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-

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

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.

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'

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.