Определение эффективности использования солнечных систем теплоснабжения

• Автор: Чудинов, Дмитрий Михайлович
• Шифр специальности: 05.23.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 181 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ Стр.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИИ ЗДАНИЙ

1.1 Общие принципы снижения энергозатрат при теплоснабжении зданий

1.2 Архитектурные и инженерные решения по снижению энергозатрат при теплоснабжении зданий.

1.3 Традиционные схемы и методы теплоснабжения зданий

1.4 Специфика использования солнечной энергии при теплоснабжении зданий.

1.4.1 Объективные предпосылки использования солнечной энергии

1.4.2 Преимущества и недостатки солнечной энергии

1.5 Общая структура и основные положения методики выбора системы теплоснабжения здания
1.6 Выводы и постановка задачи исследований.
2 УТОЧНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕПЛОВОГО
РЕЖИМА ЗДАНИЯ
2.1 Математическое моделирование режима теплопотерь через стену здания.
2.2 Математическое моделирование теплопоступлений через стену здания от внешнего источника окружающей наружной среды
2.3 Определение коэффициентов теплоотдачи при расчете теплопоступлений и теплопотерь.
2.4 Выводы по второй главе
3 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГОДОВОГО РАСХОДА ТЕПЛОТЫ НА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ЗДАНИЯ С УЧТОМ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ И СКОРОСТИ ВЕТРА
3.1 Расчт годового расхода теплоты на горячее водоснабжение
3.2 Расчт годового расхода теплоты на отопление здания
3.2.1 Теплопотери через ограждающие конструкции
3.2.2 Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха через ограждающие конструкции помещений.
3.2.3 Теилопоступления В помещения ОТ бытовых ИСТОЧНИКОВ.
3.2.4 Теплопоступления в помещения от солнечной энергии
3.3 Выводы по третьей главе
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ
СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
4.1 Методика проведения экспериментального исследования
4.2 Экспериментальная установка солнечной системы теплоснабжения
4.3 Приборы и средства измерения
4.4 Анализ результатов экспериментального исследования
4.5 Выводы по четвертой главе
5 МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭФФЕКТИВНОСТИ СОЛНЕЧНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
5.1 Основные критерии оценки техникоэкономической эффективности солнечных систем теплоснабжения
5.2 Структура расходов на производство теплоты
5.3 Результаты вычислительного эксперимента по определению эффективности солнечных систем автономного теплоснабжения зданий коттеджного типа.
5.4 Выводы по пятой главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ


Для осуществления задач сведения к минимуму энергозатрат необходимо рассматривать здание как единую энергетическую систему с зависящими друг от друга частями, взаимосвязанную с энергетической ситуацией в окружающей здание среде и активно воспринимающую рассеянную низкопотенциальную энергию возобновляемых источников (ВИЭ) с трансформацией её до требуемого уровня. Но поскольку вклад ВИЭ нередко ограничен по различным причинам, здание должно иметь наименьшие потери в окружающую сред}' []. На сегодняшний день любая задача по энергосбережению разрешима инженерными средствами. Добиваясь этого конструктивными мерами, следует учитывать взаимосвязь здания с окружающим пространством. Значительный эффект, выраженный в сокращении расхода энергии на отопление и пр. Общие принципы и архитектурно-строительные приёмы разработки энергоэффективных зданий формулируются исходя из требований, которые определяются основным функциональным назначением здания и стремлением к повышению энергетической экономичности и экологического комфорта. Отличительная особенность энергоэффективных зданий любого типа заключается в том, что здание должно проектироваться в соответствии с архитектурными приёмами (базирующимися на изучении местных климатических условий), обеспечивающими оптимизацию неизбежных энергетических потерь и максимально возможное использование естественной энергии окружающей среды, при этом её конструкции наделяются способностью улавливать, преобразовывать и передавать во внутренние помещения энергию возобновляемых источников [4,, ]. Основная задача, которая ставится на этапе разработки энергоэффективного здания, заключается в правильном выборе методов проектирования и их сочетаний, наиболее эффективных для условий каждой конкретной местности. При этом используется принцип полифункционалыюсти проектирования конструкции, который воплощается через конструктивный или функциональный признаки. В первом случае элементы здания совмещают с конструктивными элементами энергетической установки, предназначенной для использования соответствующего ВИЭ. Во втором случае наделяют тот или иной элемент здания, целое здание или группу зданий дополнительными энергетическими функциями, например, используя дом или его часть в качестве затеняющего или направленно отражающего солнечную энергию экрана или диффузора ВИЭ. Конструктивный и функциональный признаки могут быть совмещены в одном техническом решении, взаимно дополняя и усиливая эффект энергетической активности. Наибольший эффект повышения энергетической эффективности здания достигается, если задача решается комплексно всеми доступными средствами. ВИЭ, в силовом поле которых оно находится (рисунок 1. Рисунок 1. Общее для всех видов энергоэффективных зданий сокращение собственных энергозатрат удовлетворяется на основе единых технических средств, которые сводятся к следующим требованиям []. Привязка проектируемого здания на площадке, которая из числа равновозможных имеет наиболее благоприятные условия, т. На стадии конструктивной разработки здания. При проектировании здания необходимо обеспечить повышение сопротивления теплопередаче из внутренних помещений наружу и одновременно предусмотреть поступление солнечной энергии в помещения, например, через окна, выходящие на юг. Летом в условиях избыточных теплопо-ступлений предусматривается противоположная цель - обеспечение повышенной солнцезащиты, например, путём применения затеняющих устройств, и отвода теплоты из помещений. Этот принцип осуществляется посредством теплоизоляции. Чем теплоизоляция лучше, тем меньшее влияние оказывают низкие температуры на внутренний микроклимат. Она считается одним из наиболее значительных и трудно устранимых источников потерь теплоты зданием, даже при применении других теплозащитных мер. Фильтрация воздуха (инфильтрация и эксфильтрация) приводит к увеличению теп-лопотерь через ограждения почти в два раза []. Зимние ветры увеличивают теплопотери здания вследствие «омывания» теплоты через наружные ограждения (этой проблеме следует уделить особое внимание, прибегая к методам математического моделирования тепломассообменных процессов в здании, т. Естественное охлаждение помещений здания может быть достигнуто испарением влаги в потоке воздуха, поступающего в помещения, например, при орошении кровли.