Жилые дома с автономным солнечным теплохладо - снабжением

МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ АНТИФРИЗНЫХ РАСТВОРОВ

Одним из важнейших средств по предотвращению поломки коллекторов и труб вследствие замерзания воды является использование антифризных растворов, подходящих для систем горячего водоснабжения с принудительной циркуляцией воды. Применение антифризных растворов имеет как преимущества, так и недостатки.

Преимущества

1) В коллекторном контуре двухконтурной системы можно использовать насосы с малыми оборотами.

2) Обычно антифризные растворы применяют вместе с антикоррозионными добавками; в этом случае в качестве материалов для изготовления коллекторов и трубопроводов можно использовать дешевые марки стали.

3) В системах отопления и горячего водоснабжения существуют два отдельных контура, разделяемых в теплообменнике, поэтому, выбрав подходящую по давле­нию часть контура, можно легко подключиться к водопроводной сети.

4) Не существует опасности замерзания, нет особых ограничений в градиенте температур по длине труб (для слива антифризных растворов в нижней части сис­темы следует установить дренажный кран).

Недостатки

1)Необходимо установить теплообменник. По сравнению с непосредственным угревом температура теплоносителя должна быть значительно выше, при этом эффективность, или КПД, коллектора падает и выработка тепла в течение года Уменьшается на 10-20%.

2)Для системы горячего водоснабжения используются антифризные растворы на основе пропиленгликоля, одобренные Ассоциацией службы водоснабжения Японии и рекомендованные фирмами-изготовителями. Как правило, эти раство­ры не следует смешивать с изделиями других изготовителей. По мере уменьше­ния их содержания в трубопроводах антифризные растворы нельзя пополнять водой.

При использовании антифризных растворов необходимо учитывать возмож­ность их испарения, разжижения, вскипания или просто ухудшения их качества.

Этой связи следует принять меры предосторожности и обеспечить надежную систему контроля.

Вод^Фр ым Раств°Р°м; IV - схема с использованием принудительной откачки к ІТОГП к откачк° с применением электромагнитного клапана: I - коллектор; 2 - лектпп - еЛю; -aKKyMy™T°P"uu бак; 4 - электромагнитный клапан; 5 - кол - гел<поп"Ы" насос; 6 ~ предотвращение замерзания жидкости с помощью низко - 4 ~a^ZpHoeo к/1апана: 1 - коллектор; 2-к потребителю; 3 - обратный клапан; аккумуляторный бак; 5 - сливнои клапан; 6 - коллекторный насос

РИС. 2.28. ВЯЗКОСТЬ ВОДНОГО РАСТВОРА ПРО ПИЛЕНГЛИКОЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕ­РАТУРЫ И КОНЦЕНТРАЦИИ Р — вязкость, сантипуа-зы; t — температура тепло­носителя, °С; I — весовая концентрация теплоно­сителя; 2 — вода

4) У антифризных растворов по сравнению с водой теплоемкость и теплопро­водность ниже, а вязкость выше, поэтому необходимо при их использовании уста­навливать теплообменник значительно большего размера. В утренние,, часы, когда температура воздуха невысокая и вязкость антифриза относительно вели­ка, требуются ббльшие усилия по перекачке растворов, т. е. увеличивается нагруз­ка насоса. Днем температура воздуха растет, и насос работает в облегченном режиме.

5) Стоимость антифризных растворов высокая (1 л обходится в 500-1000 иен; а для системы горячего водоснабжения требуется 10-20 л раствора).

6) Если емкость расширительного бака недостаточна, то при отключении тока в коллекторе возможно вскипание раствора и выливание жидкости из расшири­тельного бака.

Существуют антифризные растворы, в состав которых входит водный раствор этиленгликоля, употребляемый для автомоби­лей, а также антифризы на основе водного раствора пропилен - гликоля, используемого в пищевой промышленности.

В водный раствор этиленгликоля добавляют антикоррозион­ные токсичные добавки на основе солей азотистой кислоты. Такой антифриз обычно не разрешают использовать в системе горячего водоснабжения, его можно применять только в систе­мах отопления.

Водный раствор пропиленгликоля почти не содержит вред­ных веществ и его можно использовать даже в системе горячего водоснабжения, подключенной к водопроводной сети. Этот препарат разрешено производить только 5-6 фирмам. Не реко­мендуется применять пропиленгликоль в смесях из-за возмож­ных изменений его химического состава.

Если для получения антикоррозионных добавок используют­ся нетоксичные вещества, то их можно применять в системах с обычными теплообменниками. Сейчас подобные препараты очень дороги (1 л стоит 500-1000 иен), однако их применение окупается в течение 3-5 лет.

Пользоваться антифризными растворами следует очень осторожно, поскольку в зависимости от концентрации меняется температура их замерзания. Например, температура замерзания водного раствора пропиленгликоля при 30%-ной концентрации составляет минус 11°С, а при 40%-ной - минус 20°С (табл. 2.6). При сооружении солнечных домов следует помнить, что темпе­ратура воздуха в местности, где монтируется солнечная установ­ка, будет влиять на выбор необходимой концентрации анти­фризных растворов.

Различают три основных способа монтажа коллекторных тру­бопроводов, зависящих от назначения солнечных установок - системы горячего водоснабжения и системы теплохладоснаб - *ения.

Способ монтажа трубопроводов, представленный на рис. 2.29, а, предполагает наличие теплоаккумуляторного бака, открыто­го для внешней среды. Такая конструкция бака позволяет снизить стоимость установки в целом. В этой системе при вы­ключении насоса вода из коллектора путем естественного стока попадает в теплоаккумуляторный бак, в результате чего авто­матически предотвращается ее замерзание и достигается высо­кая надежность системы, которая наиболее часто используется для горячего водоснабжения, а также для теплохладоснабже - ния. Недостатком такого способа монтажа трубопроводов явля­ется возрастание потребности в электроэнергии, расходуемой коллекторными насосами. В системе горячего водоснабжения даже при открытом кране подачи горячей воды потребителю вода самопроизвольно в систему поступать не будет. В этом случае целесообразно установить нагнетательный насрс, позво­ляющий регулировать подачу питательной воды. В системе отопления очень трудно осуществлять откачку воздуха из труб, установленных выше теплоаккумуляторного бака; кроме того, существует опасность появления ржавчины.

При способе монтажа трубопроводов в системе непосредст­венного обогрева с баком закрытого отбора воды (рис. 2.29, б) нагрузка на насос невелика, и, поскольку кислорода в трубы поступает мало, уменьшается возможность появления ржав­чины. Нужно тщательно следить за тем, чтобы не произошло за­мерзания воды и не образовалось скопления горячего воздуха. В целом в системах, построенных по индивидуальным проектам, безопаснее такую систему трубопроводов не устанавливать.

При способе монтажа трубопроводов в двухконтурной системе с теплообменником в баке, закрытого отбора воды (рис. 2.29, в) используется обычная схема, где при использовании антифриз­ных растворов теплоноситель коллекторного корпуса изолиро­ван от теплоаккумулирующего вещества. В этом случае необхо­дим теплообменник, за счет чего несколько снижается эффек­тивность собирания тепла. Преимущество этой системы в том, что в качестве материалов для тепловоспринимающей пласти­ны и труб можно выбирать медь и другие дешевые материалы, поскольку теплоноситель подвергается антикоррозионной обра­ботке.

Для трубопроводов необходимо пользоваться материалами, рекомендованными системой стандартов для изготовителей изделий гелиотехнических установок.

В гелиосистемах трубопроводы часто проходят вне помете ний, поэтому они должны быть хорошо теплоизолированы, на­дежны и рассчитаны на длительные сроки службы. При этом в процессе эксплуатации необходимо соблюдать меры по пред­отвращению замерзания воды. С целью экономии средств, расхо­дуемых на гелиосистемы, следует выбирать для трубопроводов наиболее дешевые материалы.

Так как в трубопроводах типа, показанного на рис. 2.29, в, применяется раствор антифриза, в качестве материалов можно использовать дешевую медь. Обычно применяют медные трубы с теплоизоляцией, которые стойки к коррозии и просты в эксплуа­тации.

В качестве теплоизоляции до сих пор чаще всего использова­ли разъемную изоляцию, состоящую из двух половин, с защит­ной пленкой из поливинилхлорида. Однако, поскольку тепло­изоляция работает под открытым небом, вследствие чего воз­можно проникание влаги и ухудшение ее качества, постоянно возникает вопрос о надежности этого способа защиты трубопро­водов. Рекомендуется по возможности использовать трубы (для наружных установок) с цельной теплоизоляцией заводского про­изводства (см. разд. 6.5).

По мере увеличения толщины слоя изоляции повышается ее эффективность. Для систем теплохладоснабжения целесообраз­но использовать изоляционный слой более 20 мм, для горячего водоснабжения рекомендуется теплоизоляция с маркой BL1 0,35 ккал/(м-ч-°С).

Одно из основных направлений в разработке новых материа­лов для изготовления трубопроводов основано на растущем применении полиэтиленовых, полипропиленовых, полибудие - новых, резиновых и других пластмассовых труб, которые отли­чаются простотой в эксплуатации, низкой стоимостью и термо­стойкостью.