Новый поворот к Солнцу

calendar_today
2 декабря 0002
query_builder
visibility
1 040
Самые объективные сведения о возможностях использования солнечной энергии для теплоснабжения крайне противоречивы. Любой участок украинской степи размером 20 х 20 км ежегодно принимает на себя такое количество тепловой энергии от Солнца, что ее хватило бы для отопления и горячего водоснабжения всех существующих в Украине зданий. Но этот вполне достоверный оптимистический постулат едва ли вспомнится зимою, когда январскими длинными ночами опускается на землю стужа, и всякие мысли о дневном светиле упираются в вопрос: – И где оно, это Солнце?

Неограниченные ресурсы и ограниченные возможности
Несмотря на то, что солнечной энергии у нас «вдосталь», и она действительно даровая, использовать ее нелегко. Вопреки усилиям многих исследоватеей, наука все еще не предложила сколько-нибудь удовлетворительного способа накопления тепловой энергии на длительный срок, и по этой причине испольование летнего солнечного тепла зимой остается нерешенной проблемой. Что касается зимнего солнца, то извлечение его теплоты при низкой температуре окжающего воздуха сопряжено с больми потерями, да и теплоты этой в наем климате слишком мало для того, чтобы системы отопления могли его эффективно использовать.
Единственным реальным потребитеем солнечного тепла остается система гоячего водоснабжения в теплый период года.
Несмотря на многовековый интерес Человека к Солнцу, выразившийся, в частности, в религиозных представлениях ранних цивилизаций, современная техника извлечения теплоты* из солнечных луей восходит к семидесятым годам проого века, когда были разработаны инженерные методы расчета солнечных колекторов, и сразу после нефтяного кризиса 1973 года во многих странах началось их массовое производство. Первый отечественный солнечный коллектор был разботан в лаборатории инженерного ободования КиевЗНИИЭП в 1977 году, и десятки солнечных систем горячего водоснабжения, оборудованных этими коллекторами, были построены в 80-х годах по нашим проектам.
В 1991 году группе архитекторов и инженеров КиевЗНИИЭП, а также специалистам ЭНИН и других организаций за стротельство базы по использованию солнечной энергии в Алуште была присвоена Премия Совета Министров СССР.
Взрыв солнечной активности инженерной мысли на закате советской власти был обусловлен соответствующими директивами органов управления, и никакого отношения к реальным потребностям экономики в то время не имел. Энергия была дешевой, солнечные установки дорогими, но их строительство финансировалось из бюджета, в то время как затраты на обслуживание вообще не планировались. В реьтате построенные солнечные системы быстро разрушались, а после того, как бюджетный источник иссяк, всякий интеес к солнечным установкам естественным образом пропал.
Последние годы характеризуются практически полным отсутствием спроса на солнечные установки в Украине. Энергия все еще относительно дешева, и, несмотря на то, что многие зарубежные компании и отечественные производители предлагают необходимое для солнечных систем ободование, немногие решаются устанаввать его в своих домах.
Газовый кризис, разразившийся в Укне в 2006 году, обозначил нашу уязвимость, связанную с ненадежностью газоснабжения. Избавить страну от метановой зависимости – это, несомненно, государственная задача, но администрация института постоянно предпринимает попытки начать этот процесс с себя.
Мы первыми в Украине модернизиовали тепловой пункт общественного здания средствами отечественной техники и добились [1] впечатляющих реьтатов.
Мы первыми в Украине вывели из экстации [2] современный газовый котел, отключив его от бесперспективной для Украины системы газоснабжения и присоединив системы отопления двух нах производственных зданий к системе централизованного теплоснабжения.
Мы первыми в Украине сумели исользовать теплоту сточной воды, грунтовых теплообменников и наружного воздуха [3] для теплоснабжения здания общежития аспирантов института.
Теперь новая энергетическая ситуация заставляет нас вновь обратиться к Солнцу.


Рис.1 База по использованию солнечной энергии в Алуште
Несомненным достижением в этой сфере было сооружение в 1988 году по проекту КиевЗНИИЭП базы по использованию солнечной энергии энергетического института (ЭНИН) имени Кржижановского в Алуште. Комекс зданий был решен в виде нескольких обращенных к Солнцу пирамид (рис.1), за стеклянными плоскостями которых скрывались солнечные коллекторы. Здание было оборудовано устройствами, позволяющими использовать солнечную энергию не только для отопления и горячего водоснабжения, но и для подогева воды в плавательном бассейне, а также для искусственного охлаждения помещений в жаркое время года. За образующими необычный фасад солнечными коллекторами спрятались тепловые насосы, аккумуляторы теплоты, абсорбционный бромисто-литиевый термотрансформатор, работающий на солнечной энергии, и другие энергоэффективные устройства.

Солнечная установка в Каланчакской степи
В сухой и пустынной степи, примыкающей к мелководному северному побережью Черного моря, одиноким зеленым оазисом раскинулась база отдыха КиевЗИИЭП «Черномор». Когда-нибудь на этом побережье будет модный европейский курорт, а пока в небольших и уютных деревянных домиках, разбросанных внутоазиса, проводят свой отпуск семьи сотрудников института. Не все известные евопейскому сервису услуги может предложить сегодня отдыхающим эта база отдыха, но с июня 2006 года горячая вода здесь есть. Местные строители построили солнечную установку (рис. 1), выполненную по проекту Центра энергосбережения КиевЗНИИЭП.


Рис. 2 Солнечная установка горячего водоснабжения базы отдыха КиевЗНИИЭП «Черномор» в Каланчакском районе Херсонской области

Отсутствие постоянного технического персонала на базе отдыха и недостаточная надежность системы электроснабжения в этой местности определили необходимость использования естественной циркуяции в контуре «солнечный котел – накотель» (рис.3).
После захода солнца душевая установка останется в рабочем состоянии, потому что при пользовании душем холодная вода из водопровода 3 поступит в нижнюю часть бака и будет вытеснять из его верхней части горячую воду, пока холодная вода не заполнит весь объем бака. Проектом предусмотрен вентиль на трубопроводе, соединяющем нижнюю часть бака 2 с водоподогревателем 1. Предполагалась возможность закрытия вентиля ночью, чтобы воспрепятствовать обратной циркуляции воды, которая может возникнуть в ночное время, если вода, находящаяся в объеме водоподогревателя охладится до темпетуры, достаточной для возникновения реверсивного движения.


1 – Солнечный водонагреватель, 2 – бак-накопитель тепла, 3 – холодный водопровод, 4 – горячий водопровод, 5 – смеситель
Рис. 3 Схема солнечной установки
Под воздействием солнечного излучения температура воды, содержащейся внутри солнечного водоподогревателя 1, повышается, и возникшее при этом гравитационное давление побуждает ее двигаться в верхнюю часть бака-накопителя 2, в то время как холодная вода из нижней части бака вытесняется к водоподогревателю. При водоразборе воды из смесителя 5 к нему по трубопроводу 4 поступает горячая вода, а по трубопроводу 3 – холодная.

Солнечный водоподогреватель выполнен из вплотную прислоненных друг к другу стальных трубопроводов прямоугольного сечения 120х80 мм, покрытых 4-мм оконным стеклом, установленным над трубопроводами с плотно замкнутым воздушным зазором толщиной 3 см. Плоскость водоподогревателя ориентирована к югу с отклонением от меридиана к востоку на 150 и наклонена к горизонту под угом 300. Бак-накопитель выполнен из стальной трубы диаметром 1000 мм. Применение толстостенных труб в качестве греющих элементов и накопителя позвоо отказаться от применения более доогой двухконтурной схемы с теплообменником и насосом.
На рис. 4 представлен фронтальный вид солнечного водоподогревателя. Основные показатели солнечной установки горячего водоснабжения содержатся в таблице.


Рис. 4 Чертеж фронтального вида солнечного водонагревателя

Результаты исследования
В июле 2006 года на солнечном водоподогревателе были проведены тепотехнические испытания. В процессе испытаний с десятиминутным интерваом измерялись температуры воды на входе в солнечный коллектор и на выходе из него, а также температура наружного воздуха. Эти температуры фиксиовались с использованием канадской измерительной техники SmartReader, позволяющей с помощью портативного электронного датчика записывать в теение нужного времени температуры, измеренные с высокой точностью, и пеодически считывать их при помощи специальной компьютерной программы Trend.

Результаты измерений температур, выолненных 19 и 20 июля, представлены на рис. 5.
Предшествующий измерениям день 18 июля был дождливым, вода практически не подогревалась, но и душем в этот день почти никто из отдыхающих не пользовался. К полуночи 18 июля температура в тепоизолированном баке-накопителе оставалась на уровне 400С. Ночь выдалась достаточно холодной для этого времени года, температура наружного воздуха к утру 19 июля опустилась до 14,60С, и после дождливого дня перед восходом солнца температура в трубопроводе горячей воды опустилась до 380С. В 6 часов утра первые солнечные лучи упали на плоскость водоподогревателя, температура воды в нем начала возрастать, и началась естественная циркуляция воды.


Рис. 5 Результаты измерения температур tBX на входе в солнечный водоподогреватель, tГВ на входе в трубопровод горячей воды и tH наружного воздуха в течение двух июльских солнечных дней

Поначалу разность температур в циркуляционном контуре превышала 200С, и этим определялась высокая кратность циркуляции ранним утром. В результате температура в нижней части бака-накотеля начинает возрастать очень бысто, в то время как температура горячей воды до полудня выросла всего на 40С, достигнув значения 42,20С. К этому времени разность температур в контуре сократилась до 3,50С, кратность циркуляции уменьшилась, а температура воды, поступающей в систему горячего водоснабжения начала резко подниматься, достигнув к 15 часам максимального для этого дня значения 49,60С.
После 15 часов солнечные лучи практически минуют плоскость солнечного водоподогревателя, ориентиованного, как уже упоминалось, с отклонением от меридиана на юго-восток, и температура воды в системе нанает понижаться. Начиная с 18 часов, резко понижается температура воды в нижней части бака-накопитея, что свидетельствует об интенсивном приеме душа отдыхающими. Хоодная вода, поступающая в нижнюю часть бака, вытесняет горячую воду к душевым сеткам, но к 21 часу, когда душем уже перестали пользоваться, температура горячей воды остается на уровне 430С.
За ночь температура в баке-накопителе понизилась на 1,50С, правда, было тепло, и температура ночного воздуха не опускалась ниже 200С.
С первыми лучами солнца, поднявегося над горизонтом 20 июля, процессы, наблюдавшиеся накануне, повтось. Но это был уже по-настоящему жаркий день. После полудня столбик термометра перевалил за отметку 330С, и максимальная температура воды в системе солнечного горячего водоснабжения достигла 54,90С, а для отдыхающих, принимавших душ после 9 часов вечера и вплоть до полуночи, подавалась вода с температурой около 460С.
На основании теплотехнических исытаний можно сделать следующие выводы:
1. Солнечная установка горячего водоснабжения базы отдыха КиевЗНИИЭП обеспечивает вполне удовлетворительные для групповой душевой установки температуры горячей воды в теение суток солнечного дня при минимальной измеренной ночной температуре наружного воздуха 140С.
2. Низшая температура горячей воды после суток облачной погоды в июле измерена на уровне 380С.
3. Естественная циркуляция обеспевает нагревание воды в баке-накопителе в полном объеме в течение четыех утренних часов.
4. Благодаря расположению бака-накопителя в самой высокой точке циркуляционного контура явление обтной циркуляции в ночное время приборами не зафиксировано, и предусмотренную проектом задвижку (рис. 3) в последующих проектах с естественной циркуляцией устанавливать не нужно.
5. Средняя разность температур между горячей водой и наружным воздухом находится на уровне 220С. Это позволяет оценить коэффициент полезного действия солнечного водоподогревателя (коэффициент потерь) на уровне 75 – 78%, что свидетельствует о эффективности предусмотренной проектом конструкции и о возможности ее использования в установках, рассчитываемых по принятой в гелиотехнике методике.

Методика определения теплопроизводительности солнечной установки горячего водоснабжения
Тепловая мощность солнечной установки зависит от теплового потока, который несет с собою прямое НВ и рассеянное HD солнечное излучение, падающее на широте __ данной местности на горизонтальную плоскость. Эти данные, заимствованные из климатиеских справочников, [4] приведены в таблице 1.
Удельный тепловой поток, Вт, прямого НВ и рассеянного HD солнечного излучения, падающего на 1 м2 горизонтальной поверхности при безоблачном небе Величина удельного теплового потока q’ , Вт, падающего на 1 м2 наклонной поверхности солнечного коллектора в каждый час безоблачного дня, определяется [5] по формуле

где __– широта местности,
s – угол наклона плоскости солнечного коллектора к горизонту,
o– склонение, величина которого для каждого месяца приведена в таблице 1,
w – часовой угол, равный нулю в полдень для коллекторов, ориентированных на юг; через каждый час значение часового угла меняется на 150 со знаком плюс (от 12 часов к утру) или минус (от 12 к вечеру).

Например, в 11 часов w = + 150, а в 13 часов w = –150.
HB и HD – удельный тепловой поток, Вт/м2, прямого и рассеянного солнечного излучения, величины которого принимаются по табл. 1.
Удельный тепловой поток q, Вт/м2, исользуемый в системе горячего водоснабжения в каждый час безоблачного дня опеделяется по формуле

где nK – коэффициент полезного действия солнечного коллектора, который зависит от его конструкции. Данные о зависимости .K = f(tK – tO), где tK – температура подогретой в коллекторе воды, а tO – температура окружающего коллектор воздуха, должны сообщаться изготовителем солнечного коллектора. При отсутствии этих данных рекомендуется пользоваться зависимостью

Температура tK определяется проектом и обычно принимается равной 500С. Темература tO – это средняя температура воздуха атмосферы в дневные часы расетного месяца, которую рассчитывают по формуле

где tCP и At – среднесуточная темпетура воздуха и максимальная амплитуда колебаний суточных температур расетного месяца, принимаемые по нормам [6]. Данные о температуре tO для некотоых городов Украины, рассчитанные по формуле 4, приведены в таблице 2;
n1– коэффициент, учитывающий стеень прозрачности атмосферы, величина которого колеблется от 0,8 в промышленных районах до 1 в курортной зоне. Для горных курортов n1 = 1,1;
n2 – коэффициент, учитывающий потери тепла от солнечного коллектора до потребителя. Величина этого коэффициента колеблется от 0,85 для крупных централизованных систем горячего водоснабжения до 0,98 для локальных водоодогревателей.


Таблица 2

Площадь F, м2, солнечных коллекторов определяется по формуле

где Q – суточная потребность в тепловой энергии, Вт-ч, для горячего водоснабжения, рассчитываемая для жилых домов по формуле

где N – норма потребления одним чеовеком в сутки горячей воды с температурой 550С, принимаемая по нормам проектирования внутреннего водопровода зданий [7]. Для солнечных систем горячего водоснабжения рекомендуется принимать минимальную для жилых домов норму 85 л/(чел. сут.);
m – количество жителей;
tX – температура воды, 0C, в холодном водопроводе в летний период;
Sqj – сумма значений тепловых потоков, Вт, рассчитанных по формуле 2 для каждого часа солнечного дня в сентябре или в другом самом холодном месяце того периода, в течение которого должен работать солнечный водоподогреватель. Количество WM, кВт-часов тепловой энергии, выработанной в солнечном водоподогревателе, вычисляется отдельно для каждого месяца работы по формуле

где z – количество дней в месяце;
S.qj – сумма значений тепловых потоков, Вт, рассчитанных по формуле 2 для рассчитываемого месяца;
F – площадь, м2, установленных солнечных коллекторов;
nО – коэффициент, учитывающий реьные условия облачности, который можно вычислить по формуле

где SHP – суммарная энергия прямого и рассеянного солнечного излучения, падающего на горизонтальную поверхность в населенном пункте за сутки при реальных условиях облачности. Величина SHP приводится в климатологических справочниках [8];
S(HB + HD) – суммарная энергия прямого и рассеянного солнечного излучения, падающего на горизонтальную поверхность на широте населенного пункта за сутки при безоблачном небе. Величина S(HB + HD) рассчитывается по данным табл. 1. Коэффициенты nО для некоторых городов Украины, рассчитанные по формуле 8, приведены в таблице 2;
n3 – коэффициент, учитывающий поте, обусловленные нестационарным тепообменом при переменной облачности.
Рекомендуется принимать n3 = 0,9.
Годовая выработка тепла WГ, кВт-часов, в солнечной установке определяется как суммарное количество тепловой энергии, выработанной в каждом месяце.

Пример 1. Для семьи из четырех человек, живущей в коттедже под Черниговом, предполагается установить солнечную систему горячего водоснабжения. Солнечные коллекторы будут установлены под угом 350 к горизонту и ориентированы на юг. Рассчитать необходимую площадь коллекторов и количество тепла, которое эта установка может выработать за теплый период года от апреля по сентябрь вклютельно.
Рассчитаем (табл. 3) тепловые потоки по каждому часу для шести месяцев работы солнечной системы.

Таблица 3

Данные в первую (НВ) и вторую (НD) колонки расчетной таблицы заносятся из таблицы 1 соответственно географической широте города Чернигова (520).
Величина q’ падающей на плоскость солнечного коллектора энергии вычислена по формуле 1 при значениях углов ф = 520, s = 350, w = 7,50 в интервале времени 11-12 часов с увеличением на 150 для каждого предыдущего временного интервала. Вычисление рекомендуется выполнять на Excel. При этом нужно помнить, что Excel рассчитывает тригонометрические функции, задаваясь значениями углов, выраженными в радианах. Угол в радианах равен углу в градусах, умноженному на число . и деленному на 180. Намер, 350 = 35.3,14/180 = 0,61 радиана. Коэффициент полезного действия солнечного коллектора _K вычислен по формуле 3. Температура tK принята 500, а tО – по данным таблицы 2. Предполагается, что коттедж, для которого проектируется установка, расположен в курортной зоне. Поэтому n1 = 1. Для небольшой локальной установки принято значение n2 = 0,98. Эти коэффициенты перемножаются в предпоследней колонке каждого месяца. Значение в последней колонке получается перемножением значений предыдущих двух колонок.
Сумма величин по каждому часовому интервалу от 6 до 12 часов удваивается, чтобы получилась величина суточной выботки тепловой энергии в солнечных коллекторах в безоблачный день.
Анализируя результаты расчета, приходим к выводу, что меньше всего тепловой энергии вырабатывается в сентябре – всего 3960 Вт-часа в сутки с каждого квадтного метра солнечного коллектора. Суточная потребность коттеджа в горячей воде определяется по формуле 6

Q = 1,163.85.4(55 – 15) = 15817 Вт-часов в сутки

Необходимая площадь солнечного коллектора определяется по формуле 5

F = 15817/3960 = 3,99 м2

Принимается к установке 4 коллектора площадью 1 м2 каждый.
Количество WM, кВт-часов, полученной в солнечном водоподогревателе теповой энергии вычисляется отдельно для каждого месяца по формуле 7 с учетом реьных условий облачности, учитываемых коэффициентом _О , величина которого приведена в таблице 2.
В апреле:
WM1 = 10-3.30.4092.4.0,6.0,9 = 265 кВт-ч
В мае:
WM2 = 10-3.31.4704.4.0,67.0,9 = 352 кВт-ч
В июне:
WM3 = 10-3.30.4834.4.0,73.0,9 = 381 кВт-ч
В июле:
WM4 = 10-3.31.4839.4.0,72.0,9 = 389 кВт-ч
В августе:
WM5 = 10-3.31.4525.4.0,72.0,9 = 364 кВт-ч
В сентябре:
WM6 = 10-3.30.3960.4.0,66.0,9 = 282 кВт-ч
Итого за 6 теплых месяцев года может быть выработано 2033 кВт-ч/год тепловой энергии, что эквивалентно 1,75 Гкал/год. Удельная выработка тепловой энергии, отнесенная к одному квадратному метру солнечного коллектора составляет 2033/4 = 508 кВт-ч/(м2. год), что соответствует 0,44 Гкал/(м2.год).

Пример 2. 60-квартирный 5-этажный дом в Ялте обогревается зимой от котельной, которая летом не работает, и горячая вода в теплое время года в дом не подается. Предполагается установить на крыше дома солнечные коллекторы. Ориентация – юг. Угол наклона к горизонту 300. Расстать необходимую площадь коллектоов и количество тепла, которое центральная солнечная установка горячего водоснабжения может выработать за теплый период года от апреля по сентябрь вклютельно.
Данные НВ и НD заносятся из таблицы 1 соответственно широте Ялты (440).
Величина q’ вычислена по формуле 1 при значениях углов ф = 440, s = 300, w = 7,50 в интервале времени 11-12 часов с увеением на 150 для каждого предыдущего временного интервала.
Кпд солнечного коллектора .K вычисен по формуле 3 при температуре tK = 500, а tО – по данным таблицы 2 для г. Ялты. Дом расположен в курортной зоне (n1 = 1). Для центральной установки принято значение n2 = 0,9. Значение в последней колонке получается перемножением знаений предыдущих двух колонок.
Сумма величин по каждому часовому интервалу от 6 до 12 часов удваивается, и величина выработки тепловой энергии в безоблачный день выражена в Вт-часах/сут.
Анализируя результаты расчета, приходим к выводу, что меньше всего тепловой энергии вырабатывается в апреле – всего 3814 Вт-часа в сутки с каждого квадтного метра солнечного коллектора. Суточная потребность жилого дома в горячей воде определяется по формуле 6. При этом предполагается, что в осредненной квартире проживает 3,5 человека, и общее количество жителей 60-квартирного дома составляет 3,5.60 = 210 человек.

Q = 1,163.85.210(55 – 15) = 830382 Втса в сутки

Необходимая площадь солнечного коллектора определяется по формуле 5

F = 830382/3814 = 218 м2

Количество WM, кВт-часов, выработанной в солнечном водоподогревателе тепловой энергии вычисляется отдельно для каждого месяца по формуле 7 с учетом реальных для Ялты условий облачности, учитываемых коэффициентом nО, величина которого приведена в таблице 2.
В апреле:
WM1 = 10-3.30.3814.218.0,71.0,9 = 15398 кВт-ч
В мае:
WM2 = 10-3.31.4396.218.0,77.0,9 = 19925 кВт-ч
В июне:
WM3 = 10-3.30.4469.218.0,84.0,9 = 22097 кВт-ч
В июле:
WM4 = 10-3.31.4603.218.0,86.0,9 = 24078 кВт-ч
В августе:
WM5 = 10-3.31.4366.218.0,88.0,9 = 23371 кВт-ч
В сентябре:
WM6 = 10-3.30.3989.218.0,85.0,9 = 19960 кВт-ч
Итого за 6 теплых месяцев года 125368 кВт-ч/год, что эквивалентно 108 Гкал/год. Удельная выработка тепловой энергии, отнесенная к одному квадратному метру солнечного коллектора составляет 125368/218 = 575 кВт-ч/(м2.год), что соответствует 0,49 Гкал/(м2.год).


Таблица 4

Гидравлический режим циркуляционного контура
Методика определения теплопроизводительности солнечной установки, подобно изложенная в предыдущем раздее, требовала особого толкования, потому что процесс нестационарного притока солнечной энергии на неподвижную плоскость водоподогревателя характерен только для такого рода установок, и нигде больше в теплотехнике он не применяется. Что касается гидравлических режимов солнечных водоподогревателей, равно как и процессов теплообмена в теплообменных аппаратах различного назначения, то они ничем не отличаются от подобных режимов и процессов в других теплотехнических установках, и специального рассмотрения не требуют.
Вместе с тем, есть необходимость несколько подробнее рассмотреть гидравеский режим циркуляционного контуестественной циркуляции для солнечной установки такого не традиционного типа, который применен, например, на базе отдыха КиевЗНИИЭП в Херсонской области (рис. 3).
Величина естественного давления Не, Па, определяется по формуле 10, учитывающей превышение h, м, середины баканакопителя над серединой солнечного водонагревателя .

где p.1 и p.2 – плотность воды, кг/м3 в трубопроводах на входе в солнечный водоподогреватель и на выходе из него. Обычно значения . принимают по таблицам в зависимости от температуры воды t, но при аналитических расчетах удобно пользоваться формулой 11, дающей точные результаты [9] в интервале температур воды от 40 до 800С.

Данные эксперимента (рис. 5) показывают, что около полудня, когда интенсивность поглощенного солнечного излучения в июле достигает максимальной велины около 600 Вт/м2 (табл. 3), температуры в трубопроводах на входе в солнечный водоподогреватель и на выходе из него составляют t1 = 46 и t2 = 550С.
При этом p1 = _0,003x462-0,1511 x46+ 1003,1 = 989,8 кг/м3, а p2 = -0,003x5520,1511x55+1003,1 = 985,7 кг/м3. Исходя из этих значений, удельный расход циркулиющей через водоподогреватель воды можно оценить значением 600х0,86/ (55-46) = 57 кг/(ч.м2), а величина расолагаемого естественного давления рассчитывается по формуле 10. Например, при h = 1,15 м (как в экспериментальной установке):
Не = 9,81х1,15(989,8 – 985,7) = 46,3 Па = 0,0463 кПа
Общая площадь поверхности экспериментального солнечного водонагреватея, состоящего из 34 плоских трубок сечением 120 х 80 мм (рис. 4) составляет 24 м2. При удельном расходе 57 кг/(ч.м2) расход воды g через одну плоскую трубку составит 57х(24/34) = 40,2 кг/ч или 0,0402 т/ч.
Характеристика сопротивления STP, кПа/(т/ч2) одной плоской трубки вместе с соединительными трубками, свяывающими плоскую трубки со сборным и распределительным коллекторами, не должна превышать величины, определяемой по формуле STP = Не/g2 = 0,0463/(0,0402)2 = 28,65 кПа/(т/ч2). Сопротивлением плоской трубки, имеющей большое сечение, можно пренебречь, а общая характеристика сопротивления стальных соединительных трубок диаметром условного прохода 15 мм и приведенной длиной 3 метра, составит (с учетом справочной величины удельной характеристики 3,13 кПа/(т/ч2) 3х3,13 = 9,4 кПа/(т/ч2), что меньше допустимой вены 28,65.
Таким образом, для обеспечения расетной циркуляции при естественном побуждении в рассмотренном конкретном случае допустимо применение соединительных трубок диаметром условного прохода 15 мм.

Не прагматичностью единой…
Солнечная установка на базе отдыха КиевЗНИИЭП в течение трех месяцев летнего оздоровительного сезона при реьных условиях облачности, характерных для климата Херсонской области, выработает около 7,4 Гкал тепловой энергии. Cтолько же тепла можно было бы получить от электронагревателя, и расход электроэнергии при этом не превысил бы 8500 кВт-часов. При нынешних ценах на электроэнергию за нее приось бы платить ежегодно не более двух тысяч гривен.
При работе солнечной установки за энергию платить не нужно, но строительство этой установки обошлось институту в несколько десятков тысяч гривен. Даже, если исходить из удвоенного тарифа на электроэнергию, который будет введен через несколько лет, срок окупаемости солнечной установки превысит 10 лет. Таким образом, с точки зрения чистого прагматизма вложение капитала в солнечный водоподогреватель выглядят соверенно неоправданным.
Это – не новость. Более того, это общевестно, и широкое применение солнечных коллекторов в разных странах стало возможным, только благодаря государственной политике стимулирования их продаж путем прямых бюджетных субсидий или при помощи директив, обязывающих инвесторов применять солнечные коллекторы в строящихся и реконструируемых домах.
В отличие от многих других стран, в Укне государственная политика стимулиования развития солнечных систем тепоснабжения пока не проводится, и нет никаких оснований всерьез рассчитывать на то, что она начнет проводиться в ближайшем будущем.
Но значит ли это, что в Херсонской стеод палящим южным солнцем воду нужно обязательно греть электричеством, рождающимся в грохоте мощных турбогенераторов, вращающихся на далеких электростанциях от пара, вскипающего из воды в огромных котлах под воздействием пламени топлива, добываемого в тридесятых царствах, расположенных за тридевять земель? Разве не противится этому душа? Разве не пристойнее соорудить, затратив не бог весть какие средства, обращенную к солнцу панель, которая потом будет многие годы благодарно одаривать всех своим теплом, не требуя взамен ниего? И разве не радует глаз наша солнечная установка, построенная в Херсонской степи?
Хорошо, что не все в нашей жизни опеделяется одним лишь прагматизмом.

Литература:
1. Опыт эффективной реконструкции теплового пункта общественного здания. Энергосбережение в зданиях №12 (№1/2001)
2. Котельная КиевЗНИИЭП выводится из эксплуатации. Энергосбережение в зданиях №26 (№3/2005)
3. Этапы модернизации теплоснабжения жилого дома. Энергосбережение в зданиях №29 (№2/2006)
4. НИИ строительной физики. Руководство по строительной климатологии. Москва, 1977
5. Дж. А. Даффи, У.А. Бекман. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии. Перевод с английского под. ред. Ю.Н. Малевского. Изд. «Мир», Москва, 1977
6. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика
7. СНиП 2.04.01-85. Внутренний водоовод и канализация зданий
8. СНиП II-А.6-72. Строительная климатология и геофизика, Москва, 1973
9. Гершкович В.Ф. Расчеты систем отоения на Excel. Изд. КиевЗНИИЭП, 2002.


Гершкович В.Ф.
руководитель«Центра энергосбережения» КиевЗНИИЭП

 

Комментарии
Loading
E-Mail:
следить за ответами