ками получения тепловой и электрической энергии являются фокусирующие солнечные коллекторы (с концентраторами солнечных лучей), а также котел-утилизатор, сжигающий твердые бытовые отходы. Для аварийного тепло- и хладоснабжения установлены газовые котлы.

Таким образом, основные особенности энергоснабжения комплекса фирмы "Риди Крик" заключаются в следующем:

применение в одной энергетической системе различных термодинамических циклов (газотурбинного, паротурбинного, трансформации энергии в абсорбционной машине);

последовательное использование энергии по мере снижения ее потенциала в различных установках (отходящих газов после турбины - в котле-утилизаторе; пара, после турбины - в абсорбционной холодильной машине; горячей воды, после конденсатора абсорбционной машины - в системах горячего водоснабжения);

использование двух видов возобновляемых источников энергии (солнечной и выделяющейся при сжигании бытового мусора) для целей как тепло-, так и электроснабжения;

наличие аварийных (дублирующих) мощностей.

Одним из приоритетных направлений государственной программы научно-технического прогресса в энергетике является "Создание и внедрение технологий и технических средств, обеспечивающих широкомасштабный вклад нетрадиционных водообновляемых источников энергии в энергетический баланс страны" [2].

Это направление предусматривает 10-кратное увеличение объема использования нетрадиционных источников в период с 1990 по 2010 г. с замещением 50... 60 млн т усл. топл., в том числе при использовании:

геотермальной энергии с экономией до 12 млн т усл. топл. в 2010 г., которая будет получена путем сооружения геотермальных электро- станций на парогидротермах вулканического пояса и геотермальных станций теплоснабжения на Кавказе, в Карпатах и Восточной Сибири;

солнечной энергии с экономией до 10 млн т усл. топл. в 2010 г. для целей тепло- и электроснабжения при вытеснении котельных на органическом топливе, дизель- генераторов и других топливных установок в районах южнее 45-й параллели;

ветровой энергетики с экономией до 10 млн т усл. топл. за счет автономных ветровых электростанций при вытеснении органического топлива;

биомассы с экономией до 12 млн т усл. топл. при создании установок тепловой мощностью 10 ГВт.

U. СОСТОЯНИЕ, ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗРАБОТКИ И ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМ СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

По оценкам ученых годовое поступление солнечной энергии на Землю в 50 тыс. раз превышает энергопотребление человечеством. Этот источник практически неистощим, а методы преобразования солнечной энергии основаны на экологически чистых процессах. Солнечная энергия в настоящее время уже используется для отопления и охлаждения зданий, тепловой обработки железобетонных конструкций, сушки фруктов и овощей, подогрева воды, питания рефрижераторов, производства электрической энергии в космосе и на земле.

Разработкой и внедрением систем солнечного теплоснабжения в нашей стране занимается ряд научно-исследовательских, проектных, производственных организаций, принадлежащих различным м^IHиcтep-ствам и ведомствам. Это - Энергетический институт им. Кржижановского (ЭНИН), КиевЗНИИЭП, ТашЗНИИЭП, ТбилЗНИИЭП, ЦНИИЭП инженерного оборудования, Институт высоких температур АН СССР, НПО "Солнце" АН Туркменской ССР, Физико-технический институт АН Узбекской ССР, Институт ВНИИКТЭП Госплана СССР, ВНИПИТепло-проект, ВНИИГС, ППО "Спецгелиотепломонтаж", СО "Сантехмонтаж" Минмонтажспецстроя СССР и др.,^

Проведенный этими организациями комплекс работ, направленный на использование солнечной энергии, обеспечил необходимые условия, позволяющие перейти от строительства экспериментальных объектов к массовому применению гелиоустановок в системах тепло-и хладоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий.

Так, ЭНИН разработал ряд конструкций солнечных коллекторов и селективных покрытий поглощающих элементов. Институтом КиевЗНИИЭП созданы основы нормативной базы применения гелиоустановок, разработаны типовые и экспериментальные проекты, ведется совместно с промышленностью работа по созданию нового и повышению качества выпускаемого гелиооборудования. ЦНИИЭП инженерного оборудования разработана техническая документация и начато внедрение солнечно-топливных котельных, обеспечивающих покрытие нагрузок отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. Физико-техническим институтом АН Узбекской ССР, КиевЗНИИЭПом и рядом других организаций проведен комплекс работ по созданию пассивных систем солнечного теплоснабжения, которые основаны на применении архитектурных и конструктивных решений, повышающих степень использования солнечной радиации без применения специального гелиотехнического оборудования.

Наряду с разработкой и внедрением автономных гелиосистем УзНИИЭП градостроительства. Ташкентским политехническим инсти-

тутом и другими организациями выполнены работы в области создания систем централизованного солнечного тепло- и хладоснабжения. Особенность указанных централизованных систем заключается: в комплексном решении вопросов тепло- и хладоснабжения и городской застройки; создании крупных гелиоструктур (гелиополей), расположенных над транспортными магистралями на крутых склонах гор и других территориях, которые не могут быть использованы для размещения зданий и сооружений; использование энергии Солнца для кондиционирования воздуха путем ее преобразования в групповых тепло- и хладопунктах, оснащенных абсорбционными машинами; повышении эффективности работы ТЭЦ, за счет рационального сочетания различных термодинамических циклов (см. выше 1.2) и нетрадиционных источников энергии.

Минмонтажспецстрой СССР начиная с 1984 г. развивает работы по изготовлению и монтажу систем солнечного теплоснабжения. В 1988 г. объем работ по монтажу солнечных коллекторов достиг 30 тыс. м^/год.

Наибольший объем работ (до 80 %) приходится на долю Грузинской ССР, где в 1984 г. быйо создано управление Спецгелиотепломонтаж, преобразованное в 1988 г. в проектно-производственное объединение. Это объединение выполняет комплекс работ по проектированию, изготовлению, монтажу и сервисному обслуживанию систем солнечного теплоснабжения. За период 1984 ... 1988 гг. введено в эксплуатацию полее 200 гелиосистем, предназначенных в основном для горячего водоснабжения объектов сезонного функционирования (пансионаты, базы отдыха и туризма, пионерские лагеря), а также объектов агропромышленного комплекса (молочные фермы и т.п.) в Грузии, соседних республиках Закавказья, Крыму и Краснодарском крае. Кроме того, ППО "Спецгелиотепломонтаж" разработаны, изготавливаются серийно и продаются населению гелиоустановки площадью 4 ... 8 м^ для горячего водоснабжения индивидуальных домов. Объединением разработаны и внедряются также системы с использованием тепловых насосов для отопления зданий. Созданы оригинальные конструкции гелиосушилок для овощей и фруктов, которые охотно приобретает население Грузинской ССР.

В Киргизской ССР и Узбекской ССР также создаются специализированные предприятия, ориентированные в основном на выполнение работ по монтажу автономных систем солнечного горячего водоснабжения. Так, в 1988 г. трестом Киргизсантехмонтаж смонтировано около Ю^шс. м^ гелиоколлекторов. Вместе с тем объем вводимых мощностей систем солнечного теплоснабжения в республиках Средней Азии еще очень мал, что не позволяет даже близко подойти к контрольным показателям задания на 1990 г., составляющим 2 млн 250 тыс. м^ солнечных коллекторов.

Рис 1Л. Одноконтурная схема солнечного водонагревателя с естественней циркулзщией

1 — солнечный коллектор; 2 — бак-аккумулятор; 3 - горячая вода к потребителю; 4 - холодная вода из водопроводной сети

Институтом ВНИПИТеплопроект разработана и внедрена новая технология тепловой обработки сборного железобетона с применением солнечной энергии. Уже выпущено более 1 млн м^ изделий и конструкций на гелиополигонах южных районов страны. Опыт показывает, что наибольший экономический эффект достигается при использовании солнечных коллекторов для тепловой обработки железобетонных конструкций в заводских условиях.

С конца 70-х г. трест Союзстекломонтаж совместно с научно-исследовательскими организациями создает и внедряет фотореакторы из стеклянных труб для выращивания микроводорослей с использованием солнечной энергии. Опытно-промышленные установки для выращивания хлорел.чы, действующие с применением солнечной энергии, успешно эксплуатируются с 1980 г. на опытной станции в Ашхабаде, в ряде колхозов и совхозов Ташкентской области, в районе Тбилиси и др.

Основные направления развития и использования солнечной энергии для целей теплоснабжения в нашей стране, планируемые на 15... 20 лет, сводятся к следующему.

Ожидается, что наиболее широкое распространение получат системы горячего водоснабжения объектов сезонного функционирования (пансионаты, базы отдыха и туризма, пионерские лагеря, душевые установки пляжей), а также индивидуальных жилых домов и строений коллективных садоводческих товариществ. Такие установки [рис. 1.2) могут быть охарактеризованы как одноконтурные (вода, нагретая в солнечном коллекторе, поступает непосредственно к потребителю через бак-аккумулятор), с естественной циркуляцией теплоносителя (термосифонная система), без дублирующего (пикового) источника энергии. Отличительной особенностью системы является простота ее конструктивного исполнения. Предполагается, что совершенствова-

I

ние подобных систем пойдет в первую очередь по пути создания высокоэффективных солнечных коллекторов, отличающихся малой материалоемкостью и высокими оптико-теплотехническими показателями. Такого рода системы наряду с использованием в капитальном строительстве будут реализовываться как товары народного потребления.

JiInpoKoeПрименение должны получить пассивные системы солнечного отопления (см. гл. 5), которые основаны на применении архитектурных и конструктивных решений, повышающих степень использования солнечной радиации и (или) снижающих тепловые потери зданий без применения специального гелиотехнического оборудования. Учитывая климатические условия нашей страны, пассивные системы отопления, как правило, будут сооружаться с дублирующим источником энергии - электротепловым аккумулятором, теплонасосной установкой, а также с обычной системой водяного или воздушного отопления. К категории пассивных солнечных систем можно отнести здания, оборудованные обычными водяными системами отопления с пофасадным автоматическим регулированием расхода тепла. Учет с помощью автоматических регуляторов тепла, вносимого в здания с солнечной радиацией, позволяет, как показал опыт, существенно снизить общий объем теплопотребления зданий.

Одновременно с пассивными будут применяться активные системы теплоснабжения здания (отопление и горячее водоснабжение), т.е. системы, содержащие специальное гелиотехническое оборудование. Представленная на рис. 1.3 система может быть охарактеризована как двухконтурная: тепло, отводимое от солнечного коллектора промежуточным теплоносителем, передается в поверхностном теплообменнике нагреваемой воде, поступающей непосредственно к потребителю.

В качестве промежуточного теплоносителя используется антифриз. Особенностями системы является также искусственная циркуляция теплоносителя как в первом, так и во втором контуре и наличие дублирующего источника энергии.

Применяя вариант системы, показанный на рис. 1.4, возможно использование солнечной энергии не только для целей отопления, но и охлаждения (кондиционирования) воздуха в помещениях. Для термотрансформации энергии применена компрессионная установка с электроприводом, работающая зимой в режиме теплового насоса, а летом - в режиме холодильной машины. Теплоносителем как в контуре гелиоколлектора, так и для непосредственного нагрева либо охлаждения помещений служит воздух.

Большие перспективы имеет использование солнечной энергии в сельском хозяйстве (растениеводство в закрытом грунте, выращивание микроводорослей, сушка овощей, фруктов и других сельскохозяйст-

Рис и. Двухконтурная схема солнечного тешюсвабжевия

1 — солнечный коллектор; 2 — бак-аккумулятор; 3 — дополнительный нагреватель; 4 система горячето водоснабжения; 5 — система отопления; 6 — подпитка

ю

Рис 1.4. Схема системы отопления и охлаждения ва основе комбинщхюаввого использования солнечной эн^гин и тетювого насоса

1 - солнечный коллектор; 2 - бак-аккумулятор; 3 - вентиляторы; 4 - компрессор; 5 -испаритель; 6 - конденсатор; 7 - редуктор; 8 - ввод наружного воздуха; 9 - ввод воздуха из помещения; 10 — выход воздуха в помещение; И — сброс воздуха

венных продуктов, опреснение воды для водопоя скота, теплоснабжение животноводческих помещений и т.д.). В строительной индустрии основным направлением использования тепла Солнца является тепловая обработка железобетонных изделий.

Таким образом, развитие систем солнечного тепло- и хладоснабжения является перспективным. Оно позволит сэкономить большое количество органического топлива, улучшить экологическую ситуацию, особенно в южных районах нашей страны.