10716

Первый солнечный водонагреватель был создан в 1767 году швейцарским ботаником Орасом Бенедиктом де Соссюром и по своей мощности он позволял приготовить суп.

Современный тип водонагревателей был создан в 1953 году в Израиле инженером Леви Иссаром и усовершенствован доктором Цви Тавором в 1955 году, за что получил спустя 3 года премию в 1000 израильских лир от премьер-министра страны, Давида Бен-Гуриона.

Солнечные водонагреватели могут быть активного или пассивного типов.

Активная система использует электрический насос для циркуляции жидкости через коллектор; пассивная система не имеет насоса и полагается только на естественную циркуляцию. При естественной циркуляции теплоносителя в системе (термосифонная система) горячий теплоноситель поднимается вверх, поэтому бак-накопитель должен располагаться выше коллектора. Если такое расположение невозможно или нецелесообразно, должна применяться система с активной циркуляцией теплоносителя. Наиболее дешевой будет одноконтурная система термосифонного типа. Наиболее дорогой будет двухконтурная система с активной циркуляцией и одним или двумя теплообменниками.

Пассивные солнечные водонагреватели можно поделить на два подтипа: работающие без давления в системе (безнапорные), и работающие под давлением.

Безнапорный (пассивный) солнечный водонагреватель состоит из рамы для крепления всей установки, водяного бака с теплоизоляцией, вакуумных трубок для сбора солнечной энергии и бака с клапаном для подачи воды. В данной системе используются трубки без сердечника, с циркулирующей в них жидкостью.

Рис.3 Солнечный водонагреватель

250

Вакуумная трубка без сердечника соединяется напрямую с водяным баком и заполнена жидкостью. При нагреве происходит постоянное перемешивание воды – холодная из бака опускается в трубку, а горячая поднимается в бак.

Монтаж такого типа нагревателей обычно выполняется на крыше здания или в любом месте, находящемся выше точки отбора воды. В зависимости от специфики места установки, для подачи воды в бак водонагревателя может использоваться либо электрический, либо ручной насос.

Установка.

Солнечные водонагреватели устанавливаются на крыше зданий под углом к горизонту, равным географической широте местности. Угол наклона при установке зависит от угла падения солнечных лучей, к которым поверхность должна быть перпендикулярна. Оптимальный угол наклона зимой составляет 60°, летом — 30°. На практике советуется выбирать 45°. Вторым параметром является азимут, который не должен отклоняться от 0° (южное направление). Это не всегда возможно, поэтому допустимо отклонение от южного направления до 45°. Кроме того, группы нагревателей устанавливаются на открытых пространствах, например, над парковками для автомобилей, но как можно ближе к потребителю (зданию). В связи с тем, что солнечный нагреватель невозможно выключить, в периоды максимального солнечного облучения и малого водоразбора температура (температура застоя) в нём может достигать, в зависимости от типа, 200 °C (плоские системы) и 300 °C (вакуумные). Поэтому в качестве трубной обвязки водонагревателей нельзя использовать пластиковые (полимерные) трубы и стальные трубы с цинковым покрытием. Следует применять трубопроводы из меди или нержавеющей стали.

Также необходимо предусмотреть теплоизоляцию первого (горячего) контура трубной обвязки водонагревателей для предупреждения ожогов и возгораний, причем материал теплоизоляции и крепежа должен соответствовать указанным температурным режимам. На корпусах коллекторов промышленного изготовления указывается точная температура застоя для данного модельного ряда.

Срок службы коллекторов — не менее 15 лет.

Литература

1.Техническое пособие «Солнечное теплоснабжение Thermotech», 2011.

2.Соколов М. М. Возобновляемые источники энергии [Электронный ресурс]: учебн. пособие / М. М. Соколов; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т. – Н. Новгород:

ННГАСУ, 2016. – 99 с. 1 электрон. опт. диск (DVD+RW) ISBN 978-5-528-00141-8

251

Паузин С.А., Михайлова Т.Н.

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»

СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ ДЛЯ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЖИЛЫХ ДОМОВ В НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

С каждым годом на бытовые нужды расходуется все больше и больше электроэнергии, природного газа, тепла и воды, что приводит к их дефициту. Также регулярно растут тарифы на энергоресурсы, которые вынуждают искать новые пути снижения затрат на отопление, электроснабжение, горячее/холодное водоснабжение.

Вкачестве альтернативного источника энергии рассмотрим тепловой насос, и произведем сравнение с наиболее распространенной отопительной системой в Нижегородской области, работающей на газе.

Тепловой насос представляет собой устройство, основной задачей которого, является передача энергии от источника низкой температуры (земли) к более горячему объекту.

Основные преимущества тепловых насосов:

- высокая производительность (потребляет 1 кВт электроэнергии в час, а выдает 5-7кВт тела);

- большой срок службы; - взрыво- и пожаробезопасность:

- высокая экологичность (не выделяют токсических веществ).

Внастоящее время тепловые насосы получили широкое распространение в таких странах, как Швейцария, Германия, Швеция и США. Например, в Швейцарии в эксплуатации находится более 60 тысяч тепловых насосов, что позволяет экономить до 150 тысяч литров жидкого топлива, притом, что приблизительно 325 тонн оксида углерода не выбрасывается в атмосферу[1]. Чтобы выяснить, насколько эффективна эта установка будет в Нижегородской области, определим ее рентабельность

по отношению к газовому оборудованию.

Для дома площадью 150м2 был произведен расчет энергозатрат систем отопления и сведен в таблицу 1.

Таблица 1. Сравнительные характеристики систем отопления

252

Из сравнительных характеристик, представленных в таблице, видно, что расходы на тепловой насос составили 43348руб, а на газовый котел – 50403руб. Следовательно, тепловой насос обходится дешевле на 7 055 руб. в год. Но его первоначальная стоимость выше стоимости газового оборудования, поэтому необходимо рассчитать срок окупаемости (см.

рис.1).

Из графика затрат на устройство и эксплуатацию систем отопления видно, что срок окупаемости теплового насоса составит приблизительно 70 лет. Это слишком большой срок для того, чтобы владелец решился на устройство теплового насоса.

Итак, подведем итоги:

Тепловые насосы по сравнению с газовыми котлами по энергозатратам в год являются экономичнее, но отличаются высокой первоначальной стоимостью оборудования.

Экологичностьтепловых насосов держится на высочайшем уровне. Они не выделяют токсических веществ, в помещении нет нагара и копоти в отличие от газовых котлов.

Тепловые насосы не взрываются, поэтому их использование не сопровождается риском порчи имущества.

В отличие от газового оборудования тепловой насос не требует регулярного обслуживания. При этом он редко нуждается в ремонте и замене частей.

253

количества потребляемой тепловой энергии. Многоквартирные дома зачастую имеют нетиповые, а иногда и единственные в своем роде конструктивные решения. Отечественным производителям приборов и систем учета приходится регулярно решать нестандартные инженерные задачи для адаптации своего продукта к местной коммунальной инфраструктуре.

Сейчас на рынке учета потребления энергоресурсов не так много игроков, которым под силу быстро реагировать на постоянно меняющуюся ситуацию и предлагать решения, максимально соответствующие потребностям различных отраслей народного хозяйства, в том числе и ЖКХ.

Рассмотрим возможности теплового учета на примере использования тепловычислителя «ВЗЛЕТ ТСРВ» [1] (рис.1).

Рис. 1. Тепловычислитель «ВЗЛЕТ ТСРВ» исполнения «ТСРВ-024»

Модульные продукты ГК «Взлет» комплектуются современными приборами – лучшими образцами на отечественном рынке. Универсальный тепловычислитель «ВЗЛЕТ ТСРВ» исполнения «ТСРВ-024» (рис.1) по совокупности характеристик не только не уступает аналогам других производителей, но по ряду характеристик их превосходит. Модули «Взлет УУТЭ» (УУХВ) также предусматривают оснащение интеллектуальными средствами связи для развертывания автоматизированных систем учета ресурсопотребления и диспетчеризации.

Тепловычислитель «ВЗЛЕТ ТСРВ» исполнения ТСРВ-024 обеспечивает:

-измерение с помощью первичных преобразователей до 9-ти текущих значений расхода и до 6-ти текущих значений температуры и давления;

-определение текущих и средневзвешенных за интервал архивирования значений параметров теплоносителя в трубопроводах (до 4

водной теплосистеме);

-определение значений тепловой мощности и количества теплоты в теплосистемах (от 1 до 3-х);

255

-ввод при необходимости и использование в расчетах договорных значений параметров теплоносителя (температуры, давления, расхода) в трубопроводах, а также договорных значений массового расхода и тепловой мощности в теплосистемах;

-прием по последовательному интерфейсу и использование в расчетах текущих значений температуры на источнике холодной воды;

-возможность выбора из списка схемы потребления с заданными алгоритмами расчета тепла и набором используемых первичных преобразователей расхода, тепла и давления; возможность программного присвоения первичных преобразователей тепла, расхода и давления в трубопроводах, используемых в теплосистемах;

-возможность организации теплоучета как в отопительный, так и в межотопительный сезон с автоматическим переключением на соответствующий алгоритм расчета на базе двух независимых теплосистем;

-архивирование в энергонезависимой памяти результатов измерений, а также установочных параметров для каждой теплосистемы;

-ввод базы установочных параметров по каждой теплосистеме;

-ведение журналов действий оператора, отказов и нештатных ситуаций;

-индикацию измеренных, расчетных, установочных и архивированных параметров;

-формирование на выходе логического сигнала;

-вывод измерительной, диагностической, установочной, архивной и т.д. информации через последовательный интерфейс RS-232 или RS-485 непосредственно по кабелю, по телефонной линии связи, по радиоканалу или каналу сотовой связи, а также через интерфейс Ethernet;

-автоматический контроль и индикацию наличия неисправностей первичных преобразователей и нештатных ситуаций в теплосистемах, а также определение, индикацию и запись в архивы времени наработки и простоя, вида нештатной ситуации для каждой из теплосистем;

-установку критерия фиксации и вида реакции тепловычислителя (ТВ) на возможные неисправности или нештатные ситуации (НС)

-защиту архивных и установочных данных от несанкционированного доступа.

256

погрешностям каналов измерения температуры составляет по модулю 0,1 % (при измерении температуры в диапазоне температур от 0 до 10 °С абсолютная погрешность составляет ±0,15°С);

-при измерении давления – 0,5 % от наибольшего измеряемого значения электрического тока первичных измерительных преобразователей давления (приведенная погрешность);

-при измерении количества тепловой энергии и тепловой мощности

0,5 % (при заданном значении давления); - при измерении времени работы в различных режимах – 0,01 %

(относительная погрешность).

Принцип действия ТВ основан на измерении первичных параметров теплоносителя с помощью преобразователей расхода, температуры, давления и обработке результатов измерений в соответствии с выбранным алгоритмом. Структурная схема тепловычислителя исполнения ТСРВ-024 приведена на рис.2.

Для выполнения комплексного инжинирингового подхода к энергосбережению [2, 3] необходимо обязательно устанавливать тепловычислители для учета и анализа количества потребляемой тепловой энергии.

Литература

1.Тепловычислитель ВЗЛЕТ ТСРВ – 024 Руководство по эксплуатации / Приборы расхода жидкостей, газа и тепловой энергии / АО «Взлет»/ Россия, Санкт-Петербург/ Режим доступа: http://vzljot.ru

2.Корягин М.В. Необходимость инжинирингового подхода к энергосбережению на объектах недвижимости / М.В. Корягин // 16-й Международный научно-промышленный форум "Великие реки’2014": Труды конгресса. Т.3. Н.Новгород: ННГАСУ, 2015. С. 88-91.

3.Корягин М.В. О необходимости комплексной оценки энергоэффективности зданий / М.В. Корягин // 15-й Международный научно-промышленный форум "Великие реки’2013": Труды конгресса. Т.3. Н.Новгород: ННГАСУ, 2014. С. 30-32.

258

Солуянов Н.А., Аксенова А.А., Шалыгина А.А.

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»

ВЕНТИЛЯЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЦЕХОВ

Гальванические цеха располагают оборудованием, предназначенным для покрытия кадмием, хромом, цинком или другими металлами поверхности металлических и неметаллических изделий способом электролиза. Перед нанесением покрытия поверхность изделия очищается от ржавчины и окалины, обезжиривается, подвергается шлифовке и полировке. Для этих целей используются растворители, азотная, плавиковая, серная, соляная, фтористоводородная кислоты, щелочи и полировочные пасты.

В гальванические цеха может располагаться следующее оборудование: гальванические линии автоматического, механизированного и ручного обслуживания; отдельно стоящими гальваническими ваннами; гальваническими модулями; минигальваниками [1].

Линии автоматического обслуживания применятся для серийного нанесения гальвано-химических покрытий и обработки крупногабаритных деталей (массой более 5 кг), которые крепятся на подвесках, в гальванических барабанах или корзинах, закрепленных на перемещаемых катодных штангах. Перемещение подвесок проводится автоматически по заранее заданному алгоритму. В механизированных линиях перемещением управляет оператор. Ручные линии используют для опытного (штучного) нанесения покрытий на детали (массой до 5 кг), которые размещаются на подвесах и перемещаются вручную. Современные гальванические линии подвергаются порошковому покрытию, для защиты их от коррозии.

Гальванические линии состоят из гальванических ванн, которые также могут располагаться отдельно. В качестве материалов для изготовления ванн применяются полипропилен, поливинилхлорид, фторопласт, черная и нержавеющая сталь, стекловолокно и титан. Ванны могут оборудоваться встроенными и навесными бортовыми отсосами (рис. 1), ручными и автоматическими укрытиями. Автоматические укрытия позволяют значительно снизить выбросы в помещение цеха.

Гальванические модули (вытяжные шкафы, рис. 2) и минигальваники предназначены для штучного нанесения гальванохимических покрытий деталей, масса которых не превышает 0,5 кг.

Вентиляция в помещениях гальванических цехов проектируется с целью обеспечения санитарно-гигиенических требований [2] и рекомендаций технологического проектирования [3].

259