Рис Ш. Принципиальвая схема УСГВ детспнО сада в г. Одессе

дня (700 ... 800 Вт/м^ средняя температура воды в аккумуляторах повысилась с 26 до 38,5 ^С; на следующий день - с 36 до 46 °С; на третий день догрев с расходом 2400 кг/ч по циркуляционному контуру позволил достичь температуры в верхнем и нижнем баке соответственно 58,1 и 47,2 ^С. Учитывая сравнительно медленный нагрев воды в баках-аккумуляторах, в дальнейшем обычно проводили it наполнение баков с одновременным нагревом воды, что позволяло М нагреть воду в баках до необходимой температуры за один день.

Для исследования влияния соотношения расходов на эффективность работы промежуточных теплообменников был искусственно создан режим равномерного водоразбора около 3000 кг/ч (рис. W.3, а). Как следует из графика, при начальной температуре воды в верхнем баке-аккумуляторе 39 °С к концу дня она достигала 45,8°С. Показано, что при равномерном водоразборе с постоянным соотношением расходов теплоносителей в циркуляционном и водоподогревательном контурах можно достичь наиболее эффективной работы промежуточного скоростного теплообменника.

Результаты исследования работы гелиосистемы в режиме реального водоразбора с одновременным нагревом воды представлены на рис. 10.3, 6. Из графика следует, что температурный перепад по гелио-контуру с расходом 2640 кг/ч за весь период с 11 до 18 ч не имел стабильного значения ввиду неравномерности водопотребления и поступления солнечной радиации. Максимальная температура теплоносителя по гелиоконтуру достигала более 58 ^С. Несовпадение режима разбора горячей воды во времени с поступлением теплоты от солнечной радиации отрицательно отражается на эффективности работы промежуточного теплообменника и приводит к сравнительно низкому коэффициенту полезного использования теплоты.

В целом строительство и опытная эксплуатация гелиосистем горячего водоснабжения в Херсоне и Одессе позволили сделать следующие выводы, учтенные при разработке типовых проектов УСГВ:

при разработке технических решений гелиосистем заложены принципиально правильные положения, базирующиеся на данных отечественного и зарубежного опыта. Совпадение натурных и расчетных параметров систем свидетельствует о правильности расчетных методов, лежащих в основе проектирования;

исследования работы установок в режиме разогрева и аккумуляции тепла показали, что при обычных условиях в течение двух-трех дней работы УСГВ может войти в рабочее состояние. Ускорить этот процесс можно при постепенном заполнении контура горячего водоснабжения с одновременным нагревом воды в нем. Исследования позволили

а) Т.с

■60 55

■50

W Z5

б)

],Вт/м^ Т,С

4^,-29% 1.Вт1м\

10 II 12 13 W 15 16 П Ч 10 II 12 13 « 15 16 17 V

Рм. 10.3. Результаты исследовавий УСГВ детского сада в идеальном (в) и реальном (б) режимах водоразбора

/ - расходы теплоносителя; II - расходы горячей воды

I - Tgj^; 2 - Tgyjj; 3 - Tg [1]; 4 - Tg [2]; 5 - падающая радиация

наметить возможные варианты совершенствования схемы с целью более продолжительного времени ее работы в течение солнечного дня;

исследование характеристик установок солнечного горячего водо-, снабжения в режиме раздачи воды с одновременным нагревом позволили определить параметры системы в рабочем режиме, выявить ее отдельные недостатки в части баков-аккумуляторов, теплообменных поверхностей и наметить пути совершенствования схем горячего водоснабжения аналогичных зданий (дифференциальное изменение Расходов, изменение схемы управления, дополнение технологической схемы).

УСГВ 5-этажного 50-квартирного жилого дома в Очакове была

пущена в эксплуатацию в 1984 г. в ручном режиме, а в 1986 г. отлажена система автоматического управления. В период эксплуатации в апреле-мае 1986 г. было обнаружено нестабльное отключение насосов гелиоконтура в автоматическом режиме. Анализ выявил необходимость выполнения перекоммутации экранирующих и информационных кабелей датчиков температуры регулятора температуры ТЭ6ПЗ для увеличения стабильности работы установки в автоматическом режиме.

В июле 1986 г. из 528 солнечных водонагревателей, установленных на гелиосистеме в Очакове, 28 имели протечки вследствие коррозии канала. Коррозия носила питинговый характер и поражала второй снизу канал десятиканальных стальных радиаторов чаще всего с тыльной стороны. Это может быть объяснено тем, что этот канал является самым нижним среди параллельных каналов с малой скоростью течения, а негерметичность и конструктивные недостатки коллекторов приводят к тому, что попадающая под днище вода застаивается и способствует поверхностной коррозии с наружной стороны всей нижней части радиаторов, в первую очередь выступаюпдах стенок каналов.

Таким образом, эти два процесса "идут навстречу" друг другу, ускоряя выход коллектора из строя. Подтверждением тому является факт, что качественно изготовленные коллекторы, в которых практически отсутствует затекание, не выходят из строя, а коррозии подвергаются в первую очередь плохо собранные.

На экспериментальной гелиосистеме в Очакове была отработана и опробована методика ремонта коллекторов с помоцц>ю клея, выпускаемого опытным производством Института химии высокомолекулярных соединений АН УССР по ТУ 88 УССР 193040- 82.

Клей - конструкционный водостойкий холодного отверждения "Спрут-4У" трехкомпонентный (основа, модифицирующая добавка и инициатор). Жизнеспособность - 60 мин, время отверждения 60 ... 120 мин, разрушающее напряжение при обрыве через сутки 140 кг/см .

Были опробованы варианты с установкой металлической накладки на свищ и без накладок, с опорожнением и без опорожнения коллектора. Выполненные работы показали, что точечные свищи (диаметром до 0,5 мм) можно на опорожненном коллекторе покрывать клеем без накладки и через сутки заполнять систему водой. Свищи большого диаметра необходимо закрывать накладкой, но при этом ремонт можно выполнять на "мокром" коллекторе, не опорожняя его и не выключая систему. При этом необходима только зачистка от ржавчины и краски в месте накладки (необходимости в обезжиривании нет). При ремонте под давлением особо больших свищей (более 3 ... 5 мм) были случаи,

когда через сутки вода "прокапывала" через накладку. Эти накладки euie раз обмазывали клеем, что позволяло полностью устранить протечки.

До конца октября 1986 г., когда была выключена система, ни один из отремонтированных коллекторов не вышел из строя. Для предотвращения дальнейших возможных отказов в октябре 1986 г. были проведены работы по ремонту и восстановлению коллекторов - заменены покоробившиеся днища из древесно-волокнистых плит на алюминиевые листы, восстановлено, где необходимо, остекление и теплоизоляция, укреплены стягивающие полосой днИща. Выполненный комплекс мероприятий позволил улучшить технические и эстетические качества системы. Дальнейшие наблюдения позволят связать эти работы с коррозионной стойкостью коллекторов.

Следует отметить, что по наблюдениям КиевЗНИИЭПа срок службы стальных коллекторов в качестве поглотителей солнечных коллекторов варьируется в чрезвычайно широких пределах и зависит от большого числа факторов. Так, первая из пущенных в эксплуатацию УСГВ со стальными коллекторами пансионата "Горный" (1978 г., п. Рыбачье, Крымская обл.) эксплуатировалась 6 лет ( с ежегодным опорожнением) до выхода из строя одного коллектора; затем этот процесс принял лавинообразный характер и к 1988 г. - более 50 % коллекторов вышли из строя.

Коллекторы на солнечно-топливной котельной птицефабрике "Южная" не отработали и двух сезонов до выхода из строя первых 10 шт. В связи с этим следует отметить, что,несмотря на принятый еще более 10 лет назад в стране курс на использование стальных коллекторов, работы по их коррозионной защите, а тем более по созданию специальных антифризов с ингибиторными свойствами развернуты не были. Отсутствие серийного выпуска нетоксичных антифризов снижает в среднем на 25 ... 30 % годовую выработку теплоты УСГВ и принуждает опорожнять коллекторы. Это способствует ускорению процессов Коррозии, особенно в переходные месяцы, когда заполнений и опорожнений может быть несколько из-за краткосрочных заморозков. Здесь нельзя не отметить, что УСГВ представляет собой "идеальный" объект для развития процесса коррозии. До настоящего времени такие установки чаще всего устраиваются при отсутствии других источников тепла, а следовательно, почти всегда лишены установок водоподго-товки. Уровень рабочих температур в установках соответствует или близко к 60 ... 70 °С, при котором скорость коррозии, вызываемой Кислородной деполяризацией в открытых системах, максимальна, а скорость коррозии в зависимости от рн резко растет с ростом темпера-УР [2], а также сильно зависит и от самого значения рН. На скорость •коррозии влияет также и скорость движения воды, причем в диапазоне

используемых скоростей (v < 1,5 м/с) усиление коррозии происходит с ростом скорости движения воды. Есть еще целый ряд влияющих факторов.

Перечисленные проблемы, подтвержденные низкой долговечностью выпускаемых ныне серийно солнечных коллекторов Братского завода отопительного оборудования, свидетельствуют о нецелесообразности дальнейшего использования стальных штампосварных панелей в качестве абсорберов без проведения дополнительных мероприятий по их защите.

Еще одним фактором, четко определенным в результате опытной эксплуатации, является непригодность существующего теплообмен-ного оборудования для использования УСГВ. Применяемые в системах солнечного теплоснабжения (ССТ) пароводяные и водоводяные подогреватели-теплообменники не оптимальны, так как они рассчитаны на температурные напоры и соотношения расходов греющей и нагреваемой сред, существенна отличающиеся от имеющих место в ССТ. По оценкам КиевЗНИИЭП это снижает на 10 ... 15 % эффективность установок. Институтом разработана документация для выпуска специальных скоростных и емкостных водонагревателей и баков-аккумуляторов, однако они до настоящего времени не поставлены на производство..

Опыт показал существенную зависимость эффективности и работоспособности установок от уровня и качества их эксплуатации. Эти: факторы способствуют переходу от пообъектных УСГВ к централизованным, сблокированным с теплоэнергетическими установками и системами, который должен сопровождаться организацией сервисного обслуживания, аналогично организуемому на своих строящихся

объектах ППО "Грузспецгелиотепломонтаж" (см. гл. 8).

Важнейшим моментом в эксплуатации УСГВ является определение необходимой численности обслуживающего персонала. Ее, как - правило, определяют по числу единиц ремонтной сложности f3]. КиевЗНИИЭПом разработаны и утверждены в Минжилкомхозе УССР необходимые показатели, позволяющие определять численность обслуживающего персонала на экспериментальных объектах:

Категория ремонтной сложности (число единиц)

Солнечные водонагреватели на базе стальных щтампаванных радиаторов одностекольные .. Теплообменники пароводяные поверхностью нагрева:

0,1

5м2..........................

15 м2.........................

Подогреватели пароводяные поверхностью

нагрева 5 м^.......................

Насосы центробежные с подачей до Юм^/ч, Электродвигатели до 500 В асинхронные с. короткозамкнутым ротором мощностью:

до 0,6 кВт......................

0,6 ... 3 кВт.....................

.3

Обобщая приведенные результаты, а также основываясь на опыте, не нашедшем отражения в данной книге, можно сделать следующие выводы.

Результаты испытаний и эксплуатации дали определенные значения параметров: средний КПД гелиосистем в период эксплуатации находится в пределах 30 ... 45 %; удельная дневная производительность (средняя и максимальная) - 26,8 ... 31,4 МДж/м^; суммарная средняя удельная производительность за сезон - 1,9 ГДж/м^; удельная экономия топлива при использовании гелиосистем - 0,08 ... 0,15 т усл. топл /год.

Все принятые технические решения подтвердили работоспособность систем и после некоторой доработки включены в типовые проекты.

За время проведения работ и в связи с организацией серийного выпуска Коллекторов удельная стоимость их сократилась с 180 ... 200 руб/м^ до 80 ... 100 руб/м^, а в солнечных установках с котельными доведена до 55 ... 75 руб/м^.

Основным резервом улучшения токазателей эффективности систем солнечного горячего водоснабжения является совершенствование оборудования и режимов работы этих систем с помощью автоматизированных систем управления.

При эксплуатации систем, находящихся в ведении местных советов, возникают организационные трудности; вместе с тем подобные системы, находящиеся в ведении предприятий и организаций, эксплуатируются удовлетворительно.

В связи с изложенньпк! следует:

устраивать локальные системы солнечного горячего водоснабжения только на объектах, имеющих собственную службу эксплуатации и не имеющих централизованных источников теплоснабжения;

развивать использование солнечной энергии для горячего водоснабжения объектов массовой застройки и технологических процессов, в первую очередь в сельскохозяйственном производстве, в сочетании с топливными и электроаккумуляционными котельными.