Проект системы солнечного горячего водоснабжения многоэтажного жилого дома с дискретной переориентацией коллекторов

* ПИНЭИ (Проблемный институт нетрадиционных энерготехнологий и инжиниринга) основан в 1994 г. и является одной из ведущих организаций в Украине, работающей в области нетрадиционной и малой теплоэнергетики а также в сфере жилищно-коммунального хозяйства. Институт разрабатывает программы и методики по экономии энергоресурсов, нормативы и стандарты по энергосбережению и использованию нетрадиционных и возобновляемых источников энергии (НВИЭ); проектирует энергоэффективные жилые дома для индивидуального и муниципального строительства; проектирует и монтирует системы энергоснабжения с использованием НВИЭ, системы учета и регулирования потребление тепла и горячей воды.

Жилой дом с крытой автостоянкой и помещением общественного обслуживания.
Расход горячей воды в сутки:

В разработанном проекте солнечная система подогрева холодной воды рассчитана на покрытие тепловой нагрузки горячего водоснабжения в летний период во время профилактики тепловых сетей и работает как система предварительного подогрева водопроводной воды с дальнейшим ее нагревом от тепловых сетей на протяжении отопительного и неотопительного периодов года.
По проекту дом оснащен типовой двухзонной системой ГВС с отдельными для каждой зоны двухступенчатыми теплообменниками горячей воды, присоединенными к внешней теплосети. Общий расход тепла на подогрев воды для системы ГВС летом составляет:

Qhsum = 1,1 Гкал/сутки.

Из многих отработанных вариантов схем приготовления горячей воды мы остановились на наиболее надежном двухконтурном варианте. Была разработана схема и рассчитано основное оборудование для системы ГВС с солнечным подогревом (рис. 1).

• Share

В состав гелиоконтура входят:
— солнечные застекленные высокоэффективные плоские коллекторы фирмы Vissmann или отечественного производства (детальное техническое задание на разработку которых выполнено в институте), общая поверхность коллекторов 250 м², производительностью летом 0,89 Гкал/сутки;
— емкостной теплообменник с трубчатой поверхностью теплопередачи (Fобщ = 38 м²) с электронагревателями (Nобщ = 64 кВт);
— расширительные мембранные баки, V = 250 л — 2 шт;
— насос циркуляционный Q = 7,5 м³/час, Н = 7 м.в. ст;
— трубопроводы обвязки и транзита теплоносителя;
— теплоноситель — экологически чистый и безопасный антифриз;
— бак сохранения антифриза V = 1,5 м³.

В состав контура водоснабжения входят:
— баки-аккумуляторы подогретой воды с экологически чистым внутренним покрытием (V = 5 м³ — 4 шт);
— вода для подогрева — из холодного городского водопровода соответствующей зоны;
— аппарат антинакипной защиты трубопроводов емкостного теплообменника.

Система автоматики предусматривает работу в двух режимах: при наличии и при отсутствии централизованного теплоснабжения.

II режим (летний, при отключении от теплосети) — нагрев воды в день осуществляется теплоносителем (антифризом) гелиоконтура в емкостном теплообменнике, ночью — электронагревателями, вмонтированными в бак. Далее нагретая вода подается непосредственно в систему ГВС пользователям.

• Share

Рис. 2. План расположения солнечных коллекторов на крыше дома

Солнечные коллекторы (СК) I зоны располагаются на кровле подземного паркинга, баки-аккумуляторы ГВС в подвале рядом с теплопунктом. Солнечные коллекторы II зоны собраны в конструкцию, напоминающую трехлистник, которая трижды в день дискретно поворачивается в горизонтальной плоскости на 30° от меридиана, принимая последовательно ориентацию на юго-восток, юг и юго-запад, чтобы как можно эффективнее использовать солнечную радиацию (рис.2).
Расчет годовой производительности системы выполнен на разработанном в ПИНЭИ программном комплексе СТНССА по расчету систем солнечного теплоснабжения с использованием метеорологических данных г. Киева, сформированных в виде “типичного года”. Результаты расчетов приведены в таблице.

Таблица Расчетная таблица покрытия потребностей в тепле на горячее водоснабжение жилого дома системой солнечного горячего водоснабжения с дискретной переориентацией коллекторов

№	Название величин	Месяцы года												Всего за год
		ян- варь	фев- раль	март	апрель	май	июнь	июль	август	сен- тябрь	ок- тябрь	но- ябрь	де- кабрь
1	Сумма прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность за день, Вт.час/кв.м	221	536	1207	1690	2637	3298	3080	2607	1861	961	243	149	18490
2	Коэффициент положения Ps с учетом дискретного перемещения	3,324	2,412	1,884	1,524	1,332	1,260	1,296	1,428	1,704	2,148	2,928	3,744
3	Сумма диффузной солнечной радиации Id на горизонтальную поверхность за день, Вт.час/кв.м	638	953	1548	2099	2568	2738	2607	2159	1621	1065	580	447	19023
4	Общее количество падающей на коллекторы солнечной радиации Qпад, Гкал	8,76	13,00	24,54	28,93	38,98	42,87	42,41	37,90	29,96	20,21	7,99	6,43	301,98
5	Производительность системы СГВ, Гкал	4,82	7,15	13,50	17,36	25,34	28,72	28,41	24,64	19,48	12,13	4,40	3,54	189,47
6	Потребности в тепле на ГВС, Гкал	59,5	53,75	59,51	65,75	38,12	36,89	33,36	33,36	36,89	59,51	57,59	59,51	593,74
7	Процент покрытия потребности в тепле на ГВС солнечной системой ГВ	8,1%	13,3%	22,7%	26,4%	66,5%	77,9%	85,2%	73,9%	52,8%	20,4%	7,6%	5,9%	31,9%

---

Рабинович М.Д., Скоблякова З.Н.