СИСТЕМЫ СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОИ ХЛАДОСНАБЖЕНИЯ

ТИПОВЫЕ ПРОЕКТЫ СИСТЕМ СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

По состоянию на 01.01.89 г. в стране разработано более 300 проектов установок солнечного горячего водоснабжения, отопления и охлажде­ния, в том числе 13 типовых и 21 проект для повторного применения установок солнечного горячего водоснабжения. Наиболее распростра­ненные типовые проекты и адреса их распространителей приведены в прил. 1.

Ниже дана информация о наиболее распространенных и широких по охвату объектов типовых проектах, разработанных институтами Госкомархитектуры.

Как уже указывалось, учреждения сезонного действия являются наиболее подходящими объектами для внедрения систем солнечного горячего водоснабжения. В первую очередь это относится к комфорт­ному горячему водоснабжению спальных корпусов, душевых комнат, умывальников и т. д., где в отличие от технологических систем в столовых, прачечных и т. д. нет высоких требований в части надеж­ности и температуры подаваемой воды.

На основании имеющегося опыта строительства и эксплуатации гелиосистем в КиевЗНИИЭП разработан проект унифицированных систем солнечного горячего водоснабжения для учреждений отдыха и туризма. Проект разработан для объектов, строящихся в 1У климати­ческом районе Украинской ССР (южный берег Крыма) с сейсмичностью В 8 баллов. В зависимости от условий привязки и эксплуатации УСГВ либо дополняет существующую систему горячего водоснабжения, Позволяя в летнее время отказаться или уменьшить потребление тепла от существующих источников теплоснабжения, либо является авто­номным, единственным, источником горячего водоснабжения сезон­ных объектов в летнее время. Установки производительностью 7,5; 15; 25; 30; 35 и 70 м2/сут разработаны для нагрева воды до температур 45 0 и 50 °С.

Система (рис. 6.17} работает следующим образом. Теплоноситель (антифриз или деаэрированная и силикатированная вода) с помощью сетевого насоса циркулирует между солнечными водонагревателями, где он нагревается, и скоростным водоподогревателем-теплообмен - ником, в котором отдает полученное тепло холодной водопроводной воде и направляется обратно в солнечные водонагреватели. В цирку­ляционном контуре предусмотрен также расширительный бак и обвод­ной участок трубопровода с регулирующим трехходовым клапаном, позволяющим изменять количество циркулирующего теплоносителя в зависимости от интенсивности солнечной радиации и тем самым поддерживать его постоянную температуру нагрева.

Холодная вода в скоростном водоподогревателе теплообменника нагревается до постоянной температуры за счет изменения ее расхода регулятором температуры и сливается в баки-аккумуляторы. Из них вода насосами горячего водоснабжения подается к водоразборной арматуре, либо при ее достаточном количестве в баках и при недоста­точной температуре (в результате остывания и малого разбора) к водоподогревателю-теплообменнику для догрева до нужной темпера­туры.

В проекте использованы серийно выпускаемые Братским заводом отопительного оборудования солнечные водонагреватели.

Солнечные водонагреватели могут быть расположены на плоских и наклонных крышах зданий, открытых площадях, теневых навесах и т. д. Угол наклона солнечных водонагревателей к горизонтальной

ЕдЗ—

Pv ^

3, * ^

^ «Ч

Рис. 6.17. Принципиальная схема УСГВ с отбором воды постоянной температуры

1 — солнечный нагреватель; 2 — скоростной водоподогреватель; 3 — сетевой насос; 4 — баки - аккумуляторы; 5 - циркуляционный насос; 6 - регулятор температуры; 7 - регулирующий клапан; 8 — расширительный бак

Плоскости составляет 35°; ориентация - южная. Отдельные водонагре­ватели по 20 ... 22 шт. соединяют в монтажные элементы (модули), из которых набирают требуемую для данной производительности гелио­системы суммарную площадь.

Все технологическое оборудование: насосы, теплообменники, баки - аккумуляторы горячей воды, шкафы КИПаА и электротехническое оборудование для удобства обслуживания и ремонта собрано в единый технологический блок, размещаемый в отдельно стоящем здании. Его крышу используют для размещения гелиоприемников и при требуемой производительности 8 ... 10 м3/сут блок можно эксплуатировать авто­номно как комплексную установку.

Для каждой системы предусмотрен следующий объем автоматиза­ции:

Включение насоса теплоприемного контура при достижении задан­ной температуры воды после коллекторов и неполных баках-аккуму­ляторах или при баках-аккумуЛяторах, наполненных водой недоста­точной температуры;

Включение рабочего насоса системы горячего водоснабжения при баках-аккумуляторах, наполненных водой заданной температуры, и при наличии водоразбора или при баках-аккумуляторах, наполненных водой недостаточной температуры, и при достаточной температуре теплоносителя в гелиоконтуре перед водоподогревателями;

Включение резервных насосов при выходе из строя рабочих насосов;

Открытие соленоидного вентиля № 1 на трубопроводе холодной воды при достижении заданной температуры теплоносителем в тепло - приемном контуре и неполных баках-аккумуляторах, а также откры­тие соленоидного вентиля № 2 на перемычке "циркуляционный насос - теплообменник" при достаточной температуре теплоносителя перед водоподогревателями и баках-аккумуляторов, наполненных водой пониженной температуры;

Регулирование температуры теплоносителя в гелиоконтуре при работе насоса в заданных пределах;

Контроль уровня воды в баках-аккумуляторах и расширительном баке гелиоконтура.

Аппаратуру управления и сигнализации устанавливают на щите автоматизации. Приборы, аппараты - стандартные, серийно выпускае­мые.

Солнечные коллекторы, расположенные на кровлях, объединены в блоки. В проекте предусмотрено 5 конструктивных разновидностей таких блоков на 12, 20, 26, 40 и 52 коллектора, что позволяет в зависи­мости от конфигурации плана крыши и ориентации здания располагать на крыше максимально возможное число коллекторов.

Вместимость бака-аккумулятора принимают равной среднесуточной производительности установки. Это позволяет обеспечить возмож­ность разбора всего объема воды в вечернее время, а также межсуточ­ное аккумулирование на пасмурный день, следующий после ясного.

В проекте для установок конкретной - производительности приведе­ны результаты вычисленных на ЭВМ расходов воды в сутки, коэффи­циентов покрытия У нормативной нагрузки и полезного действия для трех уровней обеспеченности покрытия системой технологической нагрузки:

Минимального - выработка нормативного количества воды в лучший месяц сезона; в остальные месяцы выработка ниже норматив­ной;

Среднего - выработка за сезон потребного количества воды; при этом в некоторые месяцы выработка ниже нормативной, а в некото­рые выше;

Максимального - обеспечение худшего месяца сезона; в остальные месяцы выработка выше нормативной.

Выбор одного из вариантов обусловливается требованиями надеж­ности, условиями эксплуатации, изменением нагрузки в течение сезона и другими факторами.

Результаты расчетов производительности гелиосистемы для клима­тических условий Ялты и Киева, выполненные на ЭВМ по специально разработанной программе, приведены ранее в табл. 6.7. 186

Типовой проект "Узлы, детали и оборудование гелиосистем жилых и общественных зданий массового строительства" выпущен в 1986 г. и Ориентирован для применения при проектировании таких зданий с использованием ВСН 52-86. Он состоит из 3 альбомов: "Гелиотехноло - гия", "Строительные конструкции" и "Автоматика".

В альбоме "Гелиотехнология" приведены рекомендуемые принци­пиальные схемы установок солнечного горячего водоснабжения многоэтажных и малоэтажных жилых домов, детских садов-яслей, общественных зданий санаторно-курортного типа и др.; описана их работа, даны характеристики используемого оборудования, приведены варианты гидравлической обвязки солнечных коллекторов, оборудо­вания и т. д.

В альбоме "Строительные конструкции" приведены решения по компоновке в блоки коллекторов различных типов, их размещению на кровле и на территории, разработаны опорные конструкции, под коллекторы и оборудование. Выполненные решения унифицированы и специфицированы.

В альбом "Автоматика" включены электрические принципиальные схемы для управления системами. В нем также приведены требования к их выполнению и охарактеризованы приборы и средства автоматиза­ции и измерения, необходимые для обеспечения работоспособности установок.

В 1988 г. разработан типовой проект "Установки солнечного горя­чего водоснабжения сезонного действия производительностью 2; 5; 10; 30; 40 и 50 м3/сут, предназначенный как для нового строительства, так и для использования при реконструкции существующих зданий. Он состоит из альбомов: "Технология солнечного горячего водоснаб­жения", "Конструктивные решения", "Электрооборудование" и "Автоматика".

Все запроектированные установки солнечного горячего водоснабже­ния (УСГВ) предназначены для работы в межотопительный период и предполагают (или уже включают в схему) дублирующий источник. Они прошли стадию экспериментальной проверки и имеют эксплуати­руемые аналоги.

В проекте приведены три основных принципиальных схемы: уста­новки солнечного горячего водоснабжения малой мощности произво­дительностью 2 м3/сут; установок производительностью 5 и 10 м3/сут и отбором воды двух разных температур; установок производитель­ностью 30, 40 и 50 м^/сут.

Основной особенностью схемы установки солнечного горячего водоснабжения малой мощности (УСГВ-2) (рис. 6.18) является сочета­ние единого контура циркуляции теплоносителя с децентрализованны­ми доводчиками. Догрев и накопление теплоты осуществляются в баке-

187

Аккумуляторе специальной конструкции с двумя змеевиками. Такая система может быть использована в малоэтажных жилых домах с поквартирными системами отопления или в других подобных'объек­тах с децентрализованными генераторами теплоты. Вода к бакам-ак­кумуляторам, установленным на кухнях каждой квартиры, подводит­ся из водопровода в нижнюю часть бака, горячая вода поступает из верхней части. Наличие в баках двух змеевиковых теплообменников позволяет осуществлять работу установки в двух режимах. В летнее время оба змеевика используют для нагрева воды от установки сол­нечного горячего водоснабжения, а в переходный период верхний змеевик служит для догрева воды от отопительного котла. Включение в работу отопительного котла и переключение трехходовых кранов осуществляются вручную.

В проекте приведены примеры использования установки в поквар - тирных системах горячего водоснабжения малоэтажных жилых домов и даны примеры расположения солнечных водонагревателей на кровле и расстановки оборудования на кухне, аксонометрическая схема трубопроводов.

Установки для догрева воды до двух температур (УСГВ-5; 10); запроектированы для получения горячей воды нормальной (55 ... 50 °С) и пониженной (35 ... 40 °С) температур в соотношении 2:1. Они предназначены для использования, в первую очередь, в детских дошкольных учреждениях (садах-яслях, домах ребенка, детских санаториях и т. д.), но могут применяться и на других объектах, где можно разделить нагрузку горячего водоснабжения по температурным

Параметрам (например, в учреждениях отдыха и туризма разделить горячую воду для умывальников (душей и столовых).

Установка {рис. 6.I9) включает солнечные нагреватели, циркуляци­онные насосы, баки-аккумуляторы, скоростные водоподогреватели, расширительный бак, арматуру и трубопроводы. Контур потребления включает в себя ввод водопровода, повысительные насосы (устанав­ливаемые при необходимости), трубное пространство - скоростных и межтрубное пространство - емкостных теплообменников. Дополни­тельный подогрев воды для постирочной и кухни происходит в проточ­ных электроводонагревателях.

В проекте приведены примеры расстановки оборудования. Баки - аккумуляторы располагают на площадке хоздвора; щиты управления, арматуру с электроприводом, насосы на виброоснованиях, электро­водонагреватели - в подвале здания под хозяйственными помещения­ми; солнечные нагреватели - на кровле основного здания (возможна их установка на теневых навесах в увязке с архитектурно-планиро­вочными решениями).

Установки производительностью 30, 40 и 50 м3/сут (УСГВ-30, 40, 50) предназначены для горячего водоснабжения многоэтажных жилых Домов, гостиниц, учреждений отдыха и лечебно-оздоровительных

Учреждений (рис. 6.20).

Тепловоспринимающий контур установки заполняют деаэрирован­Ной водой из внешнего источника, подпитку осуществляют из водопро­вода.

При достижении температуры воды 55 °С в первых (по ходу тепло­Носителя) баках-аккумуляторах их дальнейший подогрев автоматичес­ки исключается. Теплоноситель продолжает догревать следующие по ходу баки. При недостаточной температуре воды в баках-аккумулято­рах автоматически включается подача горячей воды из баков с водой, нагреваемой теплоносителем от традиционного источника - котель­ной.

Все технологическое оборудование собрано в блок, кровля которого выполнена как солнечные нагреватели по металлической обрешетке. Солнечные нагреватели Братского завода собраны в блоки по 3, 5 и 10 шт. и обрамлены рамками из равно полосных уголков. Их устанав­ливают на металлические опоры и стойки с последующей приваркой к ним.

В проекте приведены пример расстановки солнечных водонагре­вателей на кровле жилого дома серии 67 для широтной ориентации. При привязке расстановка коллекторов на кровле зданий и отдельно стоящих конструкций увязывается с архитектурно-планировочными решениями площадки.

Теплотехнические параметры установок трех типов вычислены на ЭВМ по специально разработанным программам, хранящимся в фонде алгоритмов и программ Госкомархитектуры. Определена выработка теплоты от солнечной радиации и дублирующего источника, найден коэффициент полезного действия УСГВ и коэффициент замещения нагрузки солнечной энергией. Вычисления проведены для Ш строи - тельно-климатического района по метеоусловиям Одессы, а для 1У - по метеоусловиям Баку.

В альбоме "Конструктивные решения" разработаны облегченные конструкции под блоки солнечных коллекторов для их размещения на плоских крышах и площадках, а также решения скатных крыш, совме­щаемых с солнечными коллекторами. Запроектированы многоярусные опорные конструкции под секционные баки-аккумуляторы с площад­ками обслуживания и технологические блоки для размещения обору­дования.

В альбоме "Электрооборудование" приведены планы его размеще­ния и разводок сетей, вводно-распорядительные устройства и специфи­кации оборудования.

В альбоме "Автоматика" - разработаны функциональные и электри­ческие принципиальные схемы управления и автоматизации устано­вок, перечень приборов и средств, спецификации оборудования.

Рис. 6.21. Схема гелиодушевой И гелиогенераторов

1 — солнечный нагреватель;

2 — бак-аккумулятор; 3 — уравнительный бак; 4 — листо­вой генератор теппа; 5 - магис­траль холодной воды; 6 — к потребителю

Широкое распространение получили разработанные ТашЗНИИЭП типовые проекты гелиодушевых на 2 и 4 кабины и гелиогенераторов - горячей воды производительностью 500 и 1000 л/сут (рис. 6.21). Однако, использование в них стальных коллекторов Братского завода, работа­ющих по одноконтурной схеме, существенно ограничивает их эффек - тивную область применения.

Помимо перечисленных имеется целый ряд разработанных типовых проектов и типовых проектных решений, привязанных к локальным,

Региональным архитектурно-конструктивным или технологическим решениям.