Жилые дома с автономным солнечным теплохладо - снабжением
РАЗНООБРАЗИЕ СИСТЕМ СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
В разд. 1.13 авторы затрагивали вопрос об устройствах солнечных систем, способных вырабатывать холод; в этом разделе будут рассмотрены системы солнечного теплохладоснабжения и горячего водоснабжения различного типа.
Возможность осуществления охлаждения домов с использованием солнечного излучения уже подтверждена различными экспериментальными установками, и в последнее время число действующих установок увеличилось. В самом деле, если удастся создать систему чисто солнечного охлаждения, то за 1 год эксплуатации дорогостоящих солнечных коллекторов станет возможным окупить вложенные средства. Это также поможет снизить пиковую нагрузку на охлаждение в летний период. Однако если исходить из общего энергопотребления жилых домов и принять во внимание специфику и сложность гелиосистем, их малый вклад в обеспечение нагрузки, их высокую стоимость и низкий КПД, то станет совершенно ясно, что вопрос об экономии энергии продолжает существовать.
Следовательно, за исключением отдельных случаев, когда целью являются научно-технические разработки или когда охлаждение производят в малых масштабах (хладопроизводи - тельность 10 Rt = 30240 ккал/ч), такие системы не могут быть особенно рекомендованы.
Для обычного индивидуального дома, где необходима холо - допроизводительность 1,5—3 i? f, такие системы подходят. Административные здания характеризуются большими объемами, однако у средне - и многоэтажных домов трудно обеспечить необходимые площади коллекторов, при этом невозможно за счет гелиосистем удовлетворить большие нагрузки теплоснабжения.
Таким образом, система солнечного теплохладоснабжения и горячего водоснабжения имеет определенные недостатки и достоинства.
Рассмотрим подробнее структуры таких систем. На рис. 5.1 представлена схема наиболее распространенной системы, работающей в режимах теплохладоснабжения и горячего водоснабжения.
По сравнению с системой отопления в схему добавлены абсорбционная холодильная установка, охладительная башня, а также низкотемпературный аккумуляторный бак. В системе солнечного охлаждения для действия абсорбционной холодильной установки необходимо, чтобы коллектор обеспечивал температуру теплоносителя 80-100°С, поэтому следует использо-
|
РИС. 5.1. СИСТЕМА СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ С ДВУМЯ АККУМУЛЯТОРНЫМИ БАКАМИ 1 — коллектор; 2 — коллекторный насос, подающий воду; 3 — бойлер; 4 — накопительный теплообменник; 5 — высокотемпературный аккумуляторный бак; 6 — снабжение горячей водой; 7 — Охладительная башня; 8 — низкотемпературный аккумуляторный бак; 9 — абсорбционная холодильная установка; 10 — теплообменник для нагрева воздуха; И — снабжение воздухом потребителя; 12 — поступление отработанного воздуха; 13 — подача свежего воздуха |
Вать высококачественные солнечные плоские коллекторы и вакуумированные трубчатые коллекторы или фокусирующие коллекторы. Низкотемпературный аккумуляторный бак служит для аккумулирования холодной воды с температурой в пределах 10°С, получаемой в абсорбционной холодильной установке. Наличие низкотемпературного и высокотемпературного баков обеспечивает стабильную работу абсорбционной холодильной
|
РИС. 5.2. СИСТЕМА СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ С ОДНИМ АККУМУЛЯТОРНЫМ БАКОМ 1 — коллектор; 2 — подача питательной воды; 3 — накопитель - теплообменник; 4 — высокотемпературный аккумуляторный бак; 5 — бойлер; 6 — подача горячей воды потребителю; 7 — Охладительная башня; 8 — абсорбиионная холодильная установка; 9 — теплообменник для нагрева воздуха; 10 — подача воздуха потребителю; 11 — поступление отработанного воздуха; 12 - подача свежего воздуха |
Установки. Однако такая система требует больших расходов на оборудование, ее используют только в крупномасштабных домах (практический пример использования - солнечный дом Кусака).
Система без низкотемпературного аккумуляторного бака представлена на рис. 5.2. Известно много примеров практического использования такой системы в жилых и административных домах (экспериментальный солнечный дом Ядзаки, солнечный дом Исибаси, Дом общественных собраний Нумацукинока, дом престарелых Аситака).
Система без высокотемпературного аккумуляторного бака (рис. 5.3) в основном обеспечивает горячее водоснабжение в крупных масштабах, в летний период ее частично можно использовать в режиме солнечного хладоснабжения.
5.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЯ |
И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ |
При проектировании систем теплохладоснабжения и горяче-^ го водоснабжения для жилых домов в настоящее время нет смысла преследовать экономическую выгоду, следует лишь стремиться к возможно меньшему использованию дополнительных источников энергии, увеличению коэффициента полезного использования солнечного излучения и получению максимальной экономии энергии.
|
JJ^ct 9 13 |
|
8 9 |
|
РИС. 5.3. СИСТЕМА ТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ С ОДНИМ АККУМУЛЯТОРНЫМ БАКОМ 1 — коллектор; 2 — подача питательной воды; 3 — коллекторный насос; 4 — накопительный бак горячей воды; 5 - бойлер; 6— подача горячей воды потребителю; 7 - охладительная башня; 8 — адсорбционная холодильная установка; 9 — низкотемпературный аккумуляторный бак; 10 — теплообменник для нагрева воздуха; И — подача воздуха потребителю; 12 — поступление отработанного воздуха; 13 — подача свежего воздуха |
|
|
|
I |
1. Проектирование коллекторов. Поскольку летом коллектор должен вырабатывать сравнительно высокотемпературное тепло (80-100°С), его эффективность должна быть высокой. Обычно используют высококачественные плоские коллекторы с селективно-поглощающей пленкой и вакуумированные трубчатые коллекторы. Для выработки холода в объеме 1 Rt требуется
Г^ -
Тепловоспринимающая площадь приблизительно в 20-35 м'
|
РИС. 5.4. СИСТЕМА СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ (СОЛНЕЧНЫЙ ДОМ ИСИБАСИ) 1 — коллектор; 2 — аккумулятор тепла; 3 — дополнительный энергоисточник; 4 — абсорбционная холодильная установка; 5 - охладительная башня; 6 — теплообменник для нагрева воздуха; 7 - специальное оборудование гелиосистемы; 8 — традиционное оборудование; А — абсорбер; С - конденсатор; Е - испаритель; G - генератор |
Угол наклона коллектора 25-30и. Если угол сделать слишком малым, то стеклянная поверхность будет загрязняться и, кроме того, заметно упадет выработка тепла в зимний период.
2. Проектирование высокотемпературного аккумуляторного бака. Обычно выбирают бак с открытым отбором воды. При остановке коллекторного насоса вода из коллекторных труб естественным путем сливается в бак. Эта система требует применения антифриза зимой, а летом для предотвращения возможности вскипания воды включают насос. Вместимость аккумулятора обычно выбирают из расчета, чтобы на 1 м2 тепловоспринимающей поверхности коллектора приходилось 40-60 л воды. Для уменьшения теплопотерь бака необходим слой теплоизоляции толщиной 100-150 мм.
3. Проектирование коллекторных трубопроводов. Как правило, для производства коллекторных труб используют медь, если система гарантирована от замерзания и нет необходимости Применять антифризные растворы. Часто применяют также стальные трубы. Теплоизоляционный слой делают толщиной 50-100 мм; вентили, контрольно-измерительные приборы, опорные металллические конструкции должны выдерживать определенную температуру. Очень важно точно установить наклон Трубопроводов и коллектора, который гарантировал бы полный и беспрепятственный дренаж воды.
Коллекторные насосы должны быть термостойкими, выдергивающими температуру более 100°С (типа "Кяндо мото", "Ме - Каникару сииру"). Трубопроводы рекомендуется монтировать ниже уровня воды в резервуарах. Скорость циркуляции воды должна обеспечивать расход 0,5-1 л/мин на 1 м2 тепловоспринимающей поверхности. При этом в период максимального нагрева разность температур теплоносителя на входе и выходе составляет 5-10°. При включении и выключении насосов следует пользоваться датчиками разности температур; включение насосов соответствует AT = 5°, выключение - Д Г = 0,5°.
Примечание. Температура на выходе охлажденной воды абсорбционной холодильной установки должна быть в пределах 10 С; площадь теплопередаю - щей поверхности теплообменника для нагрева воздуха и змеевиков вентилятора следует сделать больше обычного. При подборе охладительной башни необходимо также обратить внимание на то, чтобы температурные условия отличались от обычных.
