ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно - исследовательской работы.

В последние годы заметное распространение получают экономичные и экологические солнечные нагревательные системы - для нагрева воды и теплоснабжения. Большое разнообразие солнечных систем этого назначения подразделяется на две группы: 1) сезонные одноконтурные, используемые в теплое время года и работающие по принципу самоциркуляции теплоносителя; 2) всесезонные двухконтурные, в которых циркуляция теплоносителя в первом контуре осуществляется принудительно. Недостатком первой группы является сезонный характер работы, а к числу недостатков второй группы относится повышенный расход электроэнергии и отсутствие самоциркуляции в теплое время года. Предлагаемая система солнечного теплоснабжения, на основе которой создана установка (крупномасштабная действующая модель), может функционировать в двух режимах - самоциркуляции и при­нудительной прокачки теплоносителя. С помощью установки проверяется работоспособность и определяются показатели этой оригинальной комбинированной системы.

Установка содержит два солнечных коллек­тора 1 (см. рисунок), установленных на специальной подставке 2 (на рис. виден один кол­лектор). Коллекторы установлены лицевой стороной на юг и наклонены к горизонту на угол 45-50°, оптимальной для географической широты Волгоградской области. В состав установки входит бак-аккумулятор 3, который смонтирован на своей подставке 4 таким образом, что бак располагается выше коллекторов. Внутри бака размещен теплообменник 5 в виде бака меньшего объема. Каждый коллектор 1 представляет собой металлический ящик 6 с теплоизолирующим слоем 7, на котором размещена трубная обвязка 8, закрываемая светопрозрачным покрытием 9. Коллекторы крестообразно соединены между собой короткими трубопроводами. С помощью транзитных трубопроводов 10 и 11 коллекторы соединены с верхней и нижней частями теплообменника 5. В транзитных трубопроводах предусмотрены вентили 12 и 13 соответственно; один из трубопроводов со­общается с расширительным бачком 14. К транзитным трубопроводам 10 и 11 параллельно подсоединены дополнительные короткие трубопроводы 15 и 16, которые «обходят» вентили 12 и 13. В верхнем дополнительном трубопроводе 15 предусмотрены свой вентиль 17 и регулируемый дроссель 18; в нижнем трубопроводе 16 - вентиль 19 и электроприводной насос 20 регулируемый производительности. С баком-аккумулятором 3 сообщается трубопровод 21 с вентилем 22 подачи холодной воды (ХВ) и трубопровод 23 забора горячей воды (ГВ), последний снабжен смесителем 24. Оба трубопровода 21 и 23 могут сообщаться с заборным колодцем 25. В составе установки имеются датчики температуры Т и давления Р. Бак 3 и его трубопроводы 21 и 23 - это второй контур системы, остальное - первый контур.

При использовании установки в теплое время года, как малогабаритной системы солнечного теплоснабжения, нагрев теплоносителя производится за счет естественной циркуляции (самоциркуляции) - без подключения насоса 20. Для этого закрывают вентили 17, 19 на дополнительных трубопроводах 15, 16 и открывают вентили 12, 13 на транзитных трубопроводах 10, 11. После этого теплоноситель пускают по малому контуру. За счет разогрева в коллекторах 1 теплоноситель поднимается по верхнему транзитному трубопроводу 10, поступает в теплообменник 5 и по нижнему транзитному трубопроводу 11 возвращается в коллекторы. Это и есть самоциркуляция теплоносителя (на рис. показана стрелками), минуя дроссель 18 и насос 20. Тепло от теплообменника 5 разогревает воду в баке-аккумуляторе 3. Режим самоцир­куляции возможен при соблюдении условий: температура окружающей среды в дневное время - не ниже 15°С; теплообменник 5 (вместе с баком-аккумулятором 3) располагаются выше коллекторов 1.

В прохладное и холодное время года систему переводят на режим принудительной циркуляции теплоносителя. Для этого закрывают вентили 12, 13 на транзитных трубопроводах 10, 11, открывают вентили 17, 19 на дополнительных трубопроводах 15, 16 и включают насос 20. После этого насос 20 за­бирает теплоноситель из нижней части теплообменника 5, прокачивает его по магистральному трубопроводу 11, обходя вентиль 13 по дополнительному трубопроводу 16, нагнетает теплоноситель в нижнюю часть коллекторов 1, где теплоноситель разогревается, выдавливается из коллекторов, проходит через регулируемый дроссель 18, дополнительный 15 и транзитный 10 трубопроводы, поступает в теплообменник 5 и нагревает воду в баке 5. Условиями функционирования системы в холодное время года являются: 1) скорость прокачки теплоносителя, которая регулируется производительностью насоса 20; 2) расположение бака 3 внутри помещения и его термоизоляция; 3) дополнительный нагрев с помощью дросселя 18, микроклимат в коллекторах, обусловленный их конструкцией. Возможные изменения объема теплоноси­теля компенсирует расширительный бачок 14.