Разработка и внедрение первой в районе Сочи солнечно-топливной котельной.

B децент­рализованных системах теплоснабжения НВИЭ уже сейчас при наличии благоприятных условий (к ним можно отнести и повышенные экологиче­ские требования для рекреационных регионов) могут составить реальную конкуренцию традици­онным котельным на органическом топливе, при­чем самым выгодным представляется применение комбинированных установок. K числу наиболее экономически и экологически эффективных устройств НВИЭ относятся прежде всего солнеч­но-коллекторные и теплонаносные установки [8-10]. При этом среди энергоустановок, в кото­рых выгодно использование энергии солнца, сле­дует выделить комплексы, создаваемые на базе отопительных котельных, работающих на органи­ческом топливе. B этом случае гелиоустановка представляет собой пристройку к котельной, обес­печивающую покрытие большей части нагрузки горячего водоснабжения в теплое время года.

Как известно, первая на территории бывшего CCCP солнечно-топливная котельная, разработан­ная ЭНИН им. Кржижановского, была построена для гостиницы "Спортивная" в Симферополе. Она была оборудована отопительными котлами на при­родном газе и солнечными коллекторами площа­дью 204 м². Эта гелиоустановка обеспечила эконо­мию 20 % годового расхода природного газа и покрытие до 80 % нагрузки горячего водоснабже­ния [10]. Гелиосистема была выполнена в виде солнечной приставки к имевшейся котельной. B Краснодарском крае в доперестроечный период под руководством B. A. Бутузова [9] было постро­ено пять подобных установок. Анализ работы солнечно-топливных котельных на современном этапе показывает их достаточно высокую эффек­тивность как в части экономии топлива и обеспе­чения экологической безопасности, так и по капи­тальным затратам. B таких системах достигаются наибольшие к. п. д. солнечных коллекторов, боль­шая продолжительность сезона работы и повы­шенная эксплуатационная надежность. Одним из наиболее существенных достоинств этих устано­вок является частичное использование существую­щего оборудования, а также возможность их об­служивания штатным персоналом котельной. Для комбинированного подогрева подпиточной воды солнечно-котельные установки в южных регионах могут работать в круглогодичном режиме.

B Краснодарском крае, обладающем большим потенциалом солнечной энергии, эксплуатируются 36 гелиоустановок общей площадью 2700 м² [11]. B сочинском санатории "Лазаревское" функциони­рует крупнейшая на побережье гелиосистема пло­щадью 400 м².

Котельная в пос. Солоники Лазаревского райо­на Сочи мощностью 1 МВт предназначена для ото­пления и горячего водоснабжения четырех жилых трехэтажных домов. B котельной установлено че­тыре котла типа "Универсал-5М", работающих на каменном угле, тепловой мощностью 0,259 МВт с площадью поверхности нагрева 33.1 M^ каждый без систем газоочистки и утилизации теплоты уходящих газов. Имеется также бак-аккумулятор вместимостью 25 м³. B конце 1995 г. администра­цией района было принято решение о реконструк­ции котельной с преобразованием ее в солнечно-топливную. Это мотивировалось высокой стоимо­стью и трудностью доставки органического топли­ва, а также необходимостью улучшения экологи­ческой обстановки в речной долине поселка на фоне благоприятных для работы солнечно-коллек­торных установок климатических условий.

Первая очередь гелиосистемы котельной пло­щадью 250 м² предусматривает покрытие около 35 % расчетной годовой нагрузки горячего водо­снабжения поселка. Котельная имеет два независи­мых контура циркуляции - отопления и горячего водоснабжения по закрытой схеме. Принципиаль­ная схема солнечно-топливной котельной преду­сматривает сооружение дополнительного контура циркуляции, включающего в себя блоки солнеч­ных коллекторов, циркуляционные насосы и ба­ки-аккумуляторы с дополнительным баком вмести­мостью 20 м³.

Установка может работать в сезонном и круг­логодичном режимах эксплуатации. Температура нагретой воды - - 55 ⁰C, время аккумулирования энергии в баке-аккумуляторе краткосрочное (l-2cут). Дублирующим источником энергии служат существующие водогрейные котлы. Гелио­установка представляет собой систему солнечных коллекторов, состоящую из пяти модулей, которые в свою очередь разделены на блоки по 10 кол­лекторов в каждом. Система обвязки трубопрово­дов - попутная, каждый блок может быть от­ключен индивидуально.

Солнечные коллекторы располагаются па плос­кой крыше котельной и специальной эстакаде. При проектировании учитывалась возможность ча-грязнения коллекторов уносом из дымовой трубы, для предотвращения последствий которого выпол­нена система водяного смыва с поверхности кол­лекторов. Проектом предусмотрено использование солнечных коллекторов "Радуга" производства НПП "Конкурент" (г. Жуковский Московской обл.). Поглощающая панель коллектора - - штампосвар-ная из листовой нержавеющей стали, покрытие панели - - селективное, выполненное напылением в вакуумной камере. Корпус изготовлен из специ­ального анодированного алюминиевого профиля, тепловая изоляция - - комбинированная (из база­льтового волокна в алюминиевой фольге и пено­полиуретана). Прогнозируемый срок службы кол­лектора - 15 - 20 лет.

Значения к. п. д. установки зависят от годового изменения климатических условий и температуры подаваемого теплоносителя, поэтому моделирова­ние изменения K.II.Д. в годовом и суточном циклах - достаточно сложная задача. B данном слу­чае были рассчитаны месячные суммы солнечной радиации на наклонную поверхность коллекторов, при этом усредненные значения к. п. д. принимались равными 0,35 - 0,6 в зависимости от режима работы гелиоустановки и расчетного месяца. Рас­четное годовое удельное количество суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность гелиоустановки составляет 1860кВт•ч/м², а за се­зон с апреля по октябрь - 1350кВт•ч/м². Рас­четное количество тепла, вырабатываемое гелио­системой при сезонной работе, равно 175МВт•ч, при круглогодичной работе - 227,3 МВт•ч.

Как показали технико-экономические расчеты, срок окупаемости гелиосистемы котельной в пос. Солоники (с учетом инфляции) составляет 3 - 6 лет в зависимости от режима работы уста­новки, что является очень хорошим показателем для энергетического оборудования. При этом уме­ньшается количество вредных выбросов в окружа­ющую среду: золы - на 3,4; окислов серы, азота и углерода - на 10; углекислоты - на 156т в год.

B настоящее время должны быть возобновле­ны прекращенные из-за недостатка финансирова­ния из местного бюджета работы по монтажу первой очереди солнечно-топливной котельной. Сооружение второй очереди намечено после запу­ска, испытаний и проверки принятых конструк­тивных решений гелиосистемы первой очереди.

Можно констатировать, что внедрение комби­нированных солнечно-топливных котельных один из наиболее перспективных путей повыше­ния эффективности и экологической безопасности существующих коммунальных котельных. Ha тер­ритории России эксплуатируется более 75 тыс. отопительных котельных жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) с суммарной тепловой мощно­стью 690,5 тыс. Гкал/ч. Потребление топлива (в пересчете на 1 т условного топлива) составляет 217,4 млн. т, из них только 41 % - • природный газ, около 47 % твердое топливо, 12 % жидкое и прочие виды топлива (торф, дрова) [8]. B 1997 r. валовые выбросы вредных веществ в атмосферу предприятиями ЖКХ в целом по Рос­сии составили 677,68 тыс.т, что на 3,1% больше, чем в предыдущем году [12]. При этом существен­но возросли выбросы жидких и газообразных ве­ществ, в том числе оксида углерода (на 7,2 %), оксидов азота (на 3,8 %), сернистого ангидрида (на 2,1 %). Это прежде всего связано с продолже­нием эксплуатации маломощных котельных, не имеющих установок для очистки дымовых газов.

B Краснодарском крае в 1999 г. валовой вы­брос загрязняющих веществ в атмосферу пред­приятиями энергетики составил 15,71тыс.т, или 15,3% общего выброса предприятиями края, что также осложняет экологическую ситуацию в курор­тном регионе. Ha предприятиях теплоэнергетики не сооружают установки очистки отходящих дымовых газов, на котлоагрегатах отсутствуют конт­рольно-измерительные приборы для поддержания оптимального режима горения, эксплуатируется устаревшее котельное оборудование.

Поэтому работы по проектированию и внедре­нию комбинированных солнечно-топливных коте­льных, использующих наиболее экологически бе­зопасное топливо и оборудованных системами очистки дымовых газов, что способствует улучше­нию экологической обстановки в регионе, должны получить широкую поддержку со стороны власт­ных структур и муниципальных предприятий, обеспечивающих централизованное теплоснабжение потребителей. Это особенно важно для региона Сочи, характеризующегося высокими требованиями к экологической безопасности рекреационной зоны, на фоне благоприятных для внедрения энергоуста­новок на базе НВИЭ природно-климатических условий. B этом плане опыт, полученный при разработке солнечно-топливной котельной в пос. Солоники Лазаревского района Сочи, представля­ется весьма полезным и должен учитываться при формировании региональных программ энерго­снабжения и устойчивого развития территории.