Комбинированная система теплоснабжения коттеджа дополнительным энергоснабжением на базе виэ (фэп)
 Скачать 0.87 Mb.
|
8. Система резервного энергоснабжения на базе ВИЭ (ФЭП)Будет установлен фотоэлектрический преобразователь, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию. Электрическая энергия будет затрачена на минимальные потребности в быту: освещение, связь, ТВ, холодильная техника, представленные в таблице 10. Принципиальная схема ФЭП представлена на рисунке 3.  Рисунок 3 – Принципиальная схема резервной фотоэлектрической системы 8.1 Расчет системы солнечного электроснабжения коттеджа8.1.1 Расчет нагрузки переменного токаПотребляемая приборами мощность в сутки, будет определяться по формуле:  где  – потребляемая прибором мощность в сутки, Вт·ч/сутки; – мощность, потребляемая прибором, Вт; n – общее количество приборов, шт.;  – продолжительность работы прибора, ч;Данные расчетов сведены в таблицу 10. Таблица 10
Коэффициент полезного действия инвертора принимается 80%. Тогда,  где  – потребляемая мощность с учетом КПД, Вт·ч/сутки; – суммарная потребляемая приборами мощность в сутки, Вт·ч/сутки;  – коэффициент полезного действия инвертора (принимается равным 80%).Полная нагрузка переменного тока в А·ч/сутки определяется по формуле:  где  – полная нагрузка переменного тока, A·ч/сутки; – нагрузка переменного тока в сутки, Вт·ч/сутки; U – напряжение системы (равно входному напряжению инвертора), В. Принимаем что   так как в данном случае нет устройств работающих на постоянном токе. Общее количество A·ч/сутки потребляемое всей нагрузкой:  где  – общее потребление нагрузкой, A·ч/сутки; – полная нагрузка переменного тока, А·ч/сутки.Общее количество кВт·ч/сутки потребляемое всей нагрузкой:  где  – общее потребление нагрузкой, кВт·ч/сутки; – полная нагрузка, А·ч/сутки; U – напряжение системы, В. 8.1.2 Расчет аккумуляторной батареиДля обеспечения оптимальной работы системы необходимо рассчитать требуемую суммарную ёмкость аккумуляторных батарей. Оптимальная ёмкость АКБ должна удовлетворять условию  . Если ёмкость будет больше, то фотоэлектрическая установка не будет успевать полностью заряжать аккумуляторы. Если ёмкость будет меньше, то соответственно уменьшиться время использования приборов от АКБ. Определим ёмкость АКБ в А·ч и необходимое количество аккумуляторов для эффективной работы приборов: где  – полная ёмкость батареи, А·ч; – полная нагрузка, А·ч/сутки; d – максимальное число последовательных «дней без солнца» или число дней автономного электроснабжения без подзаряда, дни;  – глубина разряда аккумулятора. Чтобы аккумулятор прослужил 10 лет, степень регулярного разряда должна быть гораздо меньше. Считается, что в так называемом «буферном» режиме работы, обеспечивающем наибольшую долговечность аккумулятора, глубина разряда не должна превышать 50 % от номинальной ёмкости. Таким образом принимается равным 0,5;  – температурный коэффициент аккумулятора. При условии размещения их в отапливаемом помещении, где температура не будет опускаться ниже +10 ... +15 °С, принимается равным 98 %. Если же аккумуляторные батареи будут эксплуатироваться в уличных условиях и холодную погоду, то глубина разряда уменьшается до 80 % от номинальной ёмкости. В таком случае принимается равным 0,98.Выбираем аккумуляторную батарею GEL 12-200 с номинальным напряжением  , и емкостью  Количество батарей соединенных параллельно определяется исходя из формулы:  где  – количество батарей, соединенных параллельно, шт.; – полная ёмкость батареи, А·ч;  – номинальная ёмкость выбранной батареи, А·ч. Количество батарей соединенных последовательно определяется исходя из формулы:  где  – количество батарей, соединенных последовательно, шт.;  – номинальное напряжение системы, В; – номинальное напряжение выбранной батареи, В. Общее количество аккумуляторных батарей определяется исходя из формулы:  8.1.3 Расчет количества фотоэлектрических модулейДля фотоэлектрической установки вырабатываемая мощность будет зависеть от суточного прихода солнечной радиации, суммарной площади и КПД ФЭП, а также положения относительно горизонта. Чтобы рассчитать, сколько выработает установка электроэнергии в сутки, нужно воспользоваться следующей формулой:  где  – выработка системой электроэнергии, Вт∙ч в день; Е – среднемесячный приход радиации, Вт∙ч/м2 в день; S – площадь фотоэлектрического модуля, м2;  – число фотоэлектрических модулей;  – коэффициент полезного действия фотоэлектрического модуля; – тепловой коэффициент фотоэлектрического модуля, учитывает потери при нагреве ФЭП в дневное время летом, принимается равным 85 %. В зимние месяцы принимается равным 1. Где  мощность, потребляемая приборами, учитывающая потери на заряд-разряд аккумуляторной батареи (обычно 20 % при использовании специальных батарей), Вт·ч/сутки.Число модулей, соединенных последовательно, для обеспечения требуемого выходного напряжения постоянного тока определяется по формуле:  Между собой цепочки последовательно соединённых ФЭП соединяются параллельно. При параллельном соединении ФЭП суммируется ток, выдаваемый цепочкой последовательно соединённых ФЭП. Количество цепочек рассчитывается по формуле:  Суммарный ток системы солнечного электроснабжения:  где  – суммарный ток системы, А;  – количество параллельно соединенных цепочек ФЭП, шт.; – номинальный ток одной солнечной батареи (цепочки последовательно соединенных батарей), А. Количество ФЭП было рассчитано для месяца с самой низкой инсоляцией (декабрь). 8.1.4 Подбор контроллера и инвертораПри подключении панелей к контроллеру надо следить, чтобы их суммарный максимальный ток не превышал 75...85 % от номинального тока контроллера. Например, для 20-амперного контроллера суммарный ток должен составлять не более 15...17 А. Этот запас необходим для того, чтобы контроллер мог выдержать избыточную выработку, например, в ясный зимний день, когда белый снег, отлично отражающий свет, способствует перезасветке фотоэлементов по сравнению с расчётной, а умеренный мороз немного повышает их КПД. Ток контроллера рассчитывается по формуле:  где  – ток контроллера, А; I – суммарный ток системы солнечного электроснабжения, A;  – коэффициент броска тока, обычно равен 0,75.Входное напряжение инвертора принимается равным напряжению системы:  где  – входное напряжение инвертора, В; U – напряжение системы, В. Мощность инвертора берется равной нагрузке, увеличенной на 15- 25 %:  где  – мощность инвертора, Вт; – мощность, потребляемая приборами, Вт; n – общее количество приборов, шт.  – коэффициент запаса инвертора, обычно равен 1,2.Результаты расчетов оборудования ФЭС системы сведены в таблицу 11. Таблица 11
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||