юл. опыт ЭКСПЛУАТАЦИИ СОЛНЕЧНО-ТОПЛИВНЫХ И СОЛНЕЧНО-ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОТЕЛЬНЫХ

В настоящее время научно-исследовательские организации Госком-• архитектуры располагают значительными результатами натурных исследований и опытной эксплуатации солнечно-топливных и солнечно-электрических котельных. Это - результаты КиевЗНИИЭП по солнечно-топливной котельной птицефабрики "Южная" Крымской обл. и солнечно-электрической молочно-товарной фермы в Золотоношском районе Черкасской обл.; результаты ЦНИИЭП инженерного оборудования по котельной 600 квартала Ашхабада и ТашЗНИИЭП по солнечно-топливной котельной в г. Нариманов Узбекской ССР.

Последний из перечисленных объектов имеет следующие параметры: КПД использования солнечной энергии - 0,62; годовая экономия топлива котельной - 100,7 т усл. топл /год; продолжительность сезона работы солнечной приставки - 196 дн/год; годовая выработка теплоты приставкой - 2071,9 Дж/год; сезонный коэффициент замещения топлива солнечной энергией - 0,112; себестоимость вырабатываемой солнечной приставкой теплоты - 6,6 руб/ГДж; экономия топлива на 1 м^ солнечного коллектора- 111 кг усл. топл./год.

По сравнению с системами солнечного горячего водоснабжения без догревателей в обследованной солнечной приставке КПД увеличен более чем в 2 раза, продолжительность сезона эксплуатации -в 1,5 раза, а ежесуточная продолжительность работы солнечно-тепло-приемного контура - в 1,2 раза. Причиной резкого улучшения показателей явилось снижение рабочей температуры теплоприемного контура при использовании солнечной приставки для нагрева наиболее холодной воды.

Значения приведенных показателей свидетельствуют о высокой эффективности солнечной приставки, превышающей эффективность

систем-аналогов. Это подтверждает правильность выбора принципиальной схемы солнечно-топливной выработки теплоты (предварительный нагрев подпиточной воды до 30 ... 40 °С в солнечной приставке, догрев до 60 Ос - в котлах) и большинства технических решений, которые рекомендуются к дальнейшему применению.

Существенное повышение эффективности солнечных приставок к котельным может быть достигнуто при переводе солнечного коллектора в термонейтральный режим работы, при котором отсутствуют потери тепла в окружающую среду. Коэффициент полезного действия возрастает при этом в 1,5 раза, капитальные затраты снижаются в 2,5 раза, себестоимость выработки 1 ГДж теплоты солнечной приставкой сокращается с 6,6 до 1,8 руб.

Термонейтральные приставки - перспективное направление развития солнечно-топливных систем. Как показали результаты всех испытаний, солнечно-топливный нагрев воды, обеспечивающий высокую эффективность и эксплуатационную надежность горячего водоснабжения потребителей, - наиболее перспективное направление использования солнечной энергии для теплоснабжения.

Результаты испытаний позволяют рекомендовать широкое применение в южных районах СССР солнечных приставок ко всем существующим и вновь проектируемым котельным, работающим в теплый период года на нужды горячего водоснабжения. При этом не играет существенной роли ни мощность котельных, ни их назначение (коммунальное или производственное). Мощность солнечных приставок может составлять 5 ... 30 % мощности котельных, а в среднем - порядка 15 %; во всех случаях каждые 1000 м^ солнечных коллекторов обеспечивают экономию НО... 150 т усл. топл /год.

10.3. ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЖИЛЫХ домов С СИСТЕМАМИ СОЛНЕЧНОГО ОТОПЛЕШШ

В настоящее время в стране построено и испытано около 10 малоэтажных одно- и двухквартирных жилых домов с активными системами солнечного отопления и один 4-этажный 32-квартирный жилой дом в Чирчике (Узбекская ССР).

Разработанные и испытанные ТбилЗНИИЭП системы солнечного воздушного отопления, ТашЗНИИЭП - системы с термосифонной циркуляцией и перевернутой тепловой трубой, КиевЗНИИЭП - описанные выше солнечно-теплонасосная система и с многосуточным водяным аккумулятором не позволили пока ни одну из них рекомендовать для повторного применения, не говоря уже о типовом проектировании подобных систем.

Так, в СТНУ жилого дома с. Букурия в зимний период солнечные водонагреватели в ясные дни обеспечивали подъем температуры в баке-аккумуляторе до уровня, достаточного для работы теплового насоса (15 ... 20 ос). Максимальная температура антифриза на выходе из коллекторов достигла 70 ос, среднесуточная теплопроизводительность - 40 кВт -ч/сут [0,6 кВт •ч/(м2-сут)], а коэффициент полезного действия коллекторов - 0,22 ... 0,28. Работа теплонасосной установки в составе системы отопления оказалась малоэффективной из-за низкого коэффициента преобразования ( Т = 1,5), вызываемого термодинамическим несовершенством всего состава оборудования серийного холодильного компрессорно-конденсаторного агрегата АК-6, использу-

емого в качестве теплонасосного оборудования*. В связи с этим, а также учитывая, что экспериментальные исследования и более мощных теплонасосных установок, выполненные ВНИИПИЭнергопром (Симферополь), в которых в качестве тепловых насосов использовали холодильные машны, не дали положительных результатов. Использование для типового проекта опыта этого экспериментального исследования оказалось нецелесообразным.

Значительный опыт разработки и исследований систем солнечного теплоснабжения малоэтажных жилых домов накоплен в Институте высоких температур АН СССР [4]. Первый из таких домов был построен в пос. Марцеван Армянской ССР в 1981 г.

Дом оборудован солнечной установкой с площадью солнечных коллекторов 32,4 м^, системами аккумулирования теплоты, контрольно-измерительными приборами и автоматикой для экспериментальных исследований. Солнечная установка обеспечивает экономию до 3 т усл. топл /год. За счет солнечной энергии покрывается 50 ... 55 % годовых теплопотребностей дома. Сметная стоимость дома -35,6 тыс. руб., в том числе стоимость солнечной установки -5,5 тыс. руб.

Экспериментальные жилые дома с гелиосистемами, построенные по разработкам ИВТ АН СССР в Дагестанской ССР, в том числе на экспериментальном научном полигоне "Солнце" под Махачкалой, позволили проверить в натурных условиях работу солнечных установок в целом ряде жилых домов различных серий, отличаюпдахся архитектурно-- планировочными и гелиотехническими решениями. Натурные исследования подтвердили работоспособность принятых вариантов. Коэффициент замещения топлива находился в пределах 40 ... 60 % по системам горячего водоснабжения. Однако стадию опытной эксплуатации ни одна из систем пока не прошла и к массовому строительству не рекомендована.

Работы по солнечному теплоснабжению должны быть продолжены на стадии НИОКР путем разработки и совершенствования солнечных коллекторов и другого используемого оборудования, улучшения теплозащитных характеристик и объемно-планировочных решений зданий, оборудуемых такими системами, и целым рядом других необходимых мероприятий.

*С1ендовые испытания подобной установки, проведенные с заменой Ш2 на ШЫ, показали несколько лучшие результаты ( f - 2,5), однако при этом повьш1ение температуры конденсации сопровождается снижением теплопроизводительности агрегата, что не позволило рекомендовать и это решение.

Литература

1.Константиновский Ю.А. и др. Исследование солнечной энергии для теплоснабжения зданий / Под ред. Э.В. Сарнацкого. - Киев: Будивельник, 1985.

2.Коррозия под действием теплоносителей, хладагентов и рабочих тел. Справ, руководство. - Л.: Химия, 1988. - 362 с.

3.Нормативные численности рабочих, занятых обслуживанием котельных и тепповых сетей.-М., 1983.

4.Энергоактивные здания / Под ред. Э.В. Сарнацкого, Н.П. Селиванова. - М.: Стройиздат, 1988. - 376 с.

■Глава 11. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭВМ ПРИ ПЮЕКТИЮВАНИИ И РАСЧЕТЕ СИСТЕМ СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

11.1. ОПИСАНИЕ ПАКЕТА ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ САПР СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Нарастающие темпы внедрения систем солнечного теплоснабжения и, следовательно, резкое увеличение объема проектных работ показывают, что проектирование ССТ "вручную" не успевает за плановыми заданиями по их внедрению. С целью выведения проектных решений ССТ на более высокий качественный уровень и для ускорения темпов проектирования ППОСпецгелиотепломонтаж"совместно с институтом ГрузНИИЭГС и другими заинтересованными организациями разработали автоматизированную систему проектирования солнечного теплоснабжения (САПР СТ).

Пакет прикладных программ (ППП) САПР СТ предназначен для оптимального синтеза и проектирования систем солнечного теплоснабжения. Данный пакет разработан на языке БЕЙСИК операционной системы ms dos, что позволяет использовать его на персональных компьютерах любого типа, программное обеспечение которых включает отмеченную систему, а конфигурация компьютера - средства графического отображения информации. К числу таких компьютеров относятся: зарубежные - i вм рс, apell, oiiveti и др.; отечественные -ЕС 1841, Искра-1030 модели 11, Ш, 1У.

ППП САПР СТ представляет комплекс программ, реализующих методы схемно-структурной и схемно-параметрической оптимизации, гидравлического и теплотехнического расчета ССТ, формирования и Корректировки баз данных. Пакет построен по модульному принципу, унифицирован по всем исходным, рабочим и результруюдим массивам данных и является открытым, т.е. после унификации и согласования

Ifк: <

11115

3 "> £ о 1 с « " ■« «с

2 i

g t3

I i S

I § s

"входа" и "выхода" к нему может быть подключен любой новый модуль, расширяющий возможности пакета. Под модулем понимается отдельная программа или совокупность программ (подпрограмм), имеющих относительно самостоятельное значение и допускаюпщх их автономное использование для решения частных задач.

Функционально ППП разбит на 5 модулей {рис. 11.1): информационные блоки, вычислительные модули, модули отображения графической информации, сервисные и управляюцще блоки.

Информационные блоки выполняют ввод данных, их контроль, переработку, изменение, упорядочение, формирование и корректировку данных, а также обработку и выдачу технической документации (текстовой).

Вычислительные модули содержат библиотеку основных программ, реализующих различные стадии вычислительных процессов при проектировании ССТ, включая гидравлический и теплотехнический расчет, оптимизацию параметров и конфигурации, технико-экономические расчеты, а также расчеты опор и металлоконструкций.

Модули отображения графической информации содержат программы формирования графической части проектов ССТ с первоначальным выводом результатов на экран графического дисплея и последующим отображением показаний экрана на печатающем устройстве. Блок отображения включает программы построения плана размещения укрупненных элементов ССТ в пределах заданного участка; схемы компоновки блоков коллекторов в секциях (в плане и аксонометрии); схемы компоновки солнечных коллекторов в блоке (в плане и аксонометрии); схемы монтажа металлоконструкций и опор, схемы обвязки трубопроводов; схемы монтажа электрооборудования.

Управляющие блоки осуществляют взаимодействие отдельных программ в диалоговом процессе проектирования ССТ, включая схемно-структурную оптимизацию ССТ и схемно-параметрическую оптимизацию ССТ. Каждый из управляющих блоков обеспечивает реализацию того или иного общего алгоритма оптимального проектирования ССТ.

Сервисные блоки осуществляют хранение и обновление основных массивов исходных данных и промежуточных результатов: запись их на внешние носители информации и списывание оттуда (в случае прерывания счета), выдачу на экран сигнальной информации, а также выдачу на печать промежуточных и окончательных результатов в виде таблиц.

Как уже отмечалось, ППП САПР СТ является открытой системой, постоянно пополняемой новыми программными модулями. В настоящее время пакет содержит 10 программ (порядка 3000 операторов), занимая 360 Кбайт внешней памяти ЭВМ.