3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Техника безопасности системы солнечного теплоснабжения

Современные системы солнечного теплоснабжения. Советское и российское солнечное теплоснабжение — научные и инженерные школы Техника безопасности системы солнечного теплоснабжения

Читайте также

На базе использования гелиоустановок могут быть решены задачи отопления, охлаждения и горячего водоснабжения жилых, административных зданий, промышленных и сельскохозяйственных объектов. Гелиоустановки имеют следующую классификацию:

  • по назначению: системы горячего водоснабжения; системы отопления; комбинированные установки для целей теплохладоснабжения;
  • по виду используемого теплоносителя: жидкостные; воздушные;
  • по продолжительности работы: круглогодичные; сезонные;
  • по техническому решению схемы: одноконтурные; двухконтурные; многоконтурные.

Наиболее часто применяемыми теплоносителями в системах солнечного теплоснабжения являются жидкости (вода, раствор этиленгликоля, органические вещества) и воздух. Каждый из них имеет определенные преимущества и недостатки. Воздух не замерзает, не создает больших проблем, связанных с утечками и коррозией оборудования. Однако из-за низкой плотности и теплоемкости воздуха размеры воздушных установок, расходы мощности на перекачку теплоносителя выше, чем у жидкостных систем. Поэтому в большинстве эксплуатируемых систем солнечного теплоснабжения предпочтение отдается жидкостям. Для жилищно-коммунальных нужд основной теплоноситель — вода.

При работе солнечных коллекторов в периоды с отрицательной температурой наружного воздуха необходимо либо использовать в качестве теплоносителя антифриз, либо каким-то способом избегать замерзания теплоносителя (например, своевременным сливом воды, нагревом ее, утеплением солнечного коллектора).

Гелиоустановками горячего водоснабжения круглогодичного действия с дублирующим источником теплоты могут быть оборудованы дома сельского типа, многоэтажные и многоквартирные дома, санатории, больницы и другие объекты. Сезонные установки, такие как, например, душевые установки для пионерских лагерей, пансионатов, передвижные установки для геологов, строителей, чабанов функционируют обычно в летние и переходные месяцы года, в периоды с положительной температурой наружного воздуха. Они могут иметь дублирующий источник теплоты или обходиться без него в зависимости от типа объекта и условий эксплуатации.

Стоимость гелиоустановок горячего водоснабжения может составлять от 5 до 15% стоимости объекта и зависит от климатических условий, стоимости оборудования и степени его освоенности.

В гелиоустановках, предназначенных для систем отопления, в качестве теплоносителей используют как жидкости, так и воздух. В многоконтурных гелиоустановках в разных контурах могут быть использованы различные теплоносители (например, в гелиоконтуре — вода, в распределительном — воздух). У нас в стране преобладающее распространение получили водяные гелиоустановки для теплоснабжения.

Площадь поверхности солнечных коллекторов, необходимая для систем отопления, обычно в 3-5 раз превышает площадь поверхности коллекторов для систем горячего водоснабжения, поэтому коэффициент использования этих систем ниже, особенно в летний период года. Стоимость установки для системы отопления может составлять 15-35% стоимости объекта.

К комбинированным системам могут быть отнесены установки круглогодичного действия для целей отопления и горячего водоснабжения, а также установки, работающие в режиме теплового насоса и тепловой трубы для целей тепло-хладоснабжения. Эти системы пока не применяются широко в промышленности.

Плотность потока солнечной радиации, приходящей на поверхность коллектора, в значительной степени определяет теплотехнические и технико-экономические показатели систем солнечного теплоснабжения.

Плотность потока солнечной радиации изменяется в течение дня и в течение года. Это является одной из характерных особенностей систем, использующих солнечную энергию, и при проведении конкретных инженерных расчетов гелиоустановок вопрос о выборе расчетного значения Е является определяющим.

В качестве расчетной схемы системы солнечного теплоснабжения рассмотрим схему, представленную на рис.3.3, которая дает возможность учесть особенности работы различных систем. Солнечный коллектор 1 преобразует энергию солнечного излучения в теплоту, которая передается в бак-аккумулятор 2 через теплообменник 3. Возможно расположение теплообменника в самом баке- аккумуляторе. Циркуляция теплоносителя обеспечивается насосом. Нагретый теплоноситель поступает в системы горячего водоснабжения и отопления. В случае недостатка или отсутствия солнечной радиации в работу включается дублирующий источник теплоты горячего водоснабжения или отопления 5.


Рис.3.3. Схема системы солнечного теплоснабжения: 1 — солнечные коллекторы; 2 — бак-аккумулятор горячей воды; 3 — теплообменник; 4 — здание с напольным отоплением; 5 — дублер (источник дополнительной энергии); 6 — пассивная солнечная система; 7 — галечный аккумулятор; 8 — заслонки; 9 -вентилятор; 10 — поток теплого воздуха в здание; 11- подача рециркуляционного воздуха из здания

В системе солнечного отопления использованы солнечные коллекторы нового поколения «Радуга» НПП «Конкурент» с улучшенными теплотехническими характеристиками за счет использования селективного покрытия на теплопоглощающей панели из нержавеющей стали и светопрозрачного покрытия из особо прочного стекла с высокими оптическими характеристиками.

В системе в качестве теплоносителя используют: воду при плюсовых температурах или антифриз в отопительный период (солнечный контур), воду (второй контур напольного отопления) и воздух (третий контур воздушного солнечного отопления).

В качестве дублирующего источника использован электрокотел.

Повышение эффективности систем гелиоснабжения может быть достигнуто за счет использования различных методов аккумулирования тепловой энергии, рационального сочетания гелиосистем с тепловыми котельными и теплонасосными установками, сочетания активных и пассивных систем разработки эффективных средств и методов автоматического управления.

Особое значение при проектировании олимпийских объектов в Сочи имеет использование экологически чистых возобновляемых источников энергии и в первую очередь энергии солнечной радиации. В связи с этим будет интересен опыт разработки и внедрения пассивных солнечных систем теплоснабжения в жилых и общественных зданиях в провинции Ляонин (Китай), поскольку географическое расположение и климатические условия данной части Китая сопоставимы с аналогичными характеристиками Сочи.

Опыт Китайской Народной Республики

Чжао Цзиньлин , канд. техн. наук, Даляньский политехнический ун-т (КНР), стажер кафедры промышленных теплоэнергетических систем,

А. Я. Шелгинский , доктор техн. наук, проф., науч. руководитель, МЭИ (ТУ), Москва

Особое значение при проектировании олимпийских объектов в Сочи имеет использование экологически чистых возобновляемых источников энергии и в первую очередь энергии солнечной радиации. В связи с этим будет интересен опыт разработки и внедрения пассивных солнечных систем теплоснабжения в жилых и общественных зданиях в провинции Ляонин (Китай), поскольку географическое расположение и климатические условия данной части Китая сопоставимы с аналогичными характеристиками Сочи.

Применение возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для систем теплоснабжения является актуальным и весьма перспективным в настоящее время при условии грамотного подхода к данному вопросу, т. к. традиционные источники энергии (нефть, газ и т. п.) не безграничны. В связи с этим многие страны, включая КНР, переходят на использование экологически чистых возобновляемых источников энергии, одним из которых является теплота солнечного излучения.

Возможность эффективного использования теплоты солнечного излучения в Китайской Народной Республике зависит от региона, поскольку климатические условия в разных частях страны сильно отличаются: от умеренного континентального (запад и север) с жарким летом и суровой зимой, субтропического в центральных районах страны до тропического муссонного на южном побережье и островах, обуславливается географическим местонахождением территории, на которой находится объект (таблица).

Современные системы солнечного теплоснабжения. Советское и российское солнечное теплоснабжение — научные и инженерные школы Техника безопасности системы солнечного теплоснабжения

Читайте также

На базе использования гелиоустановок могут быть решены задачи отопления, охлаждения и горячего водоснабжения жилых, административных зданий, промышленных и сельскохозяйственных объектов. Гелиоустановки имеют следующую классификацию:

  • по назначению: системы горячего водоснабжения; системы отопления; комбинированные установки для целей теплохладоснабжения;
  • по виду используемого теплоносителя: жидкостные; воздушные;
  • по продолжительности работы: круглогодичные; сезонные;
  • по техническому решению схемы: одноконтурные; двухконтурные; многоконтурные.

Наиболее часто применяемыми теплоносителями в системах солнечного теплоснабжения являются жидкости (вода, раствор этиленгликоля, органические вещества) и воздух. Каждый из них имеет определенные преимущества и недостатки. Воздух не замерзает, не создает больших проблем, связанных с утечками и коррозией оборудования. Однако из-за низкой плотности и теплоемкости воздуха размеры воздушных установок, расходы мощности на перекачку теплоносителя выше, чем у жидкостных систем. Поэтому в большинстве эксплуатируемых систем солнечного теплоснабжения предпочтение отдается жидкостям. Для жилищно-коммунальных нужд основной теплоноситель — вода.

При работе солнечных коллекторов в периоды с отрицательной температурой наружного воздуха необходимо либо использовать в качестве теплоносителя антифриз, либо каким-то способом избегать замерзания теплоносителя (например, своевременным сливом воды, нагревом ее, утеплением солнечного коллектора).

Гелиоустановками горячего водоснабжения круглогодичного действия с дублирующим источником теплоты могут быть оборудованы дома сельского типа, многоэтажные и многоквартирные дома, санатории, больницы и другие объекты. Сезонные установки, такие как, например, душевые установки для пионерских лагерей, пансионатов, передвижные установки для геологов, строителей, чабанов функционируют обычно в летние и переходные месяцы года, в периоды с положительной температурой наружного воздуха. Они могут иметь дублирующий источник теплоты или обходиться без него в зависимости от типа объекта и условий эксплуатации.

Стоимость гелиоустановок горячего водоснабжения может составлять от 5 до 15% стоимости объекта и зависит от климатических условий, стоимости оборудования и степени его освоенности.

В гелиоустановках, предназначенных для систем отопления, в качестве теплоносителей используют как жидкости, так и воздух. В многоконтурных гелиоустановках в разных контурах могут быть использованы различные теплоносители (например, в гелиоконтуре — вода, в распределительном — воздух). У нас в стране преобладающее распространение получили водяные гелиоустановки для теплоснабжения.

Площадь поверхности солнечных коллекторов, необходимая для систем отопления, обычно в 3-5 раз превышает площадь поверхности коллекторов для систем горячего водоснабжения, поэтому коэффициент использования этих систем ниже, особенно в летний период года. Стоимость установки для системы отопления может составлять 15-35% стоимости объекта.

К комбинированным системам могут быть отнесены установки круглогодичного действия для целей отопления и горячего водоснабжения, а также установки, работающие в режиме теплового насоса и тепловой трубы для целей тепло-хладоснабжения. Эти системы пока не применяются широко в промышленности.

Плотность потока солнечной радиации, приходящей на поверхность коллектора, в значительной степени определяет теплотехнические и технико-экономические показатели систем солнечного теплоснабжения.

Плотность потока солнечной радиации изменяется в течение дня и в течение года. Это является одной из характерных особенностей систем, использующих солнечную энергию, и при проведении конкретных инженерных расчетов гелиоустановок вопрос о выборе расчетного значения Е является определяющим.

В качестве расчетной схемы системы солнечного теплоснабжения рассмотрим схему, представленную на рис.3.3, которая дает возможность учесть особенности работы различных систем. Солнечный коллектор 1 преобразует энергию солнечного излучения в теплоту, которая передается в бак-аккумулятор 2 через теплообменник 3. Возможно расположение теплообменника в самом баке- аккумуляторе. Циркуляция теплоносителя обеспечивается насосом. Нагретый теплоноситель поступает в системы горячего водоснабжения и отопления. В случае недостатка или отсутствия солнечной радиации в работу включается дублирующий источник теплоты горячего водоснабжения или отопления 5.


Рис.3.3. Схема системы солнечного теплоснабжения: 1 — солнечные коллекторы; 2 — бак-аккумулятор горячей воды; 3 — теплообменник; 4 — здание с напольным отоплением; 5 — дублер (источник дополнительной энергии); 6 — пассивная солнечная система; 7 — галечный аккумулятор; 8 — заслонки; 9 -вентилятор; 10 — поток теплого воздуха в здание; 11- подача рециркуляционного воздуха из здания

Читать еще:  Что такое регулятор газового давления

В системе солнечного отопления использованы солнечные коллекторы нового поколения «Радуга» НПП «Конкурент» с улучшенными теплотехническими характеристиками за счет использования селективного покрытия на теплопоглощающей панели из нержавеющей стали и светопрозрачного покрытия из особо прочного стекла с высокими оптическими характеристиками.

В системе в качестве теплоносителя используют: воду при плюсовых температурах или антифриз в отопительный период (солнечный контур), воду (второй контур напольного отопления) и воздух (третий контур воздушного солнечного отопления).

В качестве дублирующего источника использован электрокотел.

Повышение эффективности систем гелиоснабжения может быть достигнуто за счет использования различных методов аккумулирования тепловой энергии, рационального сочетания гелиосистем с тепловыми котельными и теплонасосными установками, сочетания активных и пассивных систем разработки эффективных средств и методов автоматического управления.

Особое значение при проектировании олимпийских объектов в Сочи имеет использование экологически чистых возобновляемых источников энергии и в первую очередь энергии солнечной радиации. В связи с этим будет интересен опыт разработки и внедрения пассивных солнечных систем теплоснабжения в жилых и общественных зданиях в провинции Ляонин (Китай), поскольку географическое расположение и климатические условия данной части Китая сопоставимы с аналогичными характеристиками Сочи.

Опыт Китайской Народной Республики

Чжао Цзиньлин , канд. техн. наук, Даляньский политехнический ун-т (КНР), стажер кафедры промышленных теплоэнергетических систем,

А. Я. Шелгинский , доктор техн. наук, проф., науч. руководитель, МЭИ (ТУ), Москва

Особое значение при проектировании олимпийских объектов в Сочи имеет использование экологически чистых возобновляемых источников энергии и в первую очередь энергии солнечной радиации. В связи с этим будет интересен опыт разработки и внедрения пассивных солнечных систем теплоснабжения в жилых и общественных зданиях в провинции Ляонин (Китай), поскольку географическое расположение и климатические условия данной части Китая сопоставимы с аналогичными характеристиками Сочи.

Применение возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для систем теплоснабжения является актуальным и весьма перспективным в настоящее время при условии грамотного подхода к данному вопросу, т. к. традиционные источники энергии (нефть, газ и т. п.) не безграничны. В связи с этим многие страны, включая КНР, переходят на использование экологически чистых возобновляемых источников энергии, одним из которых является теплота солнечного излучения.

Возможность эффективного использования теплоты солнечного излучения в Китайской Народной Республике зависит от региона, поскольку климатические условия в разных частях страны сильно отличаются: от умеренного континентального (запад и север) с жарким летом и суровой зимой, субтропического в центральных районах страны до тропического муссонного на южном побережье и островах, обуславливается географическим местонахождением территории, на которой находится объект (таблица).

Солнечное тепло: горячее водоснабжение и отопление

В среднем по году, в зависимости от климатических условий и широты местности, поток солнечного излучения на земную поверхность составляет от 100 до 250 Вт/м 2 , достигая пиковых значений в полдень при ясном небе, практически в любом (независимо от широты) месте, около 1 000 Вт/м 2 . В условиях средней полосы России солнечное излучение «приносит» на поверхность земли энергию, эквивалентную примерно 100-150 кг условного топлива на м 2 в год.

Для оценки ресурса солнечной энергии, приходящей на единицу поверхности, применяются различные показатели. Обычно используется значение среднегодового, среднемесячного и суточное количество энергии, которое измеряется в кВт*ч/м 2 . Также, часто используется так называемое «количество пиковых часов» солнечного сияния за период- это приведенное значение, обычно получается делением прихода энергии за период на 1000 Вт/м 2 . Этот параметр удобно использовать, так как обычно все параметры солнечных батарей и солнечных коллекторов указываются именно при этой пиковой освещенности.

Практическая задача, стоящая перед разработчиками и создателями различного вида солнечных установок, состоит в том, чтобы наиболее эффективно «собрать» этот поток энергии и преобразовать его в нужный вид энергии (теплоту, электроэнергию) при наименьших затратах на установку. Простейшим и наиболее дешевым способом использования солнечной энергии является нагрев бытовой воды в так называемых плоских солнечных коллекторах.

Солнечные коллекторы разного типа позволяют получить тепловую энергию, которая в первую очередь используется для приготовления горячей воды, что особенно актуально в летний период года, когда наблюдается максимальная солнечная активность и максимальное потребление горячей воды.
Кроме этого в отдельных случаях при построении комбинированных котельных установок тепло от солнечных коллекторов частично можно использовать в различных системах отопления, например, при работе котельной установки в переходные периоды года. Такой подход позволяет существенно повысить эффективность котельной установки в целом.

Используя энергию солнца, гелиосистемы позволяют ежегодно экономить традиционное топливо:
— до 75% — для горячего водоснабжения (ГВС) при круглогодичном использовании;
— до 95% — для ГВС при сезонном использовании;
— до 50% — для целей отопления;
— до 80% — для целей дежурного отопления.

Следует учитывать, что каждая система индивидуальна, и процент экономии энергоресурсов при использовании гелиосистемы необходимо рассчитывать. Для точного расчетов гелиосистем использует сложные программные продукты.

В последнее время все более широкое применение в России находят системы с вакуумными солнечными коллекторами. В солнечные летние дни разницы в работе хороших плоских и вакуумных солнечных коллекторов практически незаметна. Однако при низкой температуре окружающей среды преимущества вакуумных коллекторов становятся очевидны. Также, даже в летнее время есть разница в между максимальными температурами нагрева воды в коллекторах. Если для плоских коллекторов максимальная температура не превышает 80-90 градусов, то в вакуумных коллекторах температура теплоносителя может превышать 100 °С. С одной стороны, это требует постоянного отвода тепла от вакуумного коллектора, чтобы он не закипел, или применение других технических решений для предотвращения перегрева воды в теплоаккумулирующем баке. С другой стороны, в системах с плоскими коллекторами существует проблема размножения бактерий и других микроорганизмов (там тепло и влажно), которой нет в системах с вакуумными коллекторами (в них происходит периодическая «пастеризация и стерилизация» за счет более высокой температуры. Так, средняя температура в работающей системе с плоскими коллекторами обычно составляет 40-50 градусов, а в системе с вакуумными коллекторами — 60-80 градусов (значения указаны для лета при типичном потреблении горячей воды.

Мы предлагаем как плоские, так и вакуумные солнечные коллекторы и системы на их основе.

Обычно системы с плоскими коллекторами используют сезонно, с весны по осень. В зимнее время
производительность систем с плоскими солнечными коллекторами падает за счет теплопотерь в окружающую среду. В круглогодичных солнечных водонагревательных установках обычно используются вакуумные солнечные коллекторы, хотя в южных регионах России возможно использование и плоских коллеторов в хорошей теплоизоляцией. В любом случае необходимо уделять пристальное внимание теплоизоляции труб, идущих к коллектору и от него.

Принцип работы солнечной водонагревательной установки

Схема круглогодичной солнечной водонагревательной установки.

Солнечная водонагревательная установка СВУ состоит из солнечного коллектора и теплообменника-аккумулятора. Через солнечный коллектор циркулирует теплоноситель (специальный антифриз). Теплоноситель нагревается в солнечном коллекторе энергией солнца и отдает затем тепловую энергию воде через теплообменник, (обычно вмонтированный в бак-аккумулятор, но может быть и отдельным). В баке-аккумуляторе хранится горячая вода до момента ее использования, поэтому он должен иметь хорошую теплоизоляцию. В первом контуре, где расположен солнечный коллектор, может использоваться естественная или принудительная циркуляция теплоносителя. В бак-аккумулятор может устанавливаться электрический нагреватель-дублер. В случае понижения температуры в баке-аккумуляторе ниже установленной (продолжительная пасмурная погода или малое количество часов солнечного сияния зимой) нагреватель-дублер автоматически включается и догревает воду до заданной температуры. Очень часто солнечные нагреватели используют совместно с другими источниками тепла — газовыми, жидкотопливными, пеллетными и т.п. бойлерами.

Солнечные установки сезонного действия с использованием солнечных коллекторов могут непосредственно нагревать воду в баке-аккумуляторе.

Более подробную информацию по этой теме, о принципах построения и типах солнечных нагревательных систем, их достоинствах и недостатках вы можете посмотреть в разделе нашего сайта по основам возобновляемой энергетики (солнечное теплоснабжение), а также почитать статьи в нашей Библиотеке.

Математическое моделирование простейшей солнечной водонагревательной установки, проведенное в Институте высоких температур Российской академии наук с использованием современных программных средств и данных типичного метеогода показало, что в реальных климатических условиях средней полосы России целесообразно использование сезонных плоских солнечных водонагревателей, работающих в период с марта по сентябрь. Для установки с отношением площади солнечного коллектора к объему бака-аккумулятора 2 м 2 /100 л вероятность ежедневного нагрева воды в этот период до температуры не менее чем 37 ° С составляет 50-90%, до температуры не менее чем 45°С — 30-70%, до температуры не менее чем 55 ° С — 20-60%. Максимальные значения вероятности относятся к летним месяцам.

«Ваш Солнечный Дом» разрабатывает, комплектует и поставляет готовые системы солнечного теплоснабжения, как с пассивной, так и с активной циркуляцией теплоносителя. Описание этих систем вы можете найти в соответствующих разделах нашего сайта. Заказ и покупка осуществляется через Интернет-магазин.

Очень часто задается вопрос, можно ли использовать солнечные нагревательные установки для отопления в условиях России. По этому поводу написана отдельная статья — «Солнечная поддержка отопления»

6.2.3 Основные принципы теплотехнического расчета систем солнечного теплоснабжения

Методы расчета солнечных систем теплоснабжения отличаются различной степенью сложности и надежности. В инженерной практике часто используются приближенные методы расчета, например метод, изложенный в [7].

Цель расчета системы солнечного теплоснабжения состоит в определении ее теплопроизводительности, площади коллектора, характеристик теплового аккумулятора, расхода теплоносителя в коллекторе и его ориентации.

Несмотря на многообразие конструкции солнечных коллекторов, общими элементами каждого из них являются (см. рис. 6.6) прозрачное покрытие, тепловоспринимающая панель, теплоизоляция, корпус приемника.

Прозрачное покрытие характеризуется пропускательной способностью Z), выражающей отношение потока пропущенного излучения к потоку, падающему в плоскости приемника. В табл. 6.1 приведены усредненные значения пропускательной способности стеклянных покрытий в зависимости от угла (3 падения излучения по отношению к горизонтальной поверхности.

Значения пропускательной способности стеклянного покрытия для диффузною и прямою излучения

Для диффузного излучения

Для прямого излучения при углах падения р, град.

Тепловоспринимающее покрытие коллектора оценивается поглощательной способностью относительно солнечного излучения (А) и степенью черноты (е) относительно длинноволнового излучения. Для селективных покрытий А = 0,80. 0,93, е = 0,09. 0,20.

Читать еще:  Особенности покраски радиаторов и труб отопления

Эффективность солнечного коллектора по восприятию солнечной радиации оценивается приведенной поглощательной способностью. Эта характеристика представляет отношение

где ?пад — плотность потока энергии, падающей на плоскость коллектора, Вт; Е„от — плотность поглощенной энергии, Вт.

При полной оценке оптических свойств солнечного коллектора учитывают запыленность прозрачного покрытия и затенение панели боковыми стенками корпуса. Согласно рекомендациям 126] коэффициент запыленности к> следует принимать в пределах 0,85. 0,90, а коэффициент затенения кзат — в пределах 0,95. 0,98.

С учетом указанных выше факторов предельные значения приведенной поглощательной способности для покрытий из оконного стекла составляют 0,65. 0,75 для однослойного покрытия и 0,56. 0,65 для двухслойного.

Плотность потока суммарной солнечной энергии, поглощенной солнечным коллектором, наклоненным под углом (3 к горизонту, определяется выражением

где Es, Ed — плотности потоков соответственно прямой и рассеянной энергии, падающих на горизонтальную поверхность, Вт; ка — коэффициент пересчета плотности потока прямой энергии излучения с горизонтальной поверхности на наклонную, зависящий от движения Солнца и ориентации поверхности гелиоприемника; R — отражательная способность прилегающей поверхности Земли, изменяющаяся в зависимости от наличия и устойчивости снежного покрова от 0,2 до 0,7; индексы sw d для DA соответствуют прямой и рассеянной энергии излучения.

Тепловые потери солнечного коллектора оцениваются величиной ос. равной 7,5. 8,0 Вт/(м 2 • °С) при однослойном и 4. 5 Вг/(м 2 • °С) при двухслойном стеклянном покрытии.

Для расчета теплопроизводительности солнечных коллекторов предложен ряд зависимостей, из которых чаще всего используется уравнение Уиллера:

где Q — теплопроизводительность коллектора, Вт; Еп — площадь тепловоспринимающей поверхности, м 2 ; g — удельный расход теплоносителя, кг/(ч • м 2 ); т)’ — эффективность приемника, зависящая от расстояния между каналами панели, его материала и интенсивности теплообмена в каналах; для обычных конструкций т|’ = 0,96. 0,98; tH, taji температуры соответственно наружного воздуха и теплоносителя на входе в коллектор, °С.

На основании уравнения (6.2) построены графики зависимости удельной теплопроизводительности солнечного коллектора от разности температур теплоносителя на входе в него и наружного воздуха при различных расходах теплоносителя и плотности потока поглощенного излучения Е (рис. 6.12).

Рис. 6.12. Графики зависимости удельной теплопроизводительности гелиоприемника от разности температур сред на входе и удельного расхода теплоносителя

Из графиков следует, что при увеличении расхода теплоносителя теплопроизводительность гелиоприемника возрастает, стремясь к некоторому пределу. flpHg> 30. 50 кг/(ч • м 2 ) заметного приращения теплопроизводительности уже не происходит.

Теплотехническое совершенство солнечного коллектора оценивается коэффициентом тепловой эффективности г|с, равным отношению теплопроизводительности к количеству суммарного излучения, падающего на его поверхность за рассматриваемый промежуток времени:

В зависимости от интенсивности излучения, температуры наружного воздуха и нагреваемого теплоносителя мгновенные часовые значения т)с могут достигать 0,5. 0,6, а долгосрочные значения редко превышают 0,3. 0,5, причем ббльшие значения соответствуют более совершенным конструкциям коллекторов с селективными абсорберами и двухслойным остеклением.

Эффективность использования солнечного отопления за продолжительное время принято оценивать коэффициентом замещения отопительной нагрузки за определенный период (месяц или отопительный период):

где Qn ()01 — соответственно фактическая теплопроизводительность гелиосистемы и суммарная отопительная нагрузка за рассматриваемый период, Вт.

В [33] представлена методика предварительного расчета систем теплоснабжения с использованием солнечной энергии. Методика основана на зависимости коэффициента замещения |/ от безразмерного критерия © = Ек F/QH в следующем виде:

Здесь Ек — суммарный приход солнечной энергии на горизонтальную поверхность коллектора за расчетный период, ГДж/м 2 ; F — площадь коллектора, м 2 ; QH — тепловая нагрузка на систему теплоснабжения за расчетный период, ГДж.

На основании зависимости (6.4) построены графики, представленные на рис. 6.13. При построении этих зависимостей принята базовая система с плоским коллектором солнечной энергии и двухслойным остеклением, имеющим отношение а„ /г| =6,3 Вт/(м 2 • °С), оптимальный угол наклона к горизонту и южную ориентацию, а также удельный объем водяного аккумулятора теплоты 0,05 м 3 /м 2 . В случае применения коллекторов других типов расчет должен быть скорректирован.

Рис. 6.13. Графики для расчета солнечных водонагревательных установок (а) и гелиоустановок теплоснабжения (б)

Учитываемые характеристики солнечного коллектора — эффективный оптический показатель г| и тепловые потери ап, Вт/(м 2 • °С).

В качестве расчетного периода принимается один месяц для систем отопления и один год для систем горячего водоснабжения круглогодичного действия (или летний сезон для сезонных установок). Соответственно определяются количество солнечной энергии, поступающей на поверхность коллектора, и тепловая нагрузка QH для принятых к расчету периодов. Для гелиосистем отопления и горячего водоснабжения пользоваться данной графической зависимостью можно только на месячной основе. Коэффициент пересчета количества солнечной энергии с горизонтальной плоскости (табличные значения) на наклонную поверхность коллектора (?) можно ориентировочно принимать равным: для коллектора с оптимальным углом наклона — 1,4; для гелиосистем отопления (оптимальный угол наклона коллектора к горизонту ропт равен широте местности ф + 15°), — 1,05; для сезонных установок горячего водоснабжения (роит = ф — 15°) — 1,1, для систем круглогодичного действия рош = ф.

С помощью зависимостей, приведенных на рис. 6.13, можно решать две задачи:

  • 1) определение площади коллектора, обеспечивающей заданную степень замещения vj/;
  • 2) определение годового значения степени замещения |/,од при заданной площади поверхности коллектора F.

Последовательность решения второй задачи: для расчетного периода (год, сезон, месяц) определяют Qu и Ек, рассчитывают параметр 0 и по графику находят степень замещения i. Затем рассчитывают годовые (месячные) значения количества энергии Qr, вырабатываемой гелиоустановкой и дополнительным источником энергии (ДИЭ):(?Диэ =(1-у)С?н.

Площадь поверхности коллектора, м 2 , необходимая для обеспечения заданной степени замещения, определяется по формуле

При этом значение 0 определяют по графику, приведенному на рис. 6.13.

Пример 6.1. Выполнить ориентировочный расчет системы солнечного теплоснабжения для производства с потреблением нагретой воды Vr = 3,8 м 3 вдень. Место расположения объекта — г. Василевичи (Беларусь), находящийся на широте 50°. Годовой приход суммарной солнечной энергии на горизонтальную поверхность Е = 3882 МДжДм 2 • год). Площадь поверхности коллектора для гелиоустановки определить при коэффициенте замещения у = 0,5. Угол наклона коллектора к горизонту принять оптимальным и равным широте, а коэффициент пересчета интенсивности солнечной энергии с горизонтальной поверхности на наклонную ?=1,1.

Решение. Годовая тепловая нагрузка

Годовое поступление солнечной энергии на поверхность коллектора

По графику, приведенному на рис. 6.13, находим: 0 = 2,0.

Ориентировочная площадь поверхности коллектора

Необходимый объем аккумулятора теплоты для системы теплоснабжения Уж = 0,05 F =0,05 • 135 = 6,76 м 3 .

Системы солнечного теплоснабжения;

Классификация и основные элементы гелиосистем

Системами солнечного теплоснабжения называются системы, использующие в качестве источника тепловой энергии солнечную радиацию. Их характерным отличием от других систем низкотемпературного отопления является применение специального элемента – гелиоприемника, предназначенного для улавливания солнечной радиации и преобразования ее в тепловую энергию.

По способу использования солнечной радиации системы солнечного низкотемпературного отопления подразделяют на пассивные и активные.

Пассивныминазываются системы солнечного отопления, в которых в качестве элемента, воспринимающего солнечную радиацию и преобразующего ее в теплоту, служат само здание или его отдельные ограждения (здание-коллектор, стена-коллектор, кровля-коллектор и т. п. (рис. 3.4)).

Рис. 3.4. Пассивная низкотемпературная система солнечного отопления “стена-коллектор”: 1 – солнечные лучи; 2 – лучепрозрачный экран; 3 – воздушная заслонка; 4 – нагретый воздух; 5 – охлажденный воздух из помещения; 6 – собственное длинноволновое тепловое излучение массива стены; 7 – черная лучевоспринимающая поверхность стены; 8 – жалюзи.

Активныминазываются системы солнечного низкотемпературного отопления, в которых гелиоприемник является самостоятельным отдельным устройством, не относящимся к зданию. Активные гелиосистемы могут быть подразделены:

‑ по назначению (системы горячего водоснабжения, отопления, комбинированные системы для целей теплохолодоснабжения);

‑ по виду используемого теплоносителя (жидкостные – вода, антифриз и воздушные);

‑ по продолжительности работы (круглогодичные, сезонные);

‑ по техническому решению схем (одно-, двух-, многоконтурные).

Воздух является широко распространенным незамерзающим во всем диапазоне рабочих параметров теплоносителем. При применении его в качестве теплоносителя возможно совмещение систем отопления с системой вентиляции. Однако воздух – малотеплоемкий теплоноситель, что ведет к увеличению расхода металла на устройство систем воздушного отопления по сравнению с водяными системами.

Вода является теплоемким и широкодоступным теплоносителем. Однако при температурах ниже 0°С в нее необходимо добавлять незамерзающие жидкости. Кроме того, нужно учитывать, что вода, насыщенная кислородом, вызывает коррозию трубопроводов и аппаратов. Но расход металла в водяных гелиосистемах значительно ниже, что в большой степени способствует более широкому их применению.

Сезонные гелиосистемы горячего водоснабжения обычно одноконтурные и функционируют в летние и переходные месяцы, в периоды с положительной температурой наружного воздуха. Они могут иметь дополнительный источник теплоты или обходиться без него в зависимости от назначения обслуживаемого объекта и условий эксплуатации.

Гелиосистемы отопления зданий обычно двухконтурные или чаще всего многоконтурные, причем для разных контуров могут быть применены различные теплоносители (например, в гелиоконтуре – водные растворы незамерзающих жидкостей, в промежуточных контурах – вода, а в контуре потребителя – воздух).

Комбинированные гелиосистемы круглогодичного действия для целей теплохолодоснабжения зданий многоконтурные и включают дополнительный источник теплоты в виде традиционного теплогенератора, работающего на органическом топливе, или трансформатора теплоты.

Принципиальная схема системы солнечного теплоснабжения приведена на рис.3.5. Она включает три контура циркуляции:

‑ первый контур, состоящий из солнечных коллекторов 1, циркуляционного насоса 8 и жидкостного теплообменника 3;

‑ второй контур, состоящий из бака-аккумулятора 2, циркуляционного насоса 8 и теплообменника 3;

‑ третий контур, состоящий из бака-аккумулятора 2, циркуляционного насоса 8, водовоздушного теплообменника (калорифера) 5.

Рис. 3.5. Принципиальная схема системы солнечного теплоснабжения: 1 – солнечный коллектор; 2 – бак-аккумулятор; 3 – теплообменник; 4 – здание; 5 – калорифер; 6 – дублер системы отопления; 7 – дублер системы горячего водоснабжения; 8 – циркуляционный насос; 9 – вентилятор.

Функционирует система солнечного теплоснабжения следующим образом. Теплоноситель (антифриз) теплоприемного контура, нагреваясь в солнечных коллекторах 1, поступает в теплообменник 3, где теплота антифриза передается воде, циркулирующей в межтрубном пространстве теплообменника 3 под действием насоса 8 второго контура. Нагретая вода поступает в бак-аккумулятор 2. Из бака-аккумулятора вода забирается насосом горячего водоснабжения 8, доводится при необходимости до требуемой температуры в дублере 7 и поступает в систему горячего водоснабжения здания. Подпитка бака-аккумулятора осуществляется из водопровода.

Читать еще:  Газовая колонка mora vega

Для отопления вода из бака-аккумулятора 2 подается насосом третьего контура 8 в калорифер 5, через который с помощью вентилятора 9 пропускается воздух и, нагревшись, поступает в здание 4. В случае отсутствия солнечной радиации или нехватки тепловой энергии, вырабатываемой солнечными коллекторами, в работу включается дублер 6.

Выбор и компоновка элементов системы солнечного теплоснабжения в каждом конкретном случае определяются климатическими факторами, назначением объекта, режимом теплопотребления, экономическими показателями.

Концентрирующие гелиоприемникипредставляют собой сферические или параболические зеркала (рис. 3.6), выполненные из полированного металла, в фокус которых помещают тепловоспринимающий элемент (солнечный котел), через который циркулирует теплоноситель. В качестве теплоносителя используют воду или незамерзающие жидкости. При использовании в качестве теплоносителя воды в ночные часы и в холодный период систему обязательно опорожняют для предотвращения ее замерзания.

Для обеспечения высокой эффективности процесса улавливания и преобразования солнечной радиации концентрирующий гелиоприемник должен быть постоянно направлен строго на Солнце. С этой целью гелиоприемник снабжают системой слежения, включающей датчик направления на Солнце, электронный блок преобразования сигналов, электродвигатель с редуктором для поворота конструкции гелиоприемника в двух плоскостях.

Преимуществом систем с концентрирующими гелиоприемниками является способность выработки теплоты с относительно высокой температурой (до 100 °С) и даже пара. К недостаткам следует отнести высокую стоимость конструкции; необходимость постоянной очистки отражающих поверхностей от пыли; работу только в светлое время суток, а следовательно, потребность в аккумуляторах большого объема; большие энергозатраты на привод системы слежения за ходом Солнца, соизмеримые с вырабатываемой энергией. Эти недостатки сдерживают широкое применение активных низкотемпературных систем солнечного отопления с концентрирующими гелиоприемниками. В последнее время наиболее часто для солнечных низкотемпературных систем отопления применяют плоские гелиоприемники.

Плоские солнечные коллекторы

Плоский солнечный коллектор– устройство с поглощающей панелью плоской конфигурации и плоской прозрачной изоляцией для поглощения энергии солнечного излучения и преобразования ее в тепловую.

Плоские солнечные коллекторы (рис. 3.7) состоят из стеклянного или пластикового покрытия (одинарного, двойного, тройного), тепловоспринимающей панели, окрашенной со стороны, обращенной к солнцу, в черный цвет, изоляции на обратной стороне и корпуса (металлического, пластикового, стеклянного, деревянного).

В качестве тепловоспринимающей панели можно использовать любой металлический или пластмассовый лист с каналами для теплоносителя. Изготавливаются тепловоспринимающие панели из алюминия или стали двух типов: лист-труба и штампованные панели (труба в листе). Пластмассовые панели из-за недолговечности и быстрого старения под действием солнечных лучей, а также из-за малой теплопроводности не находят широкого применения.

Рис. 3.6 Концентрирующие гелиоприемники: а – параболический концентратор; б – параболоцилиндрический концентратор; 1 – солнечные лучи; 2 – тепловоспринимающий элемент (солнечный коллектор); 3 – зеркало; 4 – механизм привода системы слежения; 5 – трубопроводы, подводящие и отводящие теплоноситель.

Рис. 3.7. Плоский солнечный коллектор: 1 – солнечные лучи; 2 – остекление; 3 – корпус; 4 – тепловоспринимающая поверхность; 5 – теплоизоляция; 6 – уплотнитель; 7 – собственное длинноволновое излучение тепловоспринимающей пластины.

Под действием солнечной радиации тепловоспринимающие панели разогреваются до температур 70-80 °С, превышающих температуру окружающей среды, что ведет к возрастанию конвективной теплоотдачи панели в окружающую среду и ее собственного излучения на небосвод. Для достижения более высоких температур теплоносителя поверхность пластины покрывают спектрально-селективными слоями, активно поглощающими коротковолновое излучение солнца и снижающими ее собственное тепловое излучение в длинноволновой части спектра. Такие конструкции на основе “черного никеля”, “черного хрома”, окиси меди на алюминии, окиси меди на меди и другие дорогостоящи (их стоимость часто соизмерима со стоимостью самой тепловоспринимающей панели). Другим способом улучшения характеристик плоских коллекторов является создание вакуума между тепловоспринимающей панелью и прозрачной изоляцией для уменьшения тепловых потерь (солнечные коллекторы четвертого поколения).

Опыт эксплуатации солнечных установок на основе солнечных коллекторов выявил ряд существенных недостатков подобных систем. Прежде всего это высокая стоимость коллекторов. Увеличение эффективности их работы за счет селективных покрытий, повышение прозрачности остекления, вакуумирования, а также устройства системы охлаждения оказываются экономически нерентабельными. Существенным недостатком является необходимость частой очистки стекол от пыли, что практически исключает применение коллектора в промышленных районах. При длительной эксплуатации солнечных коллекторов, особенно в зимних условиях, наблюдается частый выход их из строя из-за неравномерности расширения освещенных и затемненных участков стекла за счет нарушения целостности остекления. Отмечается также большой процент выхода из строя коллекторов при транспортировке и монтаже. Значительным недостатком работы систем с коллекторами является также неравномерность загрузки в течение года и суток. Опыт эксплуатации коллекторов в условиях Европы и европейской части России при высокой доле диффузной радиации (до 50%) показал невозможность создания круглогодичной автономной системы горячего водоснабжения и отопления. Все гелиосистемы с солнечными коллекторами в средних широтах требуют устройства больших по объему баков-аккумуляторов и включения в систему дополнительного источника энергии, что снижает экономический эффект от их применения. В связи с этим наиболее целесообразно их использование в районах с высокой средней интенсивностью солнечной радиации (не ниже 300 Вт/м 2 ).

9.3. Меры безопасности при эксплуатации сети теплоснабжения

9.3. Меры безопасности при эксплуатации сети теплоснабжения

Техника безопасности при выполнении работ по ликвидации аварий на тепловых сетях аналогична технике безопасности при работах на наружных водопроводных сетях. Но имеются и особенности, например, опасность получения работниками ожогов от прикосновения к горячим трубам и фасонным частям, а также возможность обвариться горячей водой или паром. Поэтому все работы на тепловых сетях должны выполняться только после отключения от сети поврежденного участка трубопровода и устранения избыточного давления в нем.

Характерные аварии тепловых сетей: разрывы или повреждения стыков труб, нарушения герметичности фланцевых соединений, образования течей в местах установки регулирующей арматуры, сальниковых компенсаторов. Места аварии тепловых сетей обнаруживаются по выходу пара или выбиванию наружу горячей воды, а также по поступлению пара или горячей воды из теплофикационных каналов в камеры и колодцы.

Часто трубы теплопроводов прокладываются совместно с другими сетями в технических коридорах внутри зданий. При повреждении трубопроводов горячая вода может проникать в подвальные помещения и в защитные сооружения ГО. В таких случаях необходимо предусматривать возможность закрытия задвижек на первых магистралях и конденсатопроводе, иметь информацию об их расположении.

Перед началом работ поврежденный участок трубопровода надо перекрыть задвижками, а давление в нем снизить до нуля. При любых повреждениях теплопроводов работы начинаются только после отключения участка.

Все работы на тепловых сетях необходимо проводить в рукавицах. Обязательно следует пользоваться защитными экранами или щитками, устанавливаемыми между работником и разъединяемой арматурой для защиты от возможного прорыва струи горячей воды или пара.

Знание этих правил и простейших приемов работы позволяет принимать меры по снижению ущерба от аварии еще до прибытия аварийной бригады.

Похожие главы из других книг

9.1. Общие меры безопасности

9.1. Общие меры безопасности Чем больше и современнее ОУ, тем больше в нем различных инженерно-технических сооружений. Кроме того, на территории ОУ могут быть проложены «чужие» трубопроводы, кабели и иные сооружения и сети. Они постоянно требуют профилактических (в т. ч. по

9.4. Меры безопасности при эксплуатации канализационной сети

9.4. Меры безопасности при эксплуатации канализационной сети К работам допускаются лица, имеющие соответствующую подготовку и практические навыки. При выполнении работ нужно пользоваться спецодеждой, спецобувью и защитными средствами. Запрещается приносить спецодежду

Защитные меры безопасности

Защитные меры безопасности Вопрос. Как следует осуществлять защитное заземление металлических корпусов светильников общего освещения с лампами накаливания и с лампами люминесцентными, ДРЛ, ДРИ, ДРИЗ, натриевыми со встроенными внутрь светильника пускорегулирующими

Защитные меры безопасности

Защитные меры безопасности Вопрос. Какая защитная мера безопасности должна осуществляться во всех помещениях?Ответ. Должно осуществляться присоединение ОПЧ светильников общего освещения и стационарных электроприемников (электрических плит, кипятильников, бытовых

Защитные меры безопасности

Защитные меры безопасности Вопрос. Как должны быть подключены к защитному заземлению подвижные металлические конструкции сцены (эстрады, манежа), предназначенные для установки осветительных и силовых электроприемников (софитные фермы, портальные кулисы и т. п.)?Ответ.

Меры безопасности

Меры безопасности Чтобы рекомендованные в книге устройства долго вам служили, необходимо соблюдать указания по технике безопасности.Во избежание опасности возгорания и поражения электрическим током перед первым включением электрических устройств, питающихся от

Правила и меры безопасности при техническом обслуживании

Правила и меры безопасности при техническом обслуживании Все операции по техническому обслуживанию нужно проводить в специально отведенных для этих целей местах, оборудованных и обозначенных.Места должны соответствовать технике безопасности по обеспечению

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛОПОТРЕБЛЯЮЩИХ УСТАНОВОК И ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛОПОТРЕБЛЯЮЩИХ УСТАНОВОК И ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ СОГЛАСОВАНЫ Советом Федерации независимых профсоюзов России 06.05.1992 г. письмом № 105/78УТВЕРЖДЕНЫ начальником Госэнергонадзора 07.05.1992 г.ПРАВИЛА ТЕХНИКИ

8.2. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

8.2. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ При производстве строительных работ значительная доля несчастных случаев приходится на земляные работы. Основные причины травматизма:отсутствие или недостаточное крепление грунта;превышение критической высоты

8.3. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МОНТАЖНЫХ РАБОТ

8.3. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МОНТАЖНЫХ РАБОТ При монтаже опор и фундаментов опор монтажная площадка принимается по акту организации, производящей монтаж. При приемке проверяют:состояние и соответствие подъездных путей;наличие наружных и подземных

8.4. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В ОХРАННОЙ ЗОНЕ ВЛ

8.4. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В ОХРАННОЙ ЗОНЕ ВЛ Для охраны электрических сетей напряжением до 1000 В устанавливаются охранные зоны вдоль воздушных линий электропередачи (за исключением ответвлений к вводам в здания) в виде участка земли, ограниченного параллельными

8.5. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН, ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И РУЧНОГО ИНСТРУМЕНТА

8.5. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН, ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И РУЧНОГО ИНСТРУМЕНТА Машины, оборудование и механизированный инструмент, находящиеся на балансе в строительно-монтажных организациях, должны иметь паспорта и инвентарные номера, по

Статья 63 Первичные меры пожарной безопасности

Раздел II ТРЕБОВАНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ, СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОСЕЛЕНИЙ И ГОРОДСКИХ ОКРУГОВ

Раздел III ТРЕБОВАНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ, СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ И СТРОЕНИЙ

1.10. Рекомендации по безопасности информации, передаваемой через сети Wi-Fi

1.10. Рекомендации по безопасности информации, передаваемой через сети Wi-Fi Внимание, важно! Центральной частью любого Wi-Fi-оборудования является так называемая точка доступа, или маршрутизатор (Router). И чтобы собрать все эти продукты воедино, производители Wi-Fi-оборудования

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector