Солнечные установки наиболее целесообразно приме­нять для низкотемпературных процессов. Температура воды в плавательных бассейнах обычно поддерживается на уровне 20—27 °С, что всего йа 5—15 °С выше темпера­туры наружного воздуха, и энергия солнечной радиации в летний период—с начала июня до середины сентяб­ря — вполне может заменить традиционный источник энергии. То же относится и к лечебным минеральным ваннам, хотя в этом случае температура воды и несколь­ко выше — 35—38 °С. Благодаря использованию солнеч­ной энергии купальный сезон в открытых плавательных бассейнах будет увеличен на 1,5—2 мес. в год, а в за­крытых бассейнах будет обеспечена значительная эконо­мия топлива, особенно с учетом того, что в летний пери­од котлы работают неэффективно — с низким КПД. От­ключение котлов на этот период не только снижает расход топлива, но и уменьшает загрязнение окружаю­щей среды вредными выбросами, в том числе оксидами серы и азота.

В ряде стран (США, Австралия, ФРГ) в течение мно­гих лет успешно эксплуатируется большое число частных и коммунальных плавательных бассейнов с солнечным обогревом. Это перспективная область применения сол­нечных установок как в спортивно-оздоровительных уч­реждениях, так и в индивидуальном строительстве в бла­гоприятных в климатическом отношении районах страны,

В условиях средней полосы и южной части СССР ге­лиоустановки могут давать как минимум 250—300 кВт* ч

полезной теплоты в год с 1 м2 площади плоского солнеч­ного коллектора. Одна из возможных схем гелиоустано­вок для подогрева воды в плавательном бассейне пока­зана на рис. 47, а. Вода из бассейна насосом прокачивает­ся через фильтр и направляется в солнечный коллектор. Нагретая вода из коллектора поступает в бас­сейн. В схеме предусмотрены обратный клапан, воздуш­ный клапан и байпасная линия с вентилем. Коллектор должен быть изготовлен из коррозионно-стойких мате­риалов, чтобы не подвергаться агрессивному действию воды из бассейна. Кроме того, материал должен выдер-

а — одноконтурная схема; 6 — схема солнечно-теплонасосной установки:
/ — бассейн; У —насос: а —фильтр; 4 — обратный клапан: 5 — коллектор сол-
нечной энергии; 6 — воздушник; 7 — байпас с вентилем; в — тепловой насос;
9 — теплообменник; 10 — трехходовой клапан

живать температуру от —20 до 70 °С, обладать хорошей поглощательной способностью и высоким коэффициен­том теплопроводности. Через коллектор прокачивается большое количество воды, и должно быть обеспечено та­кое поперечное сечение каналов, чтобы гидравлическое сопротивление было минимальным. Наиболее подходя­щими материалами являются окрашенные в черный цвет полиэтилен, полипропилен и синтетический каучук. Пер­вые два материала дешевы, а каучук значительно доро­же, но более стойкий. При годовом поступлении 1050 кВт-ч/м2 солнечной энергии на горизонтальную по­верхность и площади КСЭ 800 м2 за. сезон гелиоустанов­

ка может дать 170 МВт-ч теплоты, а потребность в теп­лоте составляет 270 МВт-ч. В данном случае КСЭ не имеет остекления, вода в нем подогревается на 3,5 °С, и средняя тепловая мощность установки за сезон состав­ляет 270 кВт, а ее КПД — 38,3 %. Длинные оребренные трубы изготовлены из полипропилена, а прямой и обрат­ный соединительные трубопроводы — из полиэтиленовых труб.

Схема комбинированной солнечно-теплонасосной установки для обогрева плавательного бассейна показа­на на рис. 47, б. Летом в бассейне поддерживается тем­пература не ниже 20 °С. Это обеспечивается с помощью КСЭ. При неблагоприятных погодных условиях включа­ется тепловой насос, использующий КСЭ в качестве ис­парителя.

Для снижения тепловых потерь водная поверхность бассейгіа покрывается специальной оболочкой. Если тем­пература воды в бассейне выше, чем в КСЭ (осенью, вес­ной), то КСЭ отключается, а работает тепловой насос.

В условиях средней части СССР гелиоустановка, предназначенная для поддержания температуры воды в плавательном бассейне на уровне 20—-27 °С, дает за сезон 250—270 кВт-ч полезной теплоты на 1м2 площади КСЭ. Для сравнения укажем» что годовая удельная теп- лопроизводительность гелиосистемы горячего водоснаб­жения равна 300—500 кВт-ч/м2 в год, а гелиоустановка отопления (30—70°С) 150—300 кВт-ч/м2 в год. Бассейн теряет теплоту вследствие испарения воды, конвекции и излучения в окружающую среду, теплопроводности от дна к грунту и на разогрев. Требуемое количество теп­лоты от обычного топливного источника равно разности между суммарными теплопотерями бассейна и поступ­лением солнечной энергии.

Тепловые потери открытого плавательного бассейна могут быть существенно снижены, если в те периоды, когда бассейн не используется, т. е. в ночное время и в — холодную ненастную погоду, закрывать его водную по­верхность. Для этого можно использовать полимерную пленку или плиты из пенопласта. При работе бассейна полимерное покрытие убирается и хранится в свернутом виде на краю бассейна, плиты также могут быть сложе­ны там же в виде штабеля. Второй вариант — это двух­слойное полимерное покрытие в виде подушки, которая надувается воздухом и изолирует поверхность воды от наружного воздуха; при работе бассейна воздух выпус­кается и благодаря наличию утяжелителей покрытие по­гружается на дно бассейна. Защита поверхности воды от наружного воздуха позволяет уменьшить тепловые поте­ри на 40—50 %, что при площади бассейна 1000 м2 экви­валентно экономии почти 25—35 м3 мазута за сезон в районах с годовым поступлением солнечной энергии порядка 1000—1100 кВт-ч/м2.

При использовании пластмассовых коллекторов себе­стоимость 1 кВт-ч теплоты в 3—5 раз ниже по сравне­нию со стандартными плоскими КСЭ и в 6—10 раз ниже по сравнению с вакуумированными КСЭ.

Один из наиболее крупных открытых плавательных бассейнов с солнечной установкой в Европе находится в г. Виде (ФРГ) и име­ет площадь поверхности воды 1500 м2 и объем 2500 м3. Всего в ФРГ эксплуатируется 2800 бассейнов со. средней площадью одного бассей­на 1270 м2, и расход топлива за сезон составляет 92 т нефти на 1 бассейн, а всего потребляется 260 тыс. т нефти. Общие теплопотери бассейна составляют 2390 кВт-ч/м2 за сезон, в том числе за счет излучения с поверхности воды теряется 1570, испарения и конвек­ции — 540, с промывочной водой — 230, вследствие теплопроводно­сти— 25 кВт-ч/м2 и потери при первом разогреве составляют 25 кВт-ч/м2. Вследствие поглощения атмосферного и солнечного излучения приход энергии составляет 1730 кВт-ч/м2 за сезон, а об­щая потребность в теплоіе за сезон равна 660 кВт-ч/м2. Итак, мак­симальные потери обусловлены испарением и теплоотдачей от во­ды к воздуху, а вторая по величине потеря теплоты — разность между излучением поверхности воды и поглощением атмосферного излучения (в диапазоне длин волн от 6 до 60 мкм), составляющая 370 кВт-ч/м2 за сезон.

Если глубина бассейна не превышает 1 м, то его дно и стены должны быть покрашены краской с высокой по­глощательной способностью, а дно, кроме того, должно иметь шероховатую поверхность. Для промывки фильт­ров используется теплая вода, норма расхода на одну промывку — 0,9 м3 на 1 м2 поверхности бассейна. Теп­лоту промывочной воды необходимо утилизировать, уста­новив после фильтров теплообменник.

При реализации всех трех указанных способов энер­госбережения потребность в теплоте снижается до 260 кВт-ч/м2 за сезон, что составляет всего 40 % перво­начального значения. При этом требуемая площадь плос­кого КСЭ уменьшается до 0,4 м2 (вместо 1 м2) на 1 м2 площади поверхности воды в бассейне. При этом годо­вое теплопотребление бассейна составляет 700— 800 МВт-ч, среднесуточная теплопроизводительность ге­лиоустановки за период май—сентябрь 2,5 кВт-ч/м2 в день (максимум 6 кВт-ч/м2 в день) при площади по­верхности воды КСЭ 1500 м2, температура воды на вхо­де в КСЭ 20—27 °С, а на выходе 24—36 °С при расходе 40—90 м3/ч.

Глава четвертая

СОЛНЕЧНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ
В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ