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, * ^
S |
7 J |
—{XKXKXjJ |
^ «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.
Из системы отопления |
В систему отопления ----- СХ--------- |
Из водопровода |
Рис. 6.18. Принципиальная схема УСГВ в с. Пересадовка 1 — солнечный нагреватель; 2 — расширительный бак; 3 — циркуляционный иасос; 4 — Бак-аккумулятор горячей воды; 5 — отопительный котел |
5 |
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
Рис. 6.19. Принципиальная схема УСГВ для догрева воды до двух температур 1 — солнечный нагреватель; 2 — циркуляционный насос; 3 - бак-аккумулятор; 4 — скоростНой водоподогреватель; 5 — расширительный бак; Г — теплоноситель; Г — теплосеть подающая; Т — теплосеть обратная |
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;
Ч 6 |
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.