ВОПРОСЫ ТЕОРИИ. И ИННОВАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ. ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ. ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

СОЛНЕЧНО-ТОПЛИВНЫЕ КОТЕЛЬНЫЕ

Для солнечных водонагревательных установок соотно­шение параметров при отсутствии теплового дублёра выра­жается уравнением:

О Л

0,278 10-3АЕ/ лг =ОгсрУ2-Ь),

i-n vi

- интенсивность

суммарной солнечной радиации в плоскости сол­нечных коллекторов за п часов работы, кВт ч/м2; лг - КПД гелиоустановки; Gr - количество нагретой гелио­установкой воды, кг; ср - удельная теплоёмкость воды, кДжДкг-К); tv t2 - температура воды на входе и выходе из гелиоустановки, °С.

Солнечные водонагревательные установки, совмещен­ные с котельными (солнечно-топливные котельные), име­ют существенно большие значения КПД и меньшие удель­ные стоимости монтажа и эксплуатации. Для них найдено уравнение, связывающее показатели эффективности рабо­ты гелиоустановки и котлов:

о 71

0,278 ИГ3 АX I лг = Grc (*' -)-BQX,

о

где t’2 - температура воды после гелиоустановки перед до - гревом в котельной, °С; В - расход топлива в котельной при догреве после гелиоустановки, кг; ^ - теплотворная спо­собность топлива, кДж/кг; г|к - КПД котельной.

Выражение (3.31) позволяет найти формулы для опре­деления основных параметров солнечно-топливных ко­тельных: площади гелиоустановки и её КПД:

srcP(*2-*i)-SQX

Г At I лг 0.278 10 8

i=0 p<

Результаты исследований автора по солнечно­топливным котельным использованы при сооружении ге­лиоустановок в Краснодарском крае по улицам Крымской и Некрасова в г. Анапа, Захарова и Шаумяна в г. Красно­дар, Коллективной в г. Усть-Лабинск, Чапаева в г. Тима - шевск. Первая в Краснодарском крае солнечно-топливная котельная под руководством автора была построена в 1987 г. в г. Анапе по ул. Крымской с 517 солнечными коллекто­рами завода «Сибтепломаш» общей площадью 414 м2. Кол­лекторы смонтированы на навесе перед зданием и на кров­ле котельной. Азимутальный угол гелиоустановки 120° (30° на юго-восток) определялся возможностями сооружения навеса. Углы наклона коллекторов - 10° и 45° к горизонту. Режим работы - круглогодичный, схема двухконтурная с солевым антифризом.

Данная солнечно-топливная котельная проработала пять лет до 1992 г., когда начался массовый выход из строя солнечных коллекторов. В 1992 г. автором был разработан проект, в соответствии с которым коллекторы завода «Сиб­тепломаш» были заменены на коллекторы завода «Спец­гелиотепломонтаж» (Тбилиси) (216 шт.). По ряду причин гелиоустановка с новыми коллекторами после монтажа в эксплуатацию сдана не была и без консервации простояла 10 лет.

По проекту и под руководством автора в 2002 г. выпол­нена реконструкция гелиоустановки с восстановлением тбилисских коллекторов и с установкой дополнительных аналогичных коллекторов, а также коллекторов, произве­денных заводом института «КиевЗПИИЭП». Для принятия решения о целесообразности восстановления коллекторов были выполнены распилы образцов теплопоглощающих
панелей, анализ коррозионных повреждений, дефектовка теплоизоляции, корпусов, уплотнений и т. п.

Основными работами при ремонте коллекторов тбилис­ского завода являлись: устранение равномерной коррозии всех теплопоглощающих панелей с последующей окраской, замена винтовых соединений, патрубков всех теплопогло­щающих панелей. При реконструкции гелиоустановки на навесе смонтировано 216 восстановленных тбилисских коллекторов с углом наклона 45° к горизонту и азимуталь­ной ориентацией 120°. Данные решения определялись существующими компоновочными решениями металло­конструкций навеса. На кровле котельной были смонтиро­ваны 68 киевских коллекторов под углом 30° к горизонту с южной ориентацией.

Принципиальные схемы трубопроводов гелиоустанов­ки солнечно-топливной котельной до и после реконструк­ции приведены на рис. 3.38 и 3.39. Расчетный режим работы - апрель-октябрь. Теплоноситель подается парал­лельно в два блока солнечных коллекторов (тбилисских и киевских), гидравлические сопротивления которых согла­сованы, и далее в пластинчатые теплообменники, в кото­рых при необходимости и в ночное время вода догревается теплоносителем котельной. Выбор такой компоновки сол­нечных коллекторов обусловлен ограниченностью площа­дей кровли и навеса котельной. При этом гелиоустановка обеспечивает 30-85 % суточной производительности горя­чего водоснабжения котельной. Максимальная температу­ра воды после гелиоустановки 55 °С.

На рис. 3.40 приведен месячный график изменения теплопроизводительности, объема, температур воды, сте­пени обеспечения гелиоустановкой нагрузок горячего во­доснабжения. Догрев воды до 55 °С (при необходимости) после гелиоустановки осуществляется в теплообменниках, подача теплоносителя в которые регулируется клапаном типа РТ, блоком автоматики ТРМ12 с датчиком темпера-

1 — блок солнечных коллекторов на навесе; 2 — блок солнечных коллекто­ров на кровле; 3 — теплообменник гелиоконтура; 4 — теплообменник догре - ва; 5 — насос гелиоконтура

1 — блок тбилисских солнечных коллекторов; 2 — блок киевских солнеч­ных коллекторов; 3 — теплосчётчик; 4 — тепловая автоматика; 5 — пла­стинчатые теплообменники

туры Pt-ІОО. Система учета тепловой энергии солнечно­топливной котельной включает датчики расхода холодной воды, теплоносителя типа ВСТ с электрическим выходным сигналом, датчики температуры Pt-ІОО, тепловычисли­тель ВКТ-4 и принтер. Наладочные работы гелиоустанов­ки производились по известным методикам с измерением солнечной радиации пиронометром М-115 в комплекте с гальванометром ГСА-1. Обработка данных тепловычис­лителя и наладочных работ с 01.07.02 г. по 01.10.02 г. по­зволила установить средний КПД гелиоустановки 40-42 %, что существенно выше (на 8-10 %) КПД гелиоустанов­ки ГВС с такими же солнечными коллекторами. При этом существенного расхождения эффективности тбилисских и киевских коллекторов не установлено.

В результате анализа опыта режимно-наладочных ис­пытаний гелиоустановок автором установлено соответ­ствие основных расчётных параметров и характеристик; необходимость дополнительных проектных решений
(установка датчиков расхода и температуры нагреваемой воды и дублирующего теплоносителя с электрическим вы­ходным сигналом, тепловычислителя с архивированием показаний; прямые участки на трубопроводах обвязки сол­нечных коллекторов для установки переносных ультразву­ковых расходомеров; устройство карманов для установки на трубопроводах датчиков и термометров); целесообраз­ность разработки типовой методики режимно-наладочных испытаний гелиоустановок.