1598005349-cbdd2b750b348f5994382c5962e09db2 (Индивидуальные солнечные установки [автор неизвестен]u), страница 8

Как правило, используется вертикальный стальной бак высотой в 3— 5 раз больше его диаметра для обеспечения температурного расслоения воды. Тепловые потери бака снижаются путем применения теплоизоляции типа стекловаты толшлной не менее 50 мм. Внутренняя поверхность бака, контактирующая с водопроводной водой, должна быть защищена от коррозии. Для этого бак должен быть из- готовлен из нержавеющей стали, иметь эмалевое покрытие или анод из магния нли анодную защиту с внешним источником электричества.

В баке могут быть предусмотрены горизонтальные перегородки (рис, 21, а и г), поплавковый клапан для подвода холодной воды (рис. 21, б) и труба для ее поступления в нижнюю часть бака, теплообменник в двухконтурной системе для подвода теплоты от КСЭ (рис. 21, в и г), электронагреватель и теплообменник для отвода теплоты в систему отопления (рис. 21,г). Перегородки разделяют бак на секции с различными уровнями температуры воды по высоте, так что в верхней части бака вода имеет более высокую температуру, чем в нижней.

Это повышает эффективность аккумулирования теплоты. В схемах а и б теплоносителем в КСЭ служит вода, а в схемах в и г — антифриз, поэтому используется теплообменник для передачи теплоты от антифриза к воде. Галечный аккумулятор теплоты (рис. 22). В солнеч- ( иых воздушных системах теплоснабжения обычно при- ' меняются галечные аккумуляторы теплоты, представляю- . щие собой емкости круглого или прямоугольного сечения, содержащие гальку размером 20 — 50 мм в виде насадки из плотного слоя частиц.

Аккумуляторы этого типа обладают рядом достоинств, но по сравнению с водяным аккумулятором в этом случае требуется больши объем. Галечный аккумулятор может располагаться вер тикально или горизонтально. Горячий воздух, поступающий днем из солнечног коллектора в аккумулятор, отдает гальке свою теплоту и таким образом происходит зарядка аккумулятора.

Пр разрядке аккумулятора ночью или в ненастную погод воздух движется в обратном направлении и отводит теп лоту к потребителю. При одинаковой энергоемкости объем галечного ак кумулятора теплоты в 3 раза больше объема водяно бака-аккумулятора. Так, при массе гальки 10 т, пороз ности слоя е=0,4 и плотности частиц 1850 кг(м' требу ется объем галечного аккумулятора, равный 17=яр(р (1 е) =9 м". Приняв, что при разрядке аккумулятора на чальная температура частиц гальки равна 65 'С, а и конечная температура 21 "С, что вполне реально при воз душном отоплении с помощью вентиляционной системы, получим количество теплоты, которое можно использо.

вать для отопления из аккумулятора (удельная теплоем- 49 кость гальки с =0,88кДж/(кг К) или 1630 кДж((ма. К)1: (~=тс(Тш„— Тк„) = 10 .0,88(65 — 21) = 387,2 МДж. При часовой тепловой нагрузке 20 МДж(ч этого запаса энергии хватит па !9,36 ч. Аккумуляторы теплоты фазового перехода. Основное преимущество теплоты с фазовым переходом — высокая Рне. 22. Общий анд галечного аккумулятора: 7 — крышка; й — бункер; а — бетонный блок: а — теплоизоляции; б — сетка; б — галька удельная плотность энергии, благодаря чему существенно уменьшаются масса и объем аккумулятора по сравнению с емкостиыми аккумуляторами.

Для низкотемпературных солнечных систем теплоснабжения в аккумуляторах фазового перехода наиболее пригодны органические вещества (парафин и некоторые жирные кислоты) и кристаллогидраты неорганических солей, например гексагидрат хлористого кальция СаС1й 6Нй0 или глауберова соль гтат50е 10НтО, плавящиеся при 29 и 32'С соответственно. При использова- 4-675 49 иии кристаллогидратов возможно разделение смеси и ее переохлаждение, вызывающие нестабильность этих недорогих вешеств и снижающие число рабочих циклов, Для устранения этих недостатков к теплоаккумулируюшему материалу добавляют специальные вещества, которые обеспечивают равномерную кристаллизацию расплава и способствуют длительному использованию материала в многократных циклах плавления — затвердевания. Для организации эффективного теплообмена используются оребренные поверхности, капсулы, заполненные теплоаккумулирующим материалом, а также теплопроводные матрицы (ячеистые структуры).

Это необходимо в первую очередь при использовании органических веществ, имеющих очень низкий коэффициент теплопроводности (0,15 Вт/(м 'СЦ. буется 500 — 1000 кг повареимой соли, ее мопсж заменить хлоридом магния. Наиболее крупный из существующик солнечных прудов пако. дится в местечке Бейт-Ха-Лрава в Израиле, Его площадь составляет дб0000 м'. Он используется длн производства электроэнергии Электрическая мощность энергетической установки, работающей по циклу Ренкина, равна 5 МВт. Себестоимость 1 кВт ч злектроэнергив значительно ниже, чем на СЭС други«типов. Удельная стоимость самого пруда составляет 24 рубуми, а при площади в ! млн.

м'— всего б рубггм'. 1. СОЛНЕЧНЫЙ ПРУД В солнечном пруду происходит одновременно улавливание и накапливание солнечной энергии в большом объеме жидкости. Обнаружено, что в некОторых естественных соленых озерах температура водц~ул дна может достигать 70 'С. Это обусловлено высокой клбнцентрацией соли.

В обычном водоеме поглощаемая солнечная энергия нагревает в основном поверхностный слой и эта теплота довольно быстро теряется, особенно в ночные часы и при холодной ненастной погоде из-за испарения воды и теплообмена с окружающим воздухом. Солнечная' энергия, проникая через всю массу жидкости в солнечном пруду, поглощается окрашенным в темный цвет дном и нагревает прилегаюшие слои жидкости, в результате чего температура ее может достигать 90 — 100'С, в то время как температура поверхностного слоя остается на уровне 20'С. Благодаря высокой теплоемкости воды в солнечном пруду за летний сезон накапливается большое количество теплоты, и вследствие низких тепловых потерь падение температуры в нижнем слое в холодный период года происходит медленна, так что солнечный пруд служит сезонным аккумулятором энергии. Теплота к потребителю отводится из нижней зоны пруда. Схема солнечного пруда и график изменения темпе ратуры по его глубине даны на рис.

23. Обычно глубина пруда составляет 1 — 3 м. На 1 м' площади пруда тре г;г б) Рпс. 23. Скема солнечного пруда (а) н изменение температуры (б) жидкоств по высоте пруда: у пресная вода; у — изолирующий слав с уиеличиилыгцейс» «иииу концепт рацией; а — «лай гор«гого раствора; 4 — те«лооп«ем««к Описанный эффект достигается благодаря тому, что ио глубине солнечного пруда поддерживается градиент концентрации соли, направленный сверху вниз, т. е. весь объем жидкости как бы разделен на три зоны, концентрация соли в которых возрастает от поверхости к дну. Верхний тонкий слой (10 — 20 мм) практически пресной воды граничит с неконвективным слоем жидкости большой то.яшины, в котором концентрация соли по глубине постепенно увеличивается и достигает максимального значения на ни!пнем уровне, Толщина этого слоя составляет з7з общей глубины водоема.

В нижнем конвектнвном слое концентрация соли максимальна и равномерно Распределена в объеме жидкости. Итак, плотность жидкости максимальна у дна пруда и минимальна у его поверхности в соответствии с распределением концентрации соли. Солнечный пруд служит одновременно коллектором и аккумулятором теплоты и отличается низкой стоимостью по сравнениюсобычными коллекторами сол- 5! печной энергии. Отвод теплоты из солнечного пруда может осуществляться либо посредством змеевика, размещенного в нижнем слое жидкости, либо путем отвода жи кости из этого слоя в теплообменник, в котором циржидкости акулирует уеттеплоноситель. При первом способе меньше нрушается температурное расслоение жидкости в пруду, ио второй способ теплотехнически более эффективен н экономичен. Солнечные пруды могут быть использованы в гелиосистемах отопления и горячего водоснабжения;килых и общественных зданий, для получения технологической о бтеплоты, в системах кондиционирования воздуха абсорционного типа, для производства электроэнергии.

Глава третья СОЛНЕЧНЫЕ УСТАНОВКИ КОММУНАЛЬНО-БЫТОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ В, СОЛНЕЧНЫЕ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ На отопление, горячее водоснабжение и кондиционирование воздуха в жилых, общественных и промышленных зданиях расходуется 30 — 35 тз общего годового энергопотребления. Наиболее крупная солнечная система теплоснабжения в СССР построена в пансионате в г. Кастрополе (Крым), там суммарная площадь 1850 солнечных коллекторов равна 1600 и'. В целом по стране введено в действие более 50 демонстрационных и опытных солнечных установок теплохолодоснабжения с суммарной площадью поверхности коллекторов более 10 000 м'. Стоимость плоских солнечных коллекторов 50 — 75 руб. в расчете на 1 м' площади лучевоспринимающей поверхности, а стоимость всей системы теплоснабжения в 3 — 5 раз выше.

Максимальная суточная производительность плоского солнечного коллектора Братского завода равна 70— 100 л горячей воды на 1 м' площади КСЭ в летний солнечный день, а годовая экономия топлива от применения солнечных систем теплоснабжения составляет 100— 170 кг условного топлива на 1 м" площади КСЭ в зависимости от района страны, в котором установлены коллекторы, Масштабы использования солнечной энергии завися 52 прежде всего от метеорологических условий — количества солнечных дней в году, годового количества поступающей солнечной радиации и его распределения по сезонам, температуры наружного воздуха и т.

п. В районах, имеющих более 1800 ч солнечного сияния в год, целесообразно использовать солнечную энергию для теплохолодоснабжения зданий. Солнечные водонагревательные установки получили довольно широкое распространение благодаря простоте их конструкции, надежности, быстрой окупаемости. Сейчас во всем мире в эксплуатации находится более 5 млн. солнечных водонагревательных установок, используемых в индивидуальных жилых домах, централизованных системах горячего водоснабгкения жилых и общественных зданий, включая гостиницы, больницы, спортивно-оздоровительные учреждения и т.