 Математическое моделирование солнечного коллектора с
использованием МАТЬАВЗнпиПпк
3.2.1. Сравнение разработанной модели с численной моделью солнечного коллектора
3.2.2. Некоторые результаты расчетов динамической
модели солнечного коллектора
3.2.3.Влияние нестационарного режима работы солнечного коллектора на его КПД
3.3 Моделирование бака аккумулятора и теплообменников
3.4 Анализ эффективности системы солнечного
водонагревателя
3.4.1. Моделирование системы солнечного водонагревателя
3.4.2.Расчетные параметры системы солнечного водонагревателя
3.4.3. Результаты моделирования работы солнечного
водонагревателя и обработки данных
Глава 4 Моделирование работы системы солнечного
теплоснабжения здания
4.1 Единая математическая модель здания с солнечным
теплоснабжением
4.2 Применение разработанной модели в условиях южных
районов России
4.2.1. Климатические условия Республики Калмыкия
4.2.2. Расчетная модель здания
4.2.3. Моделирование тепловой нагрузки с применением
разработанной модели.
4.2.4. Моделирование системы солнечного теплоснабжения выбранного объекта
4.3 Экономические характеристики использования солнечного теплоснабжения
4.3.1. Анализ эффективности системы солнечного теплоснабжения для заданного объекта
4.3.2. Социальноэкономические потребности в солнечной энергии
Заключение
Список литературы


Разработана динамическая модель теплового режима помещения ориентированная на исследования нестационарных тепловых режимов здания, которая позволяет определять реальное энергопотребление любого периода эксплуатации и прерывистого режима отопления, учитывает взаимосвязь, между элементами включая элементы автоматики. Получены экспериментальные данные по изменению температуры поверхности пластины при нестационарном режиме в аналогичных условиях работы солнечного коллектора и проведены численные расчеты локальных характеристик. Хорошее совпадение результатов позволило использовать при дальнейших расчетах течения в канале коллектора Ке модель турбулентности. Создана одномерная модель солнечного коллектора для определения тепловых характеристик в нестационарных условиях. Проведено сравнение разработанной одномерной модели с двумерной моделью и показано, что при расчете солнечного коллектора можно с точностью использовать одномерную модель. При использовании разработанной модели получены количественные данные об изменении КПД коллектора во времени и показано, что влияние нестационарного режима работы солнечного коллектора приводит к росту КПД коллектора при отсутствии солнечной радиации в конце дня. Проведены расчеты коэффициента замещения на базе созданной модели в режиме теплоснабжения конкретного реального объекта с целью определения экономической целесообразности использования солнечного теплоснабжения в южных регионах России. Практическая значимость. Математические модели солнечного коллектора и здания могут быть использованы при проектировании новых солнечных коллекторов и их испытании, оптимизации характеристик течения, уменьшении стоимости солнечных систем, изучении нестационарных тепловых процессов в зданиях. Полученные данные и программы можно использовать при проектировании систем теплоснабжения, горячего водоснабжения и электроснабжения индивидуальных домов. Математическая модель нестационарного теплового режима помещения Результаты расчетов динамики изменения температуры внутреннего воздуха помещения при разных температурах наружного воздуха. Математическая модель солнечного коллектора для определения тепловых характеристик в нестационарных условиях. Результаты экспериментальных и численных расчетов поведения поверхности при нестационарном режиме аналогично течению в канале солнечного коллектора и использования Ке модель турбулентности. Полученные результаты расчетов влияния нестационарного режима работы солнечного коллектора на его КПД. Единая динамическая модель теплового режима здания с системой солнечного теплоснабжения и е элементов. Публикации. Вейси Ф. Сергиевский Э. Д. Нестационарный прогрев солнечного коллектора 8я международная научнотехническая конференция студентов и аспирантов Радиоэлектроника, электротехника и энергетика Тез. Москва, . Т.З. С. . Вейси Ф. Сергиевский Э. Д., Тюхов И. И., Ярцев Н. В. Тепловые режимы фотоэлемента в параболоцилиндрическом желобковом концентраторе с принудительным воздушным охлаждением Материалы 1й Нижневолжской научнопрактической конференции Энергосбережение и энергообеспечение на базе возобновляемых источников энергии и нетрадиционных технологий докл. Волжский, . Т. 1. С. 1 6. Вейси Ф. Сергиевский Э. Д. Динамическое моделирование теплового режима здания с использованием МАТЬАВтиПпк. Труды 3й Международной конференции Проблемы промышленной теплотехники докл. Киев, . Вейси Ф. Сергиевский Э. Д. Простое моделирование солнечного коллектора с использованием МАТЬАВБтиПпк Материалы Международной конференции Энергия и окружающая среда докл. Брак Ливия, . С. . Вейси Ф. Сергиевский Э. Д. Расчет процесса нестационарного нагрева отдельного помещения Энергосбережение, теплоэнергетика и металлургическая теплотехника Сб. Под. Б. К. Сеничкина. Магнитогорск МГТУ, . С. . Вейси Ф. Сергиевский Э. Д. Нестационарные режимы течения воздуха в канале солнечного коллектора я международная научнотехническая конференция студентов и аспирантов Радиоэлектроника, электротехника и энергетика Тез. Москва, . Т.2. С. 5.