Средства преобразования солнечной радиации в тепловую энергию
3.1.1 Для преобразования энергии солнечной радиации в требуемый вид энергии (тепловую) используются гелиоколлекторы типа "горячий ящик".
3.1.2 Гелиоколлекторы, применяемые в сельскохозяйственном производстве, разделяются на воздушные и жидкостные (водяные). Воздушные в основном используют для сушки сельскохозяйственной продукции, жидкостные - для подогрева воды и обогрева зданий.
3.1.3 Гелиоколлектор предназначен для улавливания солнечной радиации (прямой, отраженной и диффузной), поглощения и преобразования ее в тепловую энергию и передачи последней теплоносителю.
Гелиоколлектор в общем случае включает в себя следующие элементы:
- светопрозрачное покрытие;
- энергопоглощающую поверхность - абсорбер;
- котел - плоские трубчатые каналы для теплоносителя;
- корпус с теплоизоляцией.
3.1.4 Светопрозрачное покрытие служит для отделения лицевой поверхности гелиоколлектора от окружающей среды с целью уменьшения тепловых потерь.
Прозрачность покрытия для пропуска солнечной радиации должна быть:
- максимальной - в диапазоне излучения коротких и средних волн (0,3-4,0 мнм);
- минимальной - в длинноволновом диапазоне излучения (более 4,0 мнм).
При разности температур менее 25 °С используется один слой прозрачного покрытия, 25 °С и более - два слоя. Количество слоев покрытий определяется технико-экономическим расчетом.
Возможно применение гелиоколлекторов без прозрачного покрытия, где светопоглощающая поверхность является одновременно верхним покрытием (такие коллекторы требуют меньших эксплуатационных затрат, но КПД у них в 3 раза ниже).
|
|
|
3.1.5 Энергопоглощающая поверхность (абсорбер) служит для поглощения солнечной радиации и преобразования ее в тепловую энергию. Абсорбером является поверхность, окрашенная черной матовой краской или имеющая селективное покрытие.
Селективное покрытие имеет высокую поглощательную способность солнечной радиации (ориентировочно 0,9) и низкую степень черноты длинноволнового излучения (»0,1), что дает увеличение к.п.д. солнечного коллектора или температуры теплоносителя.
3.1.6 Каналы для теплоносителя обеспечивают передачу тепла от абсорбера к теплоносителю. Каналы должны обеспечивать равномерное омывание абсорбера теплоносителем.
3.1.7 Корпус гелиоколлектора (днище и боковые стенки) для уменьшения тепловых потерь должен иметь теплоизоляцию. Возможно выполнение сплошной конструкции "корпус-изоляция" из пористых материалов (рипор). При малой разнице температур (5 °С) между наружным воздухом и теплоносителем теплоизоляция не предусматривается.
3.1.8 Ориентация гелиоколлектора относительно сторон света должна обеспечивать эффективный режим его работы. Односкатные гелиоколлекторы ориентируют на юг ±15° широты.
|
|
|
3.1.9 Угол наклона поверхности гелиоколлектора по отношению к горизонту зависит от географической широты местности, а также от времени года и продолжительности его использования (приложение Б, рисунок Б.1). Отклонение от оптимального угла до 15° дает уменьшение получаемой энергии до 5% (приложение Б, рисунки Б.1, Б.2 и Б.3).
3.1.10 При проектировании систем с воздушными или водяными коллекторами должны соблюдаться требования СНиП 2.04.05-91*.
3.1.11 Воздушные гелиоколлекторы целесообразно применять во всех регионах страны южнее 60° северной широты, жидкостные гелиоколлекторы - во всех регионах страны южнее 50° северной широты.
3.1.12 Гелиоколлекторы должны обеспечивать в солнечную погоду следующую степень нагрева теплоносителя после прохождения через них:
- воздуха - не менее чем на 4-5 °С (в пасмурную погоду - на 1-2 °С);
- воды - в зависимости от целей использования - до 40-65 °С; получение воды с меньшей степенью нагрева, например, для поения животных, обеспечивается с помощью теплообменников.
Сушка сена и другой сельскохозяйственной продукции
|
|
|
3.2.1 Гелиовоздухонагревательная установка для сушки сена и другой сельскохозяйственной продукции должна включать в себя гелиоколлектор, систему воздуховодов с блоком вентиляторов и сушильную камеру, которая может разделяться на секции.
3.2.2 Воздушные гелиоколлекторы могут быть каркасные и бескаркасные.
3.2.3 Каркасный гелиоколлектор имеет жесткий корпус или конструктивные элементы для размещения светопрозрачного покрытия, абсорбера и каналов теплоносителя.
Такие гелиоколлекторы целесообразно располагать на стенах или крышах зданий. В этом случае ограждающие конструкции являются составными элементами гелиоколлектора (корпус-абсорбер),
В зависимости от расположения коллектора выбирается схема размещения вентиляторов (приложение Д1).
3.2.4 Бескаркасные гелиоколлекторы представляют собой батареи элементов из пленочных труб, в которые вентиляторами нагнетается воздух. Элементы выполняются по схеме "труба в трубе" или "канал под каналом" и состоят из наружной прозрачной и внутренней черной труб или верхнего прозрачного и нижнего черного канала, в которых движется воздух, нагреваемый солнечной радиацией.
3.2.5 Для прозрачного покрытия гелиоколлекторов используются рулонные или листовые прозрачные материалы, примеры и основные характеристики которых представлены в приложении В, таблице В.1.
|
|
|
Наиболее технологичными являются армированная поливинилхлоридная (ПВХ) пленка или кровельные листы из поливинилхлорида, а также полиэтиленовая пленка с повышенной светопропускной способностью марок СК, СИК ГОСТ 10354-82.
3.2.6 В качестве абсорбера для каркасных гелиоколлекторов рекомендуется использовать кровельные материалы - рубероид, шифер, жесть, при этом они должны иметь черную матовую поверхность.
В бескаркасных гелиоколлекторах абсорбером служит черная полиэтиленовая пленка.
3.2.7 Для сушки сена целесообразно использовать подкровельный гелиоколлектор без прозрачного покрытия, в котором движущийся воздух под крышей снимает тепло с нагретой солнечной радиацией кровли.
3.2.8 В каркасных гелиоколлекторах, для исключения движения воздуха от воздухозаборной щели к вентилятору по кратчайшему пути и предотвращения образования застойных зон, пространство между прозрачным покрытием и абсорбером разделяется вертикальными перегородками в направлении движения воздуха на секции шириной 0,5-1 м.
3.2.9 Размеры каналов для движения воздуха определяются исходя из производительности вентиляторов и оптимальной скорости движения воздуха (4-6 м/с).
3.2.10 Гелиовоздухонагревательная установка должна быть достаточно герметичной и не допускать подсоса холодного воздуха или потерь подогретого до входа в сушильную камеру.
3.2.11 Система воздуходувов должна обеспечивать возможность использования всей поверхности воздушного гелиоколлектора независимо от числа одновременно включенных вентиляторов, для чего между коллектором и вентиляторами предусматривается канал разрежения.
3.2.12 Для обеспечения возможности работы нескольких вентиляторов на произвольное число секций между блоком вентиляторов и каналами сушильных секций устраивается канал нагнетания. При этом каждый подпольный канал снабжается задвижrой.
3.2.13 Конструкция воздухонагревательной установки с воздушными гелиоколлекторами должна исключать попадание отработанного воздуха в вентиляторы через незагруженные сушильные секции, для чего на входе каждого канала сушильных секций устанавливается обратный клапан.
3.2.14 Воздухозаборная щель гелиоколлектора и отверстия для выпуска отработанного воздуха из сушильных секций должны располагаться на достаточном удалении, исключающем засасывание отработанного воздуха.
3.2.15 Система воздуховодов гелиовоздухонагревательной установки должна обеспечивать охлаждение гелиоколлектора при неработающих вентиляторах, для чего предусматривается свободный впуск холодного воздуха в канал разрежения и выпуск горячего воздуха в верхней части коллектора.
3.2.16 При выборе места для монтажа каркасного гелиоколлектора необходимо обеспечивать максимальную защищенность его от возможных механических повреждений и легкий доступ для обслуживания.
3.2.17 Для удобства эксплуатации и обслуживания воздушный гелиоколлектор рекомендуется монтировать из секций, промежутки между которыми являются технологическими проходами.
3.2.18 Обслуживание и ремонт прозрачного покрытия рекомендуется производить с помощью перекидных помостов, концы которых опираются в технологических проходах.
3.2.19 Площадка для установки бескаркасных гелиоколлекторов должна быть тщательно выровнена и не содержать острых предметов.
3.2.20 Секции бескаркасного гелиоколлектора должны быть надежно закреплены на земле с помощью анкерных стержней и растяжек.
3.2.21 Эксплуатация вентиляционных установок должна производиться с соблюдением ППБ 01-93 и ПТЭ.
3.2.22 Расчет гелиовоздухонагревательной установки для сушки сена производится по методике, приведенной в приложении Г1.
Подогрев воды
3.3.1 Для подогрева воды применяют системы, которые включают в себя гелиоколлектор, бак-аккумулятор, электронагреватель-дублер, автоматику включения дублера и стабилизации температуры, подающий и обратный трубопроводы. Более сложные системы содержат также теплообменники.
3.3.2 Водяные гелиоколлекторы применяются для нагревания воды в системах теплоснабжения животноводческих объектов:
- доильно-молочных блоков;
- душевых и бытовых помещениях;
- подогрева воды для поения животных;
- подогрева воды для обогрева полов в свинарниках-откормочниках и др.
3.3.3 Гелиоколлекторы для систем подогрева воды животноводческих объектов рекомендуется составлять из выпускаемых отечественной промышленностью гелиоприемников, путем их последовательно-параллельного соединения. Последовательно соединенные гелиоприемники (от 2 до 5 шт.) образуют модули, из которых параллельным соединением образуются блок-модули. В один блок-модуль рекомендуется соединять не более 6 модулей.
3.3.4 В качестве прозрачного покрытия водяных гелиоприемников рекомендуется использовать стекло.
3.3.5 В качестве теплоизоляции корпуса гелиоколлектора рекомендуется применять стекловолокно или аналогичные материалы слоем до 150 мм; для теплоизоляции бака-аккумулятора - до 200 мм.
3.3.6 Между абсорбером и теплоизолятором необходимо помещать теплоотражательный листовой материал, например, алюминиевую фольгу.
3.3.7 Каналы для теплоносителя в водяном гелиоприемнике должны выполняться из материала с достаточно высокой теплопроводностью, иметь надежный тепловой контакт с абсорбером и малое гидравлическое сопротивление.
3.3.8 Для размещения водяных гелиоколлекторов рекомендуется использовать крыши строений. При сплошной несекционной конструкции гелиоколлектора площадь под ним целесообразно использовать в качестве складских помещений или навеса и т.д.
3.3.9 Гелиосистемы подогрева воды для сезонного использования (апрель-октябрь) могут быть одноконтурными, для круглогодичного использования - двухконтурными с теплообменником. В этом случае в контуре гелиоколлектора рекомендуется использовать антифриз (приложение Д2).
3.3.10 Для обеспечения круглогодичной работы гелиоколлектора или при использовании незамерзающих теплоносителей в контуре гелиоколлектора система теплоносителя должна быть замкнутой через теплообменник в баке-аккумуляторе и иметь расширительный бачок.
3.3.11 Количество теплообменников зависит от количества контуров, потребления тепла, назначения водонагревательной установки, степени жесткости нагреваемой установкой воды.
3.3.12 Циркуляция воды в контуре гелионагревателя может быть естественная (термосифонная) или принудительная (с помощью циркуляционного насоса).
3.3.13 Контуры с термосифонной циркуляцией термоносителя могут применяться открытого и закрытого типа, с принудительной циркуляцией - только закрытые.
3.3.14 Для лучшего обеспечения потребителей горячей водой в вечерние и ночные часы гелиоводонагревательные системы должны включать в себя баки-аккумуляторы, совмещающие в себе функции водоэлектронагревателей, позволяющие выравнивать температуру воды до требуемых параметров независимо от погодных условий и времени суток.
3.3.15 В зависимости от компоновки и типа гелиоводонагревательных систем применяются соответствующие типы баков-аккумуляторов - для открытых и закрытых систем. Последние работают под давлением водопроводной сети.
3.3.16 В системах с термосифонной циркуляцией теплоносителя бак-аккумулятор должен располагаться на 0,3-0,5 м выше гелиоколлектора, в системах с принудительной циркуляцией теплоносителя - в любом удобном месте.
3.3.17 В качестве баков-аккумуляторов с небольшой суточной теплопроизводительностью рекомендуется использовать серийные водоэлектронагреватели:
- для открытых систем - типа УАП;
- для закрытых систем - типа ВЭТ (при давлении в водопроводной сети до 0,29 МПа) или СОАЗ и САЗС (при давлении в сети до 0,4 МПа).
3.3.18 Теплопроизводительность гелиоводонагревательных установок сезонного использования с дублирующим электронагревателем следует рассчитывать на 100% значение суточной тепловой нагрузки потребителей с учетом коэффициента часовой неравномерности потребления.
Мощность дублирующих электронагревателей рассчитывается по максимальному значению тепловой нагрузки в период эксплуатации.
3.3.19 В системах гелиоводнагрева теплопотери в трубопроводах должны быть сведены к минимуму с помощью надежной теплоизоляции и рационального сокращения их длины.
3.3.20 Эффективность термосифонной системы рекомендуется увеличивать путем деления бака-аккумулятора на две секции - горячую и теплую, связанных по принципу сообщающихся сосудов и способных дать увеличение температуры горячей воды, поступающей к потребителю, на 3-8 °С и повысить теплопроизводительность системы.
3.3.21 Гелиоводонагревательные системы в обязательном порядке снабжаются предохранительными клапанами.
3.3.22 Для потребления воды из бака-аккумулятора целесообразно использовать поплавковый водозаборный патрубок.
3.3.23 Гелиоводонагревательные системы должны снабжаться автоматическим сливом из бака-аккумулятора в бак потребления при достижении температуры воды в системе 60-65 °С.
3.3.24. Гелиоводонагревательные системы должны снабжаться автоматическим устройством слива теплоносителя (воды) при опасности замерзания (температура ниже 3 °С).
3.3.25 В системах сезонного использования в конце сезона производится опорожнение трубопроводов и промывка.
3.3.26 Прозрачное покрытие гелиоприемников необходимо мыть не менее двух раз за сезон.
Обогрев зданий
3.4.1 Для обогрева животноводческих и жилых зданий применяются гелиоколлекторы, по конструкции аналогичные гелиоколлекторам, применяемым для подогрева воды.
3.4.2 Гелиоводосистемы используются, в основном, для обогрева полов в свинарниках-маточниках, а также для обогрева доильно-молочных блоков, ветпропускников и других зданий.
3.4.3 Гелиоводонагревательная система для теплоснабжения животноводческих и жилых зданий включает в себя, кроме перечисленных в п.3.3.1 элементов, также систему отопления с трубопроводами.
3.4.4 Для обогрева полов в свинарниках-маточниках используются монтируемые бетонные плиты, внутри которых заложены трубчатые регистры, представляющие собой каналы для движения теплой воды.
3.4.5 Для обогрева помещений используются обычные отопительные радиаторы.
3.4.6 Гелиоводонагревательные системы целесообразно использовать также для первичного подогрева воды в котельных.
3.4.7 Расчет гелиоводонагревательных систем для подогрева воды и обогрева зданий производится по методике, приведенной в приложении Г2.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 153; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!