Εργαστήριο ΑΠΕ I. Ενότητα 3: Ηλιακοί Συλλέκτες: Μέρος Γ «Μέθοδος των Καμπυλών f, F-Chart Method»

Transcript

1 Εργαστήριο ΑΠΕ I Ενότητα 3: Ηλιακοί Συλλέκτες: Μέρος Γ «Μέθοδος των Καμπυλών f, F-Chart Method» Πολυζάκης Απόστολος / Καλογήρου Ιωάννης / Σουλιώτης Εμμανουήλ

2 Συστήματα Ηλιακών Θερμικών Συλλεκτών Η Λογική και η Βασική Σχεδίαση των ΣΗΘΣ ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. 2

3 Η μέθοδος καμπυλών f αποτελεί την πιο απλή υπολογιστική προσεγγιστική μέθοδος υπολογισμού του ποσοστού κάλυψης του θερμικού φορτίου για Ηλιακών Θερμικών Συστημάτων για κάλυψη αναγκών θέρμανσης νερού χρήσης και θέρμανση χώρων. Το ποσοστό κάλυψης f του θερμικού φορτίου L ορίζεται ως ο λόγος του μέσου μηνιαίου ωφέλιμου φορτίου Q u που καλύπτει ο ηλιακός συλλέκτης προς το μέσο μηνιαίο φορτίο της εγκατάστασης (για θέρμανση χώρου και ζεστού νερού χρήσης Η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της μηνιαίας και ετήσιας θερμικής απόδοσης ενεργητικών ηλιακών συστημάτων υπολογίζοντας το ποσοστό του ολικού θερμικού φορτίου που θα καλυφθεί από την ηλιακή ενέργεια. Η βασική παράμετρος είναι η επιφάνεια των συλλεκτών. Δευτερεύουσες παράμετροι είναι ο τύπος του συλλέκτη, η δυνατότητα αποθήκευσης, ο ρυθμός ροής μάζας και το μέγεθος των εναλλακτών που χρησιμοποιούνται στην πλευρά του συλλέκτη και του φορτίου. Η τελική σχέση που χρησιμοποιείται στην μέθοδο αυτή, υπολογίζει το συντελεστή κάλυψης f (το ποσοστό του μηνιαίου θερμικού φορτίου για θέρμανση χώρων και ΖΝΧ που καλύπτεται από την ηλιακή ενέργεια) σε σχέση με δυο αδιάστατες παραμέτρους: (α) Η πρώτη παράμετρος συνδέεται με το πηλίκο των απωλειών του συλλέκτη προς το θερμικό φορτίο, (β) Η δεύτερη παράμετρος συνδέεται με το πηλίκο της απορροφούμενης ηλιακής ακτινοβολίας προς το θερμικό φορτίο. ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. 3

4 f Q u L ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. 4

5 Το ποσοστό κάλυψης f του μηνιαίου θερμικού φορτίου υπολογίζεται είτε γραφικά (από το σχήμα) είτε μέσω των συντελεστών "X" και "Y". Ο συντελεστής "Χ" εκφράζει το ποσό των ενεργειακών απωλειών προς το συνολικό θερμικό φορτίο του μήνα Ο συντελεστής "Υ" εκφράζει το ποσό της ενέργειας που μπορεί να αξιοποιήσει ο ηλιακός συλλέκτης προς το συνολικό θερμικό φορτίο του μήνα Κρίσιμη παράμετρος για την εφαρμογή της μεθόδου των καμπυλών f είναι ο καθορισμός του θερμικού φορτίου L. Το θερμικό φορτίο εξαρτάται από την εφαρμογή (Θέρμανση χώρου, Ζεστό Νερό Χρήσης ή και τα δύο) ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. 5

6 ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. 6

7 ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. 7

8 ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. 8

9 ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. 9

10 ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. 10

11 ΑΣΚΗΣΗ - ΕΦΑΡΜΟΓΗ: Ένα ξενοδοχείο στην Πάτρα με 50 κλίνες απαιτεί δεδομένο θερμικό φορτίο για Ζεστό Νερό Χρήσης (ΖΝΧ) για όλη τη διάρκεια του έτους. Η μηνιαία πληρότητα του ξενοδοχείου σε κλίνες (1 κλίνη = 2 άτομα) είναι: Ιανουάριος: 12, Φεβρουάριος: 14, Μάρτιος: 16, Απρίλιος: 28, Μάιος: 32, Ιούνιος: 44, Ιούλιος: 50, Αύγουστος: 50, Σεπτέμβριος: 45, Οκτώβριος: 31, Νοέμβριος: 16 και Δεκέμβριος: 20. Υπάρχει η δυνατότητα εγκατάστασης των ηλιακών συλλεκτών: Μ= 50 lt/m² και Κάθε άτομο καταναλώνει 55 λίτρα ζεστό νερό κατά μέσο όρο στη διάρκεια της ημέρας. Με δεδομένο ότι T ZNX = 45 C και Τ α : Ι: 11 C, Φ:13 C, Μ: 15 C, Α: 18 C, Μ: 22 C, Ι: 28 C, Ι: 31 C, Α: 33 C, Σ: 26 C, Ο: 17 C, Ν: 13 C, Δ: 9 C να υπολογιστεί η κάλυψη του φορτίου κατανάλωσης συναρτήσει των τετραγωνικών εγκατάστασης των ηλιακών συλλεκτών ανά κατηγορία σε μηνιαία και ετήσια βάση. ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. 11