Янв 05 2001

солнечные системы автономного теплохладоснабжения

Опубликовано в 15:19 в категории Экология города

солнечные системы автономного теплохладоснабжения

А.В. Дорошенко

Научно-производственная фирма "Новые технологии"

Стремительное ухудшение общей экологической ситуации в мире (процесс глобального потепления, обусловленный ростом концентрации в атмосфере диоксида углерода, вследствие сжигания ископаемого топлива) ставит под сомнение возможность существования традиционной энергетики, включая ядерную. К основным мерам по смягчению глобального потепления относятся: * повышение эффективности производства и использования энергии, * широкое практическое использование возобновляемых источников энергии, * утилизация бытовых и промышленных отходов (выбросы метана). Проблема глобального потепления становится определяющей в перспективном планировании и развитии традиционной энергетики и, как следствие, во всех без исключения энергопотребляющих отраслях промышленности и сельского хозяйства, изменяя и определяя всю идеологию жизнеобеспечения человечества в начале нового столетия. Для Украины эта ситуация усугубляется дефицитом собственных энергоносителей. Центр тяжести в развитии энергетики будет определяться использованием энергоэффективных технологий и интенсивным развитием (солнечной, ветровой, геотермальной и др.). Для южного региона Украины приоритетным является развитие солнечной энергетики.

Основой масштабного развития солнечной энергетики всего южного региона Украины может служить многолетний опыт НПФ «Новые Технологии» в области разработки, производства и эксплуатации гелиосистем в Одесской области и ряде городов Крыма, успешно эксплуатирующихся начиная с 1993 года. Нами также выполнены новые разработки, совместно с европейскими научными партнерами и производящими оборудование фирмами - комбинированные автономные системы теплоэнергоснабжения; новое поколение солнечных холодильных и кондиционирующих систем и др.

1. Солнечное горячее водоснабжение

Возможности практического использования солнечной энергии для Украины представляют особый и долгосрочный интерес, но, к сожалению, этому никак не соответствует имеющийся уровень ее реального использования. НПФ «Новые технологии» имеет многолетний опыт разработки, производства и эксплуатации таких систем. Это гелиосистемы с плоскими солнечными коллекторами СК для автономного горячего водоснабжения жилых и производственных объектов. Тепловоспринимающая панель СК (рисунок 1А) выполнена в виде регистра труб с поплавковыми ребрами, изготовленными из антикоррозионного алюминиевого сплава. Выпускаются две модификации коллектора СК-1.1 и СК-2.0, с площадью теплоприемника 1.1 и 2.0 м2. Один коллектор СК – 1.1 обеспечивает нагрев 100 литров воды до 60-65 °С в условиях июля в г. Одессе. Гелиосистема (рисунок 1В), в зависимости от требуемой производительности, включает необходимое число СК (необходимую площадь теплоприемников), теплоизолированный бак-аккумулятор соответствующей емкости, гидравлическую систему обвязки. В баке-аккумуляторе предусмотрен дополнительный греющий источник, компенсирующий естественные колебания солнечной активности. Срок службы солнечных коллекторов – до 10 лет, срок окупаемости гелиосистем до 3 лет.

Технические характеристики СК:

№\\№

характеристика,

размерность величины

модификация

СК-1.1

модификация

СК-2.0

1

площадь теплоприемника,            кв. м.

1.1

2.0

2

габариты,                                        мм

1200 х 900 х 100

2000 х 900 х 100

3

масса,                                               кг

23

46

4

суточный объем нагреваемой воды, л

80

160

5

сезонная экономия топлива,         т.у.т.

0.12 – 0.15

0.24 – 0.30

6

срок службы,                                   лет

10

10

2. солнечное и комбинированное теплоснабжение

Комбинированная система автономного теплохладоснабжения основана на совместном использовании солнечной энергии и теплонасосной техники. Она (рисунок 2В) включает центральную гелиосистему с солнечными коллекторами 1, сезонную теплоаккумулирующую емкость - 2, теплонасосную установку (либо центральную теплонасосную установку и ряд местных тепловых насосов малой мощности – доводчиков, 4), а также, в случае необходимости, ряд местных (локальных) гелиосистем и соответствующих теплоаккумуляторов. Теплонасосная установка опирается в своей работе на наличные источники низкопотенциального тепла – тепло наружного воздуха (8), тепло грунта (7) и тепло, накопленное в сезонном теплоаккумуляторе 2 в солнечный период года. В приморских районах (например, юг Украины) планируется также круглогодичное использование тепла морской воды. Для компенсации естественных колебаний солнечной активности (суточных и сезонных) планируется использование дополнительных источников тепла, например газового бойлера 5.

Центральное гелиополе обеспечивает накопление тепла в солнечный период года в сезонном теплоаккумуляторе, теплоизолированном и располагаемом в грунте. Это тепло, наряду с другими источниками (грунтовые теплообменники, наружный воздух, морская вода), служит в холодный период года источником низкопотенциального тепла для центральной теплонасосной установки, сопряженной, в пределах отопительного сезона, в работе с газовым бойлером. В случае «солнечного поселка», включающего ряд зданий и сооружений, непосредственно на крышах этих зданий могут устанавливаться дополнительно автономные гелиосистемы небольшой мощности, а в самих зданиях – доводчики в виде маломощных теплонасосных установок (рисунок 2А). Такие теплонасосные установки, при круглогодичной эксплуатации в климатических условиях юга Украины, позволяют обеспечить выработку 3 – 4 кВт теплоты на 1 кВт затраченной электрической мощности и представляют несомненный самостоятельный интерес для теплоснабжения жилых и производственных объектов.

Основная задача для создания подобных систем – обеспечение оперативности управления, мобильности и согласованности всех элементов в их взаимосвязанной совместной работе в условиях круглогодичной эксплуатации. Например: в летний период центральная гелиосистема 1 обеспечивает накопление тепла в сезонном теплоаккумуляторе 2, локальные гелиосистемы, расположенные непосредственно на крыше зданий и сооружений обеспечивают горячее водоснабжение, теплонасосная установка эксплуатируется в режиме кондиционирования воздуха; в осенне/весенний период гелиосистема (центральная и локальные) может служить дополнительным источником низкопотенциального тепла для теплонасосной установки, обеспечивающей теплоснабжение (горячее водоснабжение и отопление); в зимний период теплонасосная установка использует накопленное тепло из сезонного теплоаккумулятора и опирается в своей работе на дополнительные источники низкопотенциального тепла (тепло наружного воздуха, тепло грунта, тепло морской воды). Обеспечивается согласованная круглогодичная эксплуатация всей системы с учетом требуемой мощности и климатических условий. Такие системы способны обеспечить автономное теплоснабжение при круглогодичной эксплуатации в условиях континентального климата при общей экономии энергии до 70% и минимальном экологическом воздействии на окружающую среду.

3. СОЛНЕЧНЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ И КОНДИЦИОНИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ

Новое поколение холодильных и кондиционирующих систем, основано на использовании открытого абсорбционного цикла и солнечной энергии в качестве основного внешнего греющего источника. Цикл работоспособен на исключительно малых перепадах температур, в отличие от закрытого цикла не требует высоких температур регенерации абсорбента, работает при атмосферном давлении, экологически чист и характеризуется малым энергопотреблением. Отсутствуют обычные хладоагенты, рабочими веществами здесь являются вода и воздух. Система состоит из блока предварительного осушения воздуха жидким сорбентом - абсорбентом в абсорбере (используется раствор LiBr + ZnCl2 + CaBr2 + H2O и другие.,обладающие щадящим воздействием на конструкционные материалы) и его последующей солнечной регенерации в десорбере и блока испарительного охлаждения воздуха, включающего комбинированный испарительный охладитель регенеративного типа, а также ряда теплообменников, необходимость в которых обусловлена малыми температурными градиентами. Испарительный охладитель оформлен в виде тепломасообменного аппарата непрямого испарительного типа IEC, где обеспечивается бесконтактное охлаждение воздуха (при неизменном влагосодержании). Благодаря значительному снижению предела испарительного охлаждения (температура точки росы) при предварительном осушении воздуха в осушительном блоке, в цикле обеспечивается получение комфортных параметров воздуха с использованием методов испарительного охлаждения для любых климатических условий (системы кондиционирования воздуха), либо достаточно низкие температуры охлаждаемых сред в холодильных системах (6 – 8оС). Для сухого и жаркого климата (влагосодержание наружного воздуха хг1

РИСУНКИ

В сравнении с традиционными парокомпрессионными системами кондиционирования воздуха и охлаждения, альтернативная система АСКВ обеспечивает значительное снижение энергозатрат (на 40-60%). Она отличается существенной простотой конструктивного оформления, высокой надежностью в эксплуатации и может оперативно перестраиваться с учетом производственных задач и климатических условий местности. Система может обеспечивать автономное комплексное теплоснабжение (горячее водоснабжение и отопление), охлаждение и кондиционирование объектов, при этом используется единая гелиосистема с плоскими солнечными коллекторами необходимой мощности и конфигурации.

Многолетний опыт разработки и эксплуатации солнечных систем теплоснабжения, накопленный НПФ "Новые технологии", позволяет рассматривать солнечную энергетику в качестве оного из самых перспективных направлений энергосберегающей политики для Украины.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.