Разработка и испытания солнечно

Разработка и испытания солнечно-топливной
котельной
http://www.geleo.boom.ru/article08.htm
Солнечно-топливные котельные в отличии от гелиоустановок горячего
водоснабжения характеризуются большим КПД и меньшей удельной стоимостью
монтажа и эксплуатации [1]. Методология их проектирования приведена в работе
[2].
В 2004 году завершено сооружение 1-й очереди солнечно-топливной котельной в
станице Старовеличковской Краснодарского края. Расчётный режим работы:
апрель-октябрь. На кровле существующей котельной центральной районной
больницы с двумя водогрейными котлами КС-1 общей установленной тепловой
мощностью 2,32 МВт для обеспечения горячего водоснабжения смонтирована
гелиоустановка с общей площадью 171,3 м². Солнечные коллекторы (СК)
Ковровского механического завода (КМЗ) (190 шт.) размещены на кровле
котельной (рис. 1). Над существующей ветхой мягкой кровлей смонтирован
усиленный деревянный каркас с покрытием из стального оцинкованного
профилированного
листа
толщиной
0,8
мм.
Опирание
опорных
металлоконструкций СК выполнено на волны металлического покрытия с
распределением нагрузок. Ориентация СК — южная, угол наклона над уровнем
горизонта — 30°. СК по условиям гидравлики сгруппированы в блоки с числом
коллекторов 5 - 6 шт. Схема трубопроводов гелиоустановки представлена на рис.
2. Схема гелиоустановки — одноконтурная. В здании котельной установлено три
теплоизолированных бака-аккумулятора, вместимостью по 7 м³. Баки выполнены
из обычной стали, антикоррозионное покрытие — двухкомпонентная краска КО42Т, имеющая разрешение санитарных органов на применение при температуре
до 60 °С на питьевой воде. Баки обвязаны трубопроводами по параллельной
схеме, что обеспечивает их попеременную работу. Один из баков днём работает с
гелиоустановкой. Циркуляция воды при этом обеспечивается насосами ЦНЛ
32/100-1,1/2 (1 рабочий, 1 резервный), мощностью по 1,1 кВт. После 18:00 при
пасмурной погоде, при необходимости вода догревается теплоносителем котлов в
пластинчатом теплообменнике, после чего данный бак используется для горячего
водоснабжения потребителей. В течении суток 1 - 2 бака работают с
гелиоустановкой, из третьего осуществляется подача горячей воды потребителям.
Эксплуатационные испытания солнечно-топливной котельной производились с
июня по октябрь 2004 года. При испытаниях использовались стандартные
приборы: комплект теплосчётчика (водомеры типа ВСТ, термодатчики Pt-100,
тепловычислитель ВКТ-7), переносной расходомер типа «Акрон», контактный
термометр, пиронометр.
Расчётные и фактические среднесуточные показатели работы солнечнотопливной котельной за день представлены на рис. 3. На рис. 4 представлены
графики изменения значений температуры нагрева воды в гелиоустановке с
апреля по октябрь в зависимости от продолжительности циркуляции. На рис. 5
представлена зависимость количества тепла, выработанное гелиоустановкой от
расчётных значений интенсивности солнечной радиации.
Рисунок 1. Компоновка солнечных коллекторов на кровле котельной
Рисунок 2. Принципиальная схема трубопроводов гелиоустановки солнечнотопливной котельной в станице Старовеличковской
1 — солнечные коллекторы; 2 — тепловычислитель; 3 — регулятор температуры; 4
— теплообменник ГВС; 5 — насос ГВС; 6 — баки-аккумуляторы; 7 — насос
гелиоконтура
Рисунок 3. Среднесуточные
котельной с апреля по октябрь
характеристики
работы
солнечно-топливной
Рисунок 4. Изменение значений температур нагретой воды в зависимости от
месяцев года
Рисунок 5. Суточный график тепловой мощности гелиоустановки
В результате испытаний данной гелиоустановки установлено следующее:



фактическая теплопроизводительность гелиоустановки на 20 % выше
расчётной;
подтверждены основные проектные характеристики. В режимах совместной
работы гелиоустановки и нагрева воды теплоносителем от котлов не
установлено существенного уменьшения тепловой эффективности;
установлено, что для обеспечения 100 % нагрузки горячего водоснабжения
в межотопительный период при осуществлении 2-й очереди реконструкции
гелиоустановки необходимо установить 60 шт. СК КМЗ, один бакаккумулятор вместимостью 7 м³.
Литература
1. Бутузов В.А. Солнечно-топливная котельная в Анапе. Промышленная
энергетика. № 2. 2004
2. Бутузов В.А. Повышение эффективности систем теплоснабжения на основе
использования возобновляемых источников энергии: Автореф. дисс. докт.
техн. наук. – М., 2004
Бутузов Виталий Анатольевич,
доктор технических наук