Рассмотрено состояние и перспективы развития систем солнечного тепло- и хладоснабжения. Освещены результаты научных разработок и передовой опыт проектирования, изготовления, монтажа и организации эксплуатации  гелиоустановок. Изложены особенности проектирования и расчета систем солнечного теплоснабжения с дублирующими источниками тепловой энергии. Для инженерно-технических и научных работников проектных, строительных и эксплуатационных организаций.

Предисловие

Глава 1. Пути экономии энергии в системах тепло- и хладоснабжения
1.1. Современное состояние направления повышения эффективности теплоснабжения в СССР
1.2. Использование нетрадиционных источников энергии в отечественной и мировой практике
1.3. Состояние и перспективы разработки и внедрения систем солнечного теплоснабжения

Глава 2. Современное состояние и опыт применения систем солнечного тепло- и хладоснабжения
2.1. Классификация систем
2.2. Оборудование установок солнечного телло- и хладоснабжения
2.3. Солнечные установки горячего водоснабжения
2.4. Системы солнечного отопления и теплоснабжения
2.5. Системы солнечного охлаждения
2.6. Системы солнечного теплохладоснабжения

Глава 3. Конструкции солнечных коллекторов
3.1. Плоский коллектор
3.2. Трубчатый вакуумированный коллектор

Глава 4. Схемные решения систем солнечного теплоснабжения
4.1. Общие сведения
4.2. Системы солнечного отопления и теплоснабжения
4.3. Солнечно-топливные и солнечно-электрические котельные
4.4.Комбинированные солнечно-электрические системы теплоснабжения с использованием внепиковой электроэнергии
4.5. Применение солнечной энергии в производстве сборных железобетонных изделий
4.6 Использование солнечной энергии в сельскохозяйственном производстве

Глава 5. Пассивные системы солнечного отопления
5.1. Общие сведения
5.2. Климатические ресурсы
5.3. Критерии выбора пассивной системы
5;5. Расчет открытых пассивных систем
5.6. Закрытые системы

Глава 6 Проектировав не систем солнечного и теплохладоснабжения
6.1. Расчет солнечной радиации, падающей на коллектор
6.2. Расчет солнечных коллекторов
6.3. Расчет теплообменников и баков-аккумуляторов
6.4. Методы расчета и проектирования установок солнечного тепло- и хладоснабжения
6.5. Расчет солнечных теплонасосных установок на математических моделях
6.6. Расчет солнечных приставок к теплоаккумуляционным электрокотельным
6.7. Архитектурно-конструктивные решения установок солнечного тепло- и хладоснабжения
6.8. Тиловые проекты систем солнечного теплоснабжения

Глава 7. Автоматизация работы систем солнечного тепло- и хладоснабжения
7.1. Задачи автоматизации систем тепло- и хладоснабжения
7.2. Автоматические устройства и регуляторы, применяемые в схемах автоматизации систем СТХС
7.3. Основные положения по проектированию схем автоматизации систем СТХС
7.4. Особенности автоматизации пассивных систем солнечного отопления
7.5. Схемные решения автоматизации активных систем солнечного тепло- и хладоснабжения (СТХС)
7.6. Пути совершенствования технических решений автоматизации систем СТХС

Глава 8. Опыт создания и деятельности специализированной организации по внедрению систем солнечного теплоснабжения

Глава 9. Опыт проектирования, изготовления и монтажа систем солнечного теплоснабжения на примере ППО “Спецгелиомонтаж” 

Глава 10. Результаты натурных исследований и опытной эксплуатации гелиосистем
10.1. Результаты натурных исследований установок солнечного горячего водоснабжения
10.2. Опыт эксплуатации солнечно-топливных и солнечно-электрических котельных
10.3. Опыт эксплуатации жилых домов с системами солнечного отопления

Глава 11. Использование ЭВМ при проектировании и расчете систем солнечного теплоснабжения
11.1. Описание пакета прикладных программ САПР солнечного теплоснабжения
11.2. Алгоритмическое обеспечение САПР СТ
11.3. Инструкция по использованию пакета прикладных программ САПР СТ

Глава 12. Экономическая эффективность, перспективы развития и совершенствования ССТ 
12.1. Экономическая эффективность ССТ
12.2. Перспективы развития и совершенствования ССТ
12.3. Пути развития централизованных ССТ

Приложение 1. Перечень типовых проектов ССТ (ТП)
Приложение 2. Выбор установок солнечного горячего водоснабжения в зависимости от типа и назначения здания
Приложение 3. Среднемесячные значения для солнечных коллекторов южной ориентации при различных углах их наклона к горизонту

Предисловие

Первые разработки в области солнечного теплоснабжения относятся в нашей стране к началу тридцатых годов. В течение последних 15 лет вновь наблюдается активность в научных исследованиях,  конструировании и проектировании оборудования и объектов с солнечным тепло- и хладоснабжением; были предприняты на государственном уровне меры по организации программного подхода к решению этой важной народнохозяйственной проблемы. Возведен целый ряд интересных экспериментальных и демонстрационных объектов, критически проанализирован отечественный и зарубежный опыт, налажены международные научно-технические связи. Выпущен ряд  нормативных и рекомендательных документов, пособий, переводных и  отечественных книг по проблеме. К сожалению, различного рода  экономические, производственно-технические и организационные причины не позволили добиться желаемых масштабов внедрения солнечной теплоэнергии.

Тем не менее метод проб и ошибок в практическом претворении в жизнь устройств и установок по тепловому преобразованию солнечной энергии позволил накопить в чем-то горький, но по-своему  неоценимый опыт. Мы научены, как не надо делать, и достаточно четко знаем, что и как надо делать. Сложилась и окрепла отечественная школа гелиотехников. Сегодня советские ученые и специалисты находятся на переломном этапе работы по решению серьезной  народнохозяйственной проблемы, что требует организации новой работы и она уже начата.

ГКНТ СССР и Президиум Академии наук СССР в целях  сосредоточения научных усилий и средств научных организаций, вузов и  промышленных предприятий по решению проблем использования  нетрадиционных энергоресурсов организовали в апреле 1989 г. Объединенный научный совет по проблеме "Нетрадиционная энергетика".

К задачам Объединенного научного совета отнесены (цитируется по постановлению ГКНТ СССР и Президиума АН СССР):

рассмотрение и научно-техническая оценка предложений  министерств и ведомств СССР и их научных учреждений, а также подготовка предложений Объединенного научного совета по формированию заданий, направлениям фундаментальных исследований в научных учреждениях страны, включаемых в указанные программы;

согласование технических требований и подготовка материалов по оценке технического уровня изделий, оборудования, установок, технологий и материалов, создаваемых по заданиям этих программ;

разработка предложений, выдвигаемых на конкурс по созданию новых видов оборудования, технологий, материалов, а также по сооружению технологических комплексов и установок;

экспертиза представленных на конкурс материалов и подготовка рекомендаций для включения в задания указанных программ предложений,  отобранных по итогам конкурса;

разработка предложений по объемам финансирования работ, заданиям указанных программ и долевому участию различных министерств и ведомств СССР в финансировании этих работ, в том числе по объемам финансирования фундаментальных исследований, проводимых в научных учреждениях страны;

проведение анализа состояния фундаментальных исследований и работ по использованию нетрадиционных возобновляемых источников энергии в народном хозяйстве, разработка прогнозов и предложений по развитию этого направления на перспективу;

проведение  сравнительного анализа развития этого направления за рубежом и в стране, разработка методов технико-экономической оценки  конкурентоспособности нетрадиционных возобновляемых источников энергии с учетом их взаимодействия на окружающую среду;

разработка  рекомендаций по экономическому стимулированию внедрения этих  источников энергии;

участие в подготовке и проведении научных конференций,  симпозиумов, семинаров и совещаний как в стране, так и за рубежом в области нетрадиционных возобновляемых источников энергии;

участие в работе международных организаций по нетрадиционным возобновляемым источникам энергии;

оказание методической помощи в организации подготовки и  повышении квалификации кадров в области нетрадиционных  возобновляемых источников энергии;

подготовка аналитических и информационных материалов по проблеме для Государственного комитета СССР по науке и технике и Президиума Академии наук СССР, содействие пропаганде и освещению в периодической печати достижений и опыта использования  нетрадиционных возобновляемых источников энергии в народном хозяйстве.

В составе Объединенного научного совета образована секция  теплового преобразования солнечной энергии с подсекциями, имеющими такие профили, как использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии в сельском хозяйстве, нетрадиционные солнечные электростанции.

Союз научных и инженерных обществ СССР создал в своем составе Комитет по возобновляемым источникам энергии, который объединил усилия ученых и инженеров различных научно-технических обществ и стал альтернативным научно-техническим образованием в области нетрадиционной энергетики.

Длительное время достаточно эффективно работает  Межведомственная комиссия по использованию возобновляемых источников энергии в народном хозяйстве при Госплане СССР. Она осуществляет планово-распорядительные и контрольные функции в деле практического развития и применения возобновляемых источников энергии,  рассматривает и принимает конкретные решения по производству  необходимого оборудования, организации материально-технического  обеспечения, устанавливает соответствующие задания министерствам и  ведомствам по замещению органического топлива энергией нетрадиционных видов, способствует созданию и функционированию  специализированных организаций по монтажу и сервисному обслуживанию установок и устройств нетрадиционной энергетики.

Есть уверенность, что такая организация единения научных сил при условиях состязательности и конкурсности создаст множественность идей и технических решений.

В структуре разрабатываемой Государственной научно-технической программы по проблеме «Экологически чистая энергетика» предусматривается направление "Солнечное тепло- и хладоснабжение". Следует отметить, что это направление имеет наибольшую степень  технологической готовности по сравнению с другими видами нетрадиционной энергетики и наиболее приемлемо в свете экономических критериев сегодняшнего дня. Это подтверждает и скромная отечественная практика, и достаточно разнообразный и более масштабный мировой опыт.

Указанные обстоятельства, а также перспективы оптимизации цен на топливо и энергию позволяют с большой степенью достоверности утверждать, что в ближайшем будущем возможно получить реальную и достаточно ощутимую экономию топлива.

Необходимо отдавать себе отчет в том, что основная сфера  применения солнечной энергии - децентрализованное теплоснабжение с огромным множеством индивидуальных и коллективных  потребителей. Это делает задачу типично межведомственной, требует поставить на государственный уровень организацию работ по решению проблемы (ряд задач разрешим на ведомственном или региональном уровне).

Государственная научно-техническая программа должна включать в себя основные приоритетные задачи, определяющие основу научно-технического прогресса всего этого направления.

Секция теплового преобразования солнечной энергии  Объединенного научного совета определила четыре приоритетных направления, которые предложены в проект ГНТП "Экологически чистая  энергетика" в виде следующих проектов:

разработка материалов и конструкций и серийное производство солнечных коллекторов нового поколения на мировом техническом уровне;

разработка, освоение промышленного производства и внедрение в народное хозяйство комбинированных солнечно-топливных и  солнечно-электрических котельных тепловой мощностью до 4 Гкал/ч;

разработка технологии и оборудования по использованию  солнечной энергии для выработки холода;

разработка новых конструкций и архитектурно-строительных решений жилых и общественных зданий с пассивными системами солнечного отопления.

В предлагаемой читателю книге с достаточной детализацией изложено существо каждого из этих направлений, рассказано о  научных исследованиях, опыте практической реализации, перспективах.

Экономическая реформа предполагает противозатратную  направленность системы хозяйствования в инвестиционной сфере. Основы хозрасчета предусматривают экономическую ответственность за конечные результаты при освоении инвестиций в строительстве и реконструкции. За конечные результаты солнечного теплоснабжения принимают экономию органического топлива и экологическую чистоту процесса, однако формализованный подсчет "рублевой" экономии при сегодняшних методических подходах будет сведен на нет финансовой и материальной затратностью. Учитывая перспективность решения проблемы, необходимы стимулирование научных исследований, производства специального оборудования, выделения и освоения инвестиций на строительно-монтажные работы, льготы при  эксплуатационных затратах. Предполагается с учетом реалий экономической  реформы введение экономического механизма, который обеспечит  действительное увеличение масштабов применения в народном хозяйстве нетрадиционных источников энергии.

Должен быть обеспечен программный подход к решению этой важной государственной задачи, установлены контрольные цифры по производству энергоресурсов на нетрадиционный основе, которыми будут руководствоваться министерства и ведомства, Советы  Министров союзных республик при формировании планов. Это должно быть подкреплено производством и поставкой по госзаказам специального оборудования, сырья и материалов, выделением капитальных  вложений с лимитами подрядных работ.

Центральные экономические ведомства должны предусмотреть на эти цели государственные дотации для производителей и потребителей оборудования нетрадиционной энергетики. Финансирование НИОКР в этой сфере предполагается осуществлять комбинированно, причем половина средств на эти цели будет выделяться ГКНТ СССР  исполнителям, получающим это право на конкурсной основе.

Предусмотрена разработка и утверждение в ближайшее время Положения о системе экономических стимулов для предприятий, организаций, кооперативов и отдельных граждан в конструировании, производствен применении оборудования для нетрадиционной  энергетики. Предположительно это будет выплата государственных дотаций, освобождение в ряде случаев от платы за фонды и амортизационных отчислений, уменьшение платежей и бюджет из прибыли, льготные цены и кредиты для организации и отдельных граждан.

Половина объема экономии энергоносителей от внедрения  нетрадиционных энергоустановок останется в распоряжении предприятия, остальное может передаваться на договорной основе в распоряжение местного Совета.

Будет развернута работа по созданию ассоциаций производителей и потребителей оборудования для нетрадиционной энергетики. Вряд ли можно претендовать на полноту и универсальность  перечисленных мер по стимулированию развития нетрадиционной энергетики, они потребуют дополнения и уточнения. Ясно одно, что  традиционными мерами по дискредитировавшему себя понятию "внедрение" нетрадиционную энергетику не создать.

Предлагаемая книга обладает достаточной полнотой и стройностью в изложении опыта и перспектив развития солнечного теплоснабжения и должна найти заинтересованного читателя среди тех, кому не  безразлично, каким будет завтрашний день с той точки зрения, какую отстаивают авторы.

Э.В. Сарнацкий, председатель секции теплового преобразования солнечной энергии Объединенного совета ГКНТ СССР и АН СССР по  проблеме "Нетрадиционная  энергетика"