Практическое задание № 1

Возобновляемые источники энергии. Энергия ветра и солнца

Номер варианта работы определяется с помощью таблицы 1.

Таблица 1

Формирование варианта заданий

Таблица 2

Исходные данные солнечной батареи

Задание

1. Определить, сможет ли солнечная батарея круглосуточно снабжать электричеством заданную нагрузку P_нагр.

2. Определить, на сколько часов непрерывной работы хватит аккумуляторной батареи при полной загрузке инвертора при отсутствии солнца.

3. Рассчитать, на сколько часов непрерывной работы хватит солнечной батареи, если к инвертору будет подключена нагрузка, потребляющая мощность P_нагр при отсутствии солнца.

4. Рассчитать максимально-возможную потребляемую мощность, при которой батарея будет работать непрерывно при отсутствии (от захода и до восхода) солнца.

Рекомендации по выполнению задания 1

1. Необходимо ознакомиться с темой «Возобновляемые источники энергии. Энергия ветра и солнца».

2. Заполнить таблицу (Бланк выполнения задания № 1).

Образец выполнения практического задания № 1

Исходные данные

Солнечные панели мощностью P_{солн. панель} = 2000 Вт.

Аккумуляторная батарея напряжением U_бат = 12 В.

Емкость аккумуляторной батареи С_бат = 600 АЧ.

КПД солнечной панели  = 40 %.

Мощность инвертора P_инв = 3000 Вт.

КПД инвертора  = 47 %.

Мощность нагрузки P_нагр = 1500 Вт.

Солнечный день длится t = 7 часов.

Решение

Рассчитаем вырабатываемую идеальной солнечной панелью энергию:

P_{солн.панель} = P_{солн.панель} t = 2000  7 = 14 000 (ВтЧ)

Рассчитаем вырабатываемую реальной солнечной панелью энергию, с учетом ее КПД:

P_{солн.панель.реал} = P_{солн.панель}   = 14 000  0,40 = 5 600 (ВтЧ)

Эта энергия запасается в аккумуляторе и расходуется подключенной через инвертор нагрузкой.

С учетом КПД инвертора, в нагрузку может быть передана мощность:

P_{нагрузка.реал} = P_{солн.панель.реал} = 5 600  0,47 = 2 632 (ВтЧ)

При равномерной нагрузке максимальная возможная потребляемая мощность нагрузки должна быть не более

P_max = P_{нагрузка.реал} / 24 = 2 632 / 24 = 109, 66 (Вт)

Максимальная подключенная нагрузка для непрерывной круглосуточной работы системы должна быть не более 109, 66 Вт.

Можно сделать вывод, что нагрузка, потребляющая 500 Вт, не может работать круглосуточно при данных параметрах солнечной батареи и инвертора.

Проверим, хватит ли емкости аккумулятора для питания заданной нагрузки в ночное время при отсутствии солнечной энергии.

Рассчитываем отдаваемую мощность аккумулятора идеальной солнечной батареи:

P_{аккум.идеал} = С_бат  U_бат = 600  12 = 7200 (ВтЧ)

С учетом КПД инвертора, реальная вырабатываемая аккумулятором мощность составит:

P_{аккум.реал} = P_{аккум.идеал}  = 7200  0,47 = 3 384 (ВтЧ)

Если инвертор будет полностью нагружен, то энергии солнечной батареи хватит на:

t_инв = P_{аккум.реал} / P_инв = 3 384 / 3 000 = 1,128 (часа)

Если к инвертору будет подключена нагрузка мощностью P_нагр , то энергии аккумулятора хватит на:

t_инв = P_{аккум.реал} / P_нагр = 3 384 / 1500 = 2,256 (часа)

Солнечный день длится 7 часов, нагрузка будет питаться от аккумулятора в темное время суток. Это время составляет 17 часов. Можно сделать вывод: при нагрузке в 500 ватт емкости батареи на темное время суток не хватит (2,256 ч < 17 ч ).

Чтобы нагрузка могла потреблять энергию непрерывно в темное время суток, от батареи необходимо подключить к инвертору:

P_нагр = P_{аккум.реал} / (24 – t) = 3 384 / (24 – 7) = 199,05 (Вт)

Бланк выполнения задания № 1

Практическое задание № 2

ТЭЦ. Вентиляция. Кондиционирование воздуха

Номер варианта работы определяем с помощью таблицы.

Таблица 1

Формирование варианта заданий

Таблица 2

Исходные характеристики здания

Коэффициент остекления –  = 0,2.

Коэффициенты передачи тепла от потолка, стен, окон и пола:

k_пот = 0,9 Вт/(м²⁰С),

k_стен = 1,2 Вт/(м²⁰С),

k_окон = 3,23 Вт/(м²⁰С),

k_пол = 0,77 Вт/(м²⁰С).

Коэффициенты снижения расчетной разности температур для потолка, стен, окон и пола:

_пот = 0,8,

_стен = 1,

_окон = 1,

_пол = 0,6.

Температура воздуха внутри помещения t_внут = 18 ⁰С

Температура воздуха вне помещения t_внеш = –25 ⁰С

Задание

Рассчитать удельные и расчетные теплопотери через стенки здания. Длина здания – L. Ширина здания – M. Высота здания – H. Коэффициент остекления . Коэффициент передачи тепла от потолка, стен, окон и пола – k_пот, k_стен, k_окон, k_пол соответственно. Коэффициенты снижения расчетной разности температур для потолка, стен, окон и пола – _пот, _стен, _окон, _пол соответственно. Температура воздуха внутри помещения – t_внут. Температура воздуха вне помещения – t_внеш.

Рекомендации по выполнению задания 2

1. Необходимо ознакомиться с темой «ТЭЦ. Вентиляция. Кондиционирование воздуха».

2. Решить задачу, заполнить таблицу (Бланк выполнения задания № 2).