Э. О. ШАХПЕНДЕРЯН, 3. М. ТИМОШИНА, инженеры (КГБ Стройиндустрия), Использование солнечной энергии для предприятий сборного железобетона
Важная роль в повышении эффективного использования топливно-энергетических ресурсов отводится возобновляемым источникам энергии и прежде всего солнечной. Наиболее перспективно использование солнечной энергии для получения низкотемпературного тепла, например, для горячего водоснабжения промышленных предприятий.
Известно, что при достаточно высоких теплозатратах в производстве сборного железобетона (например, 2,09 ГДж/м3 в Минюгстрое СССР) около 30% составляют затраты на вспомогательные нужды предприятий (отопление, горячее водоснабжение).
КТБ Стройиндустрия разработана техническая документация гелиоустановки горячего водоснабжения для Хабльского завода ЖБИ № 8 Главкраснодарстроя Минюгстроя СССР. Установка нагревает воду в летний период до 50... 60°С для потребления заводской столовой 3,5 т/ч и административно-бытовым корпусом 12 т/ч. Основными элементами гелиоустановки являются солнцеприемники, бак-аккумулятор для накопления тепла, полученного от солнечной радиации, и пароводоподогреватель для использования дублирующего источника тепла (пара от заводской котельной) №¦
В разработке использован широко распространенный в ЧССР опыт эксплуатации гелиоприемников, выполненных в форме плоских спиралей (бухт) из черной полиэтиленовой трубки диаметром 16...20 мм [2]. Спиральные бухты дешевы, просты в монтаже и надежны в эксплуатации. Гелиоприемники располагают на кровле зданий на теплоаккумулирующей подушке-подсыпке толщиной 50 мм. В качестве подсыпки можно использовать отходы нерудных технологий — гранитный щебень, гравий и т. п. В течение светового дня вода в бухтах нагревается под действием солнечной энергии, в ночное время — от теплоизлучения аккумулирующей подушки.
На рис. 1 изображена схема одноконтурной системы гелиотеплоснабжения заводской столовой на 360 чел., работающей в две смены. Вода из водопровода под давлением 0,15 Па подается через раздаточный коллектор в спиральные бухты, соединенные между собой параллельно-последовательно. Такое соединение обеспечивает оптимальное время пребывания воды (1 ч) под солнечным излучением при сравнительно небольших потерях давления в системе 0,12 Па. Наружный диаметр бухты 2500 мм, внутренний — 500 мм, вместимость — 30 л. Максимальная суточная мощность одного солнцеприемника 20 кВт-ч. Горячая вода через сборный коллектор поступает в расходную емкость (водоподогреватель), в котором при недостаточном поступлении солнечной радиации, подогревается паром. Емкость снабжена регулятором температуры воды. Общая солнцевоспринимающая поверхность равна 113 м2. Теплопотребление при использовании солнечной энергии составляет свыше 69,8 кВт,
На рис. 2 изображена схема гелиотеплоснабжения четырехэтажного административно-бытового корпуса, обслуживающего рабочих в две смены. На его крыше размещено 36 спиральных солнцеприемников, соединенных параллельно с помощью раздаточного и сборного коллекторов. Наружный диаметр бухты 3000 мм, внутренний— 1000 мм, вместимость — 40 л. Максимальная суточная мощность одного солнцеприемника 30 кВт-ч. Так как водоразбор в течение суток колеблется от 3,5 до 12 т/ч, и периодичность активного поступления солнечной радиации не совпадает с периодичностью пиковых нагрузок, в системе принята схема смешанного подогрева, включающая в себя бак-аккумулятор вместимостью 25 м3 и водоподогреватель. Для максимального использования солнечной энергии в течение полного светового дня в гелиоконтуре осуществляется принудительная циркуляция воды: солнцеприемники — бак-аккумулятор — насос. Одновременно исключается температурное расслаивание воды в баке-аккумуляторе. В змеевик бака-аккумулятора подается цысокотемпературный конденсат из водоподогревателя. Система снабжена простейшей автоматикой включения и выключения насосов, а также подачи пара для поддержания постоянной температуры воды (65°С) на выходе к потребителю. Общая площадь поглощающей поверхности солнцеприемников 226 м2. Теплопотребление о г использования солнечной энергии составляет 279 кВт. В зимний период вода из солнцеприемников обеих систем сливается и солнечный контур заглушается. Вода нагревается паром.
Экономия тепловой энергии в целом по заводу за апрель — сентябрь составит 1570 ГДж, или при стоимости 1 ГДж 3,34 р. составит 5 тыс. р. в год. Установка не требует применения дорогостоящего гелиооборудования и дополнительного сооружения опорных элементов; ее можно смонтировать в короткий срок из недефицитных материалов.
Удельная стоимость солнцеприемника 7 р/м2; стоимость 1 ГДж солнечной энергии 1,9 р. Удельная стоимость установок с применением плоских гелиоприемников, серийно выпускаемых Братским заводом отопительного оборудовния, составляет 30...40 р/м2 [3]. Стоимость 1 ГДж солнечной энергии 7,2 р.
Гелиотехнологию для вспомогательного теплоснабжения можно широко применять на промышленных предприятиях любой отрасли народного хозяйства в районах южнее 50° с. ш., при этом удельная экономия органического топлива достигает 0,2 т уел. топлива на 1 м2 в год.
Бетон и железобетон, 1988 №05