1598005384-f9c00b8492d7f4330216974bac4e6cb9 (811204), страница 20
Текст из файла (страница 20)
ПТА имеет кольцевую форму, его 13-1 высота 30 м, наружный и внутренний пивметры, соответстве но, 75 н,35 м. С помощью солнечной анергвн отапливается 550 жилищ. Общая поверхность коллекторов 4,2 тыс.м2. Стр ительные работы плнлвсь 7 мес., в том числе самого ПТА- 4 мвс. Летом и осенью в ПТА поступает нагретая вода по о 90оС, в взбирается нз него с температурой 65-70 С. Срецне- годовой КПЙ 30%, потери тепла неизолированного ПТА в кон- це первого года эксопуатвпии составят 70%, в через 4 гопв- 32%, через 10 лет - не превысят 28% (остыванне за 25 ч составляет 10 С), Стоимость тепла от ПТА эквиввлентнв стоо имостн тепла от теплосети [134).
В Швецнн разрабатывается проект сезонного ПТА, включающий 'водоем и подземные гор- ные выработки обьемом 700 тыс, м3 Нагретан летом воца будет закачиветься в ПТА. Теплоаккумулирующая энергоем- кость составит 11-170 ГВт ч. В отопительный перноа воцв нз ПТА поступвет в теплосеть; при пвпеннн температуры волы ниже 6 С онв бупет использована в квчестве источника тепла о пля теплонвсосныхуствновок [77) . Большой интерес проявляется к попземному аккумулирова- нию в вопонасосных горизонтех. Он нестолько велик, что этим уже эаннмвется большое число стран (Швейцария, Франция, ФРГ, США, Япония, Швепня).
В Швейцарии сооружен АТ с ио- пользоввнием вопоносного горизонте нв глубине 36 м, Схема препполвгвет возможность аккумулирования солнечной энергии нли сбросного тепла с темпервтурой волы от 30 по 100 С, (~ которвя препнвзначается пля отоплення, горячего вопоснабженш' и конпнпионнроввния воздуха в жилых домах. Во Франции про- ведены экспериментальные нсслеповання по закачке воны с темперетурой по 180 С в водоносный горизонт на. глубине 50 м, в результате которых нвмечены нвпрввлення пвльней- шнх нсслеповвний н мвсштвб внепрення, В штвте Аляске (США) демонстрируется экспериментальо нвя установке, которы пронзвопнт тепло при 90 С, в штвте Мнинесотв - при 150"С, В штате Алвбвмв были провецены пвв цикла аккумулирования н восстановления тепле.
В первом о цикле закачали 55 000 м3 воды с темпервтурой 5о С на 48 сут, в звтем откачали, коэффициент восстановления теп- ловой энергия составил 67%, Во втором пикле было звкечвно 58 000 м3, коэффнпиент восстановления тепла возрос по 74%. Эти н пругие эксперименты поптвержпают их эффектив- ность. Отмечается, что проблеме закупорки пор и трещин не Н возникает, еслн используется публетнвя схеме скважин (наг- нетвтельная н вопозвборная), а рассеяние тепла сохраняется на приемлемом уровне. В частности, к таким вывопвм прншля в Японии и США [19). Исстэпования и разработки покаэыввют, что попземное аккумулирование тепловой энергия можно организовать по-резному в зввнсимости от принцвпа н способов аккумулирования, В первом случае в качестве аккумулируюшей срепы могут использоваться вопонвсышенные пласты, воца, тверпая пороле н поверхностное поглощение. Во втором — прнропные формвпнн (вопоносные горизонты, каверны, пустоты н т.п.) и нскусствешпяе системы (выработки, шур(яя, котлованы, емкости, заполненные тверпыми частнпвмн, зоны трешнноввтостн, обрвзованные в результате взрыва или гипроразрывв).
Йля подземного аккумулирования тепловой энергии важным является отработка технологии хранения тепла, Уже первые зврубежные результаты поквзали,что без особых прецосторожностей безопасность и нвдежность не бупут обеспечены при о температурах выпш 200 С н нет уверенности, что это легко разрешимо пля температурного пнвпвзонв от 100 по 200оС, Обнаружено, что тепловые потери явлшотся неприемлемы мн, когпа горизонты состоят из пороцы с крупной грвнуломеърней (пнаметр >1 пм).
Это характерно, например, пля твердых известняков, Слои с квменнымн нвгроможпеннямн, квнвлы с большой проницаемостью, континентвльные и пельтовые образования пригопны для подземного аккумулирования тепловой энергии. Существует огрвннченне по заквчке вопи, взятой из поверхностного источнике нли нз другого водоносного слоя иэ-зв несовместимости воны. Не решен вопрос об уровне температуры хрвнеиня тепле. Йвнные свипетельствуют, что выгопно поппержвввть температуру квк можно выше.
Например, во Франции эксперименты показвли, что повышение температуры хранения со 100 по 200оС позволяет в 2-2,5 рээв больше переносить тепла в 1 м волы, в гнпрввлическнй небит выше почти в 2 резв прн опной н той же энергия откачки волы. Опнако использование повышенных темпервтур противоречит идее геометрического публетв, так квк с ростом температуры нв одную горячую скважину требуется несколько холопных нагнетательных скважин.
Одним из практических пврэметров является КПЙ поцземного аккумулирования тепловой энергин, который представляет собой отношение между количеством возврвшэемого н запасвемого тепла. Его значение зввисит от уровня пвпення теьаературы, Препположительно считается, что лучше хренить тепло при более высокой температуре, что попусквет более ~о высокое падение температуры. Оцнако пацение на 40-50 С за несколько месяцев делает неприголным возвратное тепло пля получения электроэнергии. Зксцерименты н расчеты дают основание на достижение КПЙ на уровне 75-80%. С точки зрения практической реализации сеть попземной волы и обогреваемая сеть цолжны быть обязательно разцелены через теплообменник нз-за химической несовместимости и неза висимых язвлений воды в кажной из них. В то~же время нельзя попускать вскипания воды в скважинах и в воцоносном горизонте во избежание накипи, разрушения приставок и самого устройства, а особенно пля устранения пеграпацик теплового уровни, который практически не восстанавливается.
Йля этого цолжны прецусматриваться соответствующие регулирующие устройства по поддержанию цавления во время хранения, запуска илн в периоцы эксплуатации с малым небитом. Йля проектирования и сознания систем аккумулирования тепловой энергии цолжны быть получены цостоверные цанные о зависимости уцельной проницаемости от температуры. Имеют ся свепения о заметном ее пацении с ростом температуры. Необходимо выяснить проблему аккумулирования тепловой энергии в пористой среце с учетом растворимости и выпапения осадков при изменении температуры воцы. Вода в пласте нахоцится почти всегца в химическом равновесии с основой пласта, а нзменение температуры вызывает изменение химических равновесий в процессе аккумулирования и рекуперации тепла.
Очевицно, что нельзя сознать эффективные ПТА, не располагая образцами волы и грунта. Йаже в тех случаях, ко~ ца вода и не содержит много минералов, существуют явления растворнмск:тн и выпацения осадков, и они могут'быть источником аварии.
Поэтому полжны быть цриняты меры, исипочаюшие крупные выпацения осацков вблизи скважины, а также обеспечены условия работоспособности теплообменников и насосов. Йолжны быть изучены вопросы безопасности при сознании поцземных аккумуляторов тепловой энергии с учетом прогревания грунтовых воц (теплопровонность, конвекция, деривация, динамические перемещения и церемешення иэ-за неравномерности прогревания поверхности и близлежащих участков> опасность резких перемещений грунта прн землетрясениях, об разование трещин с выходом на поверхность) и цругне аспек-, ты (глубина расположения аккумуляторов, местные аномалия по глубине и плотности и т.п.). Бель исслецований и разработкн по сознанию поцземпых аккумуляторов тепловой энергии своцится к выявлению параметров, возцействуюших на работу вопоносных пластов и близ лежащих участков, включая проницаемость, механизмы зйергетнческих потерь, механические и гиправлические характерпстики, экологические аспекты и работоспоробность оборупования.
При использовании горных выработок или полостей цолжны быть изучены вопросы возцействня теплоносителя в зависимости от параметров (павление, температура) на приконтурные зоны, выявлены условня возникновения разрушения слагшоших массивов, потери устойчивости при термоцнклирован®и. Йолж ны быть разработаны метопы расчета при опрепелению термокинетических параметров горных порол и разработанной горной массы и условиях цлительпого воздействия павления и высоких грааиентов температур, Оцновременно следует изыскивать новые решения сознания аффективных ПТА. Спним из таких решений является ПТА, выполненный в вине поцземной попоо-.
ти, облицованной кирпичной клапкой, в которую помещается резервуар из резины или из пластмассы. Межпу ними и стен. ками полости образуется пространство, заполняемое пенопластом. Резервуар перед монтажом накачивается возцухом или газом. Снаружи прецусматриваются цистанционирующие элементы, прецохраняющие его от соприкосновения со стенками и цнншем полости. Во избежание его поврежпення от заливочной массы он постепенно заполняется жицкостью с плотностью,. равной плотности заливочной массы, причем уровни жицкости и массы выперживаются оцинаковымн [107 ),. Задачей исследований по разработке поцземного акхумулнрования тепловой энергии должно быть изучение вышеперечноленного комплекса проблемных и инженерных вопросов с целью развития панного направления для аккумулирования солнечной энергии, в том числе и в сочетании с другими источниками первичной знергин.
Таким образом, начиная с середины 70-х голов за рубежом и в СССР развернулись нсслецования по отработке различных технологий теплоаккумулирования и разработке емкостей пля хранения накопленной энергии. Наибольшие успехи постигнуты в освоении теплоемкостных АТ, Обобщения ранее накопленного опыта сознания и эксплуатации теплоаккумулируюших устройств на трациционных энергоустановках сушест венно облегчнли их создание цля СЗУ. Учитывая специфику СЗУ, а также недостатки и несовершенство ранее сознанных АТ теплоемкостного типа, была провецена серия лабораторных 101 3ЛКЛ(0ЧЕНИЕ экспериментов по изучению стабильности ТАМ.
Успешно прои ли проверху ТАС в условиях, близких к промышленным, что в конечном итоге опрепелило пути их соээрленствования. Опно- временно выявились трудности в освоении технологии аккумули роваяия тепла высокого потенциала в АТ теплоемкостного ти- па, а также в технологии на основе фазовых превращений и об ратимых химических реакций. Для АТ основное ограничение на пути серийного произвоп- ства является нх относительно высокая стоимость. В этой свя- зи препстоит изыскивать решения, основанные на использова- нии непорогих ТАМ, позволяющих побиться снижения их стои- мости. Ъ|я вопяных АТ основным ограничением является ра- бочее павление в емкости пля хранения тепла.
Поэтому зас- луживает внимания сознание комбинированных тенлоемкостных систем с использованием органических ТЛМ, широко поступпых приропных материалов (камень, гравий и . т.п.), В области освоения технологии аккумулировании тепла про- вепенные эксперименты и теоретические изыскания опрепелнли ряп проблемных вопросов, которые препстоит изучить с тем, чтобы было возможным сознать непорогие АТ, но эффективные с точки зрения перепачи тепла от теплоприемника к потреби- телю энергии через этап ее хранения в ТЛМ, размещенном в емкости АТ. В обл области термохимическнх АТ имеются существенные труд- ности, но нх высокая энергоемкость позволяет прополжнть экспериментальные работы особенно с использованием обрати- мых химических реакций (пе)гипратации гипратных солей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
