Солнечно-Топливная котельная с гелиосистемои для гвс

СОЛНЕЧНО-ТОПЛИВНАЯ КОТЕЛЬНАЯ С ГЕЛИОСИСТЕМОИ ДЛЯ ГВС

Косых А.Н.

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия kafedratgiv[AT]yandex.ru

Колпаков А.С.

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия kafedratgiv[AT]yandex.ru В области энергоустановок на основе возобновляемых видов энергии наиболее стабильное и планомерное развитие наблюдается в производстве и применении гелиотехники. Только в Китае к 2015 г. общая мощность действующих гелиоустановок достигла 28,05 ГВт, в том числе мощность солнечных электростанций составила 23,38 ГВт, а мощность распределенных солнечных установок 4,67 ГВт. Эта тенденция имеет нарастающий характер: в 2015 году в стране планируется сдать в эксплуатацию новые солнечные установки мощностью 15 ГВт.

В силу объективных географических причин и наличия больших запасов углеводородного сырья развитие солнечной энергетики в России идет существенно меньшими темпами. Тем не менее, имеются достаточно большие по площади регионы, где экономически оправданное применение гелиоустановок может обеспечить экономию топлива и снабжение потребителей экологически чистой энергией. К ним относятся Южный, Крымский и Дальневосточный федеральные округа, а также Республика Саха (Якутия).

Лидирующие позиции в России в этом отношении занимает Краснодарский край, где продолжительное время ведутся исследовательские и проектные работы в области солнечной энергетики, обучаются специалисты по гелиотехнике и осуществляется ее производство. Отсюда достаточное количество примеров многолетней успешной эксплуатации гелиоустановок, в том числе в котельных, на долю которых приходится 25 % распределенных солнечных установок [1].

При действующих тарифах на тепловую и электрическую энергию приемлемые сроки окупаемости для Краснодарского края имеют только системы солнечного горячего водоснабжения (ГВС) [1], которые в соответствие с ГОСТ Р 51594-2000 [2] используют солнечную энергию для нагрева воды и обеспечивают частичное или полное покрытие нагрузки ГВС потребителя. Следует отметить, что на фоне наблюдаемого ощутимого снижения цен на солнечные коллекторы на мировом рынке сроки окупаемости проектов при реализации таких гелиоустановок год от года прогнозируемо уменьшаются.

Покрытие потребности в горячем водоснабжении должно осуществляться независимо от солнечного нагрева, так как в России вероятны длительные периоды ухудшения погоды, в первую очередь, сезонного характера. Применительно к Краснодарскому краю покрытие нагрузки ГВС гелиоустановками возможно с марта-апреля по октябрь. Таким образом, гелиоустановка должна работать совместно с котельным оборудованием, а сама котельная может быть только солнечно-топливной.

Проектируемая крышная газовая котельная с гелиоустановкой для ГВС (рис. 1) мощностью 400 кВт в г. Краснодаре предназначена для отопления и горячего водоснабжения пятиэтажного жилого дома по улице Гражданская 6. Расчетная нагрузка котельной составляет

379,11 кВт, в том числе на отопление 292,76 кВт, на ГВС 86,35 кВт.

ГВС н патреьителяп

Условные обозначения:

КЗ - Теплообменник пластинчатые на нажды ГВС Alfa Laval

К7 - Насос циркуляции контура грлиоастановки Stratas E5/L-6 PN 10 WiLo

К9 - Насос рециркуляции ГВС Stratas PICD 85/1-4 Vllo К13 - Бак-аккамалятор У=Юм

К14 - Коллектор гелиоустановки Vltasol 300F Vlessnann 4 - клапан предохранительно-сьросност N4 - затвор поворотный § - кран ыароьыи - электроклапан насос

f

- манометр показывающие

- клапан трехходовой с электроприводом Рис. 1. Схема системы ГВС котельной с солнечным модулем

Нагрузка может быть целиком покрыта четырьмя котлами Buderus Logano GE315, которые обеспечивают работу тепловой сети по температурному графику 95/70°C. Система теплоснабжения независимая и включает пластинчатые теплообменники фирмы Alfa Laval на отопление и на горячее водоснабжение. В зимний период нагрузку на ГВС полностью покрывает теплообменник, который рассчитан по максимальной нагрузке на ГВС. Для экономии топлива в контур ГВС включен солнечный модуль с коллекторами солнечной энергии марки Vitosol 300F фирмы Viessmann.

Исходя из данных солнечной активности в г. Краснодаре и из условия работы солнечного модуля в период с марта по октябрь, была рассчитана необходимая площадь поглощающей поверхности (115 м2), и выбрано количество коллекторов (50 шт.). В соответствие с нормами проектирования [3] для обеспечения максимального уровня поглощения солнечной энергии коллекторы установлены под углом 30° к горизонту и ориентированы в южном направлении с возможными отклонениями на восток 20° и запад до 30°. Монтаж коллекторов выполнен блоками по 10 штук на крыше дома.

Не смотря на очевидные преимущества термосифонных гелиосистем, применительно к российским климатическим условиям предпочтительней использование систем циркуляционных [1]. Вода в солнечном модуле циркулирует через бак-аккумулятор. Объем бака- аккумулятора рассчитан по графикам потребления и подачи тепловой энергии в систему ГВС. Циркуляцию обеспечивает насос Stratos 25/1-6 фирмы Wilo.

Мощность автоматизированного солнечного модуля в зависимости от времени года изменяется от 25 до 50 кВт. Температура воды в баке аккумуляторе регулируется подмесом в него холодной воды из водопровода. Во избежание перегрева воды в баке-аккумуляторе выше 60°C в месяцы с наибольшей солнечной интенсивностью (июнь, июль, август) часть коллекторов закрывается при помощи роллставней. Контроллер следит за температурой воды на выходе из коллекторов, тем самым обеспечиваю защиту от перегрева воды во всей системе солнечного модуля.

Срок службы солнечных коллекторов составляет 25 лет. Срок окупаемости котельной с солнечным модулем, рассчитанный по состоянию цен и тарифов на 2013 г. составляет около 8 лет.

Библиографический список

Бутузов В.А. Гелиоустановки Краснодарского края /Брянцева Е.В., Бутузов В.В., Гнатюк И.С.

//Промышленная энергетика. 2011. №7. С. 45-47.

ГОСТ Р 51594-2000. Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Термины и определения.

ВСН 52-86. Установки солнечного горячего водоснабжения. Нормы проектирования.

Количество показов: 1361