ПРИНЦИПОВІ СХЕМИ Й ОСОБЛИВОСТІ РОБОТИ ОКРЕМИХ СХЕМНИХ РІШЕНЬ СИСТЕМ СОНЯЧНОГО ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ

Б.1 ССГВ виконують з рідинними СК, одно- дво- або багатоконтурні з природною (термосифонною) або примусовою циркуляцією, БА з’єднаний або не з’єднаний із теплообмінником. Найбільш прості в облаштуванні проточні одноконтурні системи (рис. Б.1.а), що містять сонячні водонагрівачі і безнапорні баки-акумулятори.

Б.2 Для підвищення корозійної стійкості і забезпечення можливості роботи з антифризом як теплоносієм в зимовий час системи виконують дво- або багатоконтурними. Принципову схему найпростішої двоконтурної системи з природною циркуляцією теплоносія наведено на рис. Б.1.б.

Недоліками термосифонних систем є їх знижена теплова ефективність, що обумовлено низькою швидкістю руху теплоносія, і відносно мала можлива площа колекторів, що обмежує коло їхнього використання невеликими автономними системами для ГВП котеджів, окремих квартир в багатоквартирних будинках, невеликих підприємств тощо.

В останні роки з'явилися ССТ для котеджів, що містять СК з природною циркуляцією теплоносія, які застосовують влітку для гарячого водопостачання, а взимку як низькотемпературне джерело для системи теплопостачання з ТНУ.

Б.3 У великих системах, як правило, використовують примусову циркуляцію, що підвищує тепловіддачу CК, тому для зменшення тепловтрат необхідно намагатися знизити середню робочу температуру теплоносія, що досягається, у тому числі, максимально низькою температурою теплоносія, який подають в СК. Ця температура значною мірою залежить від схеми приєднання БА. Найбільш простою є схема на рис. Б.1.в, у якій БА наповнюють водою, нагрітою у швидкісному теплообміннику. Ця схема забезпечує охолодження теплоносія до температури близької до водопровідної води. Однак час роботи системи обмежено, тому що з підвищенням температури води в баку підвищується потрібний рівень СР, яку може бути корисно використано. Тому у разі роботи системи з постійною витратою в післяполуденні години температура води в баку обов'язково знижується, а у разі роботи з нагріванням води до заданої температури - робочими можуть бути тільки полуденні години. Встановлення теплообмінника в БА (рис. Б.1.г) знижує тепловтрати устаткування, однак при цьому через низькі коефіцієнти теплообміну збільшується поверхня теплообмінника. Ця схема теж обмежена за часом роботи, але крім того з підвищенням температури в БА підвищується температура теплоносія, що подають в СК.

Б.4 Прагнення інтенсифікувати теплообмін привело до появи схем із проміжним контуром (рис.Б.1.д). Збільшити ефективність схеми можна за рахунок використання явища стратифікації води в акумуляторі. Для посилення цього ефекту сумарна ємність БА розбивається на секції (рис. Б.1.е). У цьому випадку завдяки розходженню температур у секціях, теплоносій у СК подається з більш низькою температурою, ніж у схемах Г и Д, при тій же середній температурі акумульованої води. Крім того, збільшується час корисної роботи, тому що в післяполуденні години СК можуть працювати тільки на секцію з більш низькою температурою, що істотно збільшує теплову віддачу системи. Однак, у зв'язку з ємністю останньої секції, система не може працювати весь світловий день. Установка швидкісного теплообмінника після останньої секції БА (у напрямку руху теплоносія в контурі СК) дозволяє ССГВ працювати протягом усього часу інсоляції (рис. Б.1.ж).

Крім того, необхідна порівняно низька температура на виході з колекторів дозволяє застосовувати в колекторах багатоступінчасту (т.зв. «каскадну») схему підігрівання - спочатку нагрівання у незасклених колекторах (фактично неізольованих поглинальних пластинах) холодної води до температури трохи вище температури зовнішнього повітря і наступне догрівання у колекторах до потрібного рівня.

Б.5 Ще одним напрямком, актуальним для сонячного теплопостачання й енергетики в цілому є використання в ССТ т.зв. "провальної" електроенергії в електричних котельнях або пооб’єктних системах теплопостачання. Перевагою систем теплоакумуляційного електротеплопостачання є високі гігієнічні показники, мала витрата металу за рахунок відмови від теплових мереж і, за умови використання спеціальних опалювальних приладів, без внутрішньобудинкових трубних мереж, простота монтажу при порівняно невеликих капітальних вкладеннях, керованість тепловіддачею. Сполучення цих систем з ССТ дозволяє створити надійну систему теплопостачання як окремих об'єктів так і цілих комплексів з малими витратами первинного палива і високою якістю.

Б.6 Одним з найбільш перспективних серед можливих шляхів створення ССТ цілорічної дії є СТНУ, які за рахунок сполучення СК із ТНУ можуть забезпечити для обох кращі і відповідно більш ефективні режими роботи.

Принципова схема сонячного теплопостачання з тепловим насосом повинна містити дублювальне джерело, акумулятор тепла і систему контролю і розподілу. Теплове навантаження, забезпечуване СТНУ, може бути різним - опалення помешкань, гаряче водопостачання, кондиціонування і підігрівання води в плавальному басейні. При цьому є можливими декілька схем вмикання ТН у ССТ (рис. Б.1. з, и, і). Паралельна схема підключення ТН дає такий самий ефект як і звичайна ТНУ, яку використовують як дублер в системі опалення. Послідовна схема підключення ТН до сонячної установки має перевагу і дозволяє вирішувати ряд технічних і економічних задач, створює можливість роботи СК із теплоносієм більш низької температури, що підвищує ефективність роботи сонячного контуру за рахунок збільшення ккд і забезпечує зменшення площі поверхні СК. За цих умов підвищується ефективність роботи ТН, тому що у випарник подається теплова енергія більш високого потенціалу, що сприяє росту коефіцієнта перетворення.

Рисунок Б.1 – Принципові схеми ССГВ і СТНУ

1 – сонячний колектор; 2 – бак–акумулятор; 3 – циркуляційний насос;

4 – тепловий насос; 5 – проточний теплообмінник; 6 – швидкісний теплообмінник; 7 – ємнісний теплообмінник; 8 – опалювальні прилади

х.в. – холодна вода; г.в. – гаряча вода; В – випарник; К – конденсатор

Застосування ТН у системі теплопостачання дозволяє вилучити або зменшити частку теплової енергії, вироблюваної дублером на органічному паливі і зменшити об’єм БА.

Розміщення акумулятора в ССТ теж може бути різним, що обумовлює роботу ТН на різних параметрах. Розташування БА з боку випарника ТН, між СК і ТН, має деякі переваги: випарник працює в стаціонарному режимі і за більш високого потенціалу тепла, а ТН передає теплову енергію споживачу. Розташування БА з боку конденсатора, між СТНУ і споживачем, зумовлює роботу конденсатора за постійної температури конденсації і накопичення теплової енергії більш високого потенціалу, ніж з боку випарника. Можливою є схема паралельно-послідовного підключення ТН і БА, у цьому разі тепло сонячної енергії направляється в ТН, а потім в БА, а за умови надлишку сонячної енергії - направляється відразу в БА або робочий бак гарячої води. Конкретний вибір залежить від умов роботи і режиму експлуатації системи.

Додаток В

(обов’язковий)

Поиск по сайту: