1598005349-cbdd2b750b348f5994382c5962e09db2 (811198), страница 10
Текст из файла (страница 10)
30, Схемы подвода теплоты от дополнительного источника ввергни 61. 60 температурное расслоение (стратификацию) жидкости. Горячая жидкость имеет меньшую плотность, чем холодная, и поэтому она находится в верхней части бака, а температура в нем уменьшается сверху вниз. Жидкость подается в солнечный коллектор нз нижней части бака, где она имеет наиболее низкую температуру, и благодаря этому обеспечивается более высокий КПД коллектора. Нагретая жидкость из коллектора подается в верхнюю Рис.
29. Двухконтурнан схема солнечной волонагревательиой установки: у — солнечный коллектор; у — теплоабмеиннк; а — акнумулнтор горкчей волы; 4 — дублер (гааовый котелн б — насос, б — расширительный бак; 7 — автоматический смесителькый клапан; ХП в Г — калоднан и горнчан вода зону бака. Для обеспечения температурной стратификации жидкости в баке можно, в частности, использовать перфорированные горизонтальные перегородки, разделяющие бак на две или несколько зон и предотвращающие перемешивание слоев жидкости с разными температурами.
Отводить горячую воду к потребителю необходимо из верхней части бака, где также можно установить электронагреватель, который будет обеспечивать требуемую температуру горячей воды при любых погодных условиях. Однако наилучшим решением является использование двух баков-аккумуляторов — одного с высокой температурой жидкости, а второго — с низкой. По зкономическим соображениям за счет солнечной энергии целесообразно покрывать до 80 о/о нагрузки горячего водоснабжения, поэтому необходимо использовать наряду с коллектором солнечной энергии (КСЭ) также дополнительный источник энергии (ДИЭ).
На рнс. 30 показаны различные схемы подвода энергии от ДИЭ; !) непосредственно в бак-аккумулятор (АТ); 2) к горячей воде (ГВ) на выходе нз бака-аккумулятора или 3) к холодной воде (ХВ) на байпасной линии. В качестве ДИЭ по>нет использоваться электроиагреватель или топливный котел, Циркуляция теплоносителя в контуре КСЭ осуществляется насосом Н. Изменение эффективности системы в зависимости от применяемого способа подвода дополнительной энергии связано со средним уровнем температуры воды в коллекторе. При подводе дополнительной энергии непосредственно в бак-аккумулятор (рнс. 30, а) повышается средняя температура теплоносителя в коллекторе, а следовательно, снижается его КПД и теплопроизводнтельность и в результате увеличивается потребление дополнительной энергии. Это означает, что солнечная энергия используется недостаточно эффективно.
Наилучшим образом солнечая энергия используется при последовательной схеме подключения дублиРующего источника энергии (рис. 30, б). В этом случай вода предварительно подогревается за счет солнечной энергии до сравнительно невысокой температуры, поэтому средний уровень температуры теплоносителя в коллекторе низкий, а КПД и теплопроизводительность кол.
' ~ектора максимальны. Схема подвода дополнительной энергии в холодной воде в байпасной линии (рпс. 30,в) наименее удачна, так как при этом недостаточно полно используется солнечная энергия из-за того, что часть воды вообще не нагревается ею, а поступает сразу в топливный дублер. Что же касается КПД и теплопроизводительностн самого коллектора, то в этом отношении данная схема аналогична второй схеме. Можно дать следующие рекомендации относительно схемного решения комбинированных солнечно-топливных установок горячего водоснабжения. Во-первых, необходимо обеспечивать улавливание максимально возможного количества солнечной энергии, что достигается снижением среднего уровня температуры теплоносителя в коллекторе и использованием эффективного коллектора.
Во-вторых, следует исходить из того, что солнечная энергия должна использоваться для предварительного подогрева теплоносителя, в то время как дополнительный источник энергии (топливо или электроэнергия)— для доведения теплоносителя до требуемой температуры.
При таком подходе обеспечивается максимальная экономия топлива благодаря наиболее эффективному использованию солнечной энергии. В-третьих, необходимо избегать смешения сред с различными уровнями температуры в аккумуляторе теплоты, в частности, с этой точки зрения не рекомендуется размещать электронагреватель в нижней части бака-аккумулятора или осуществлять подвод теплоты от дублера непосредственно в бак-аккумулятор гелиоустановки.
Как минимум, верхняя часть бака, где размещается дублер, должна быть отделена перфорированной перегородкой от нижней, в которую подводится теплота от солнечного коллектора. Оптимальным решением является использование двух баков — одного с низкой температурой теплоносителя, обеспечиваемой солнечным нагревом, а второго с высокой температурой, обеспечиваемой дублером.
В настоящее время успешно эксплуатируются установки горячего водоснабжения для сезонных потребителей, Так, гелиоустановка в подмосковном пионерлагере «Звездочка» дает 7,5 т горячей воды в день. Ряд установок построен ПО «Спецгелиотепломонтаж» (г, Тбилиси) иа курортах Грузии. Потенциальные масштабы использования сезонных установок горячего водоснабжения в СССР соответствуют обшей площади поверхности солнечных коллекторов 250 млн. м', при этом ожи- даемая экономия топлива оценивается в 40 млн. т условс ного топлива в год. На рис. 31 показана схема душевой кабины, выпускаемой ПО «Моссантехконструкцня». Она изготовляется из асбоцементных плит.
Ее габариты 1850Х1900Х Х!150 мм. Коллектор площадью 2 м' и бак вместимостью 100 л размещены на крыше. К сожалению, кабина имеет большую массу, которая без воды в системе со- Ркс. ЗЬ Схема душевой кабины: 7 — воллевтор, 7 — бва горячей води; л — дую; «а — трубы; а, 7 — веатале а — преп переялючеввп; у — водопровод ставляет 360 кг.
За один летний день в Подмосковье можно получить от 120 до 160 л воды с температурой 40'С, а за сезон с апреля по сентябрь можно получить экономию в 400 — 700 кг условного топлива. Для индивидуальных потребителей следует рекомендовать использовать водонагреватели с естественной циркуляцией воды или компактные устройства, поскольку они имеют хорошую эффективность при невысокой цене и просты в конструктивном отношении, а следовательно, и надежны.
9. СИСТЕМЫ СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЙ В СССР для теплоснабжения зданий расходуется значительная часть всех потребляемых топливно-энергетических ресурсов. Использование солнечной энергии для этих целей позволит получить существенную экономию. Уже сейчас в различных районах южной части нашей страны эксплуатируются опытные солнечные установки теплоснабжения зданий, в перспективе масштабы внедрения систем солнечного отопления будут более значительными. Различают активные и пассивные системы солнечного теплоснабжения зданий.
Характерным признаком активных систем является наличие коллектора солнечной энергии, аккумулятора теплоты, дополнительного источника энергии, трубопроводов, теплообмеппиков, насосов нли вентиляторов и устройств для автоматического контроля и управления. В пассивных системах роль солнечного коллектора и аккумулятора теплоты обычно выполняют сами ограждающие конструкции здания, а движение теплоносителя (воздуха) осуществляется за счет естественной конвекции без применения вентилятора. В странах ЕЭС в 2000 г.
пассивные геляосистемы будут давать экономию 50 млн. т нефти в год, Гелносистема теплоснабжения может работать эффективно только в том случае, если при разработке конструкции самого здания учтены требования, направленные на снижение потребности в тепловой энергии. Это лучше всего достигается в так называемых сверхизолированных домах, имеющих хорошую тепловую изоляцию стен, потолка, пола и практически герметичную конструкцию наружных ограждений. В таких домах коэффициент тсплопотерь для стен составляет всего 0,15 Вт( /(м'.'С), а неконтролируемая естественная инфильтрация нару~нного воздуха в здание характеризуется чрезвычайно низкой кратностью воздухообмена (0,1 ч-').
Требуемое качество воздуха внутри помещений обеспечивается за счет регулируемой вентиляции (не менее 0,5'/„воздухообмена в час) с утилизацией теплоты удаляемого воздуха. Общий коэффициент теплопотерь в таких зданиях лежит в пределах 0,7 — 1,2 Вт/(м' К). Теплопотери здания частично компенсируются за счет тепловыделения людей, электробытовых и осветительных приборов и оборудования, которое уменьшает тепловую нагрузку отопления примерно на Чз. Общий эффект сверх- изоляции зданий состоит в сокращении длительности отопительного периода и снижении суммарного годового расхода теплоты.
Благодаря этому уменьшается про. должительность периода работы гелиосистемы и повышаются ее технико-экономические показатели, а также годовая доля солнечной энергии в покрытии тепловой нагрузки, Одновременно снижается пиковая нагрузка отопления и в результате этого уменьшается требуемая мощность дополнительного (резервного) источника энергии. Распределение теплоты между отдельными комнатами может осуществляться путем естественной конвекции воздуха через открытые двери. Второй подход к снижению тепловых потерь зданий состоит в использовании высокоэффективных окон, например со специальными покрытиями на стекле или полимерных пленках, расположенных между двумя слоями стекла.
Могут использоваться покрытия, обеспечивающие высокую пропускательную способность по отношению к солнечной энергии, и покрытия с низкой излучательной способностью для теплового излучения. При применении таких окон температура внутренней поверхности повышается и благодаря этому уменьшается конденсация водяных паров на стекле и увеличивается ощущение комфорта. Применение специальных окон, герметичных рам с вакуумированным зазором между двумя слоями остекления наряду с уменьшением теплопотерь также снижает уровень проникающего шума.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
