Гелиокамера термообработки бетонных изделий
При производстве строительных материалов, в частности неавтоклавного ячеистого бетона, активно используется тепловая обработка в камерах.
Исходя из актуальности уменьшения затрат органического топлива при производстве ячеистых бетонных изделий, в рамках проекта «Альтернативная энергетика» КБ «ВоДОмёт» разработано новое направление энергосбережения и самоэнергообеспечения в ЖКХ за счет использования солнечной энергии вплоть до 600 северной широты [1,2,3]. В частности, рассмотрим процесс термообработки на примере ячеистого бетона в гелиокамере.
Гелиокамера термообработки бетонных изделий, сушки кирпича-сырца и т. п. изделий строительной индустрии включает южную ограждающую конструкцию здания, которая увеличивает поступление солнечного излучения в расположенный с южной стороны солнечный соляной пруд.
Корпус теплового коллектора и его внутреннее пространство постоянно нагреты от прямой и отраженной поверхности (4) солнечной энергии (1), запасенной солнечным соляным прудом (2). Форма-вагонетка (5) с ячеистым бетоном закатывается внутрь корпуса теплового коллектора (3) из зоны загрузки (7), после чего внутренний объем коллектора (3) герметизируется крышками (9). Термообработка изделия (бетона), его нагрев, осуществляется излучением от нагретой до 85–90 0С внутренней поверхности теплового коллектора (3) за счет конвективного теплообмена между потоком воздуха внутри коллектора (3) и поверхностями изделия. Скорость подъема температуры бетона будет зависеть от площади открытой поверхности изделия (бетона) и теплопроводности стенок формы-вагонетки (5).
Если технологическим регламентом предусмотрен ускоренный подъем температуры, то его можно осуществить за счет подачи в коллектор (3) воды с температурой окружающей среды. Поступающая вода (дозированный объем) при контакте с прогретыми стенками коллектора (3) будет испаряться и конденсироваться на поверхностях бетона и формы, отдавая теплоту фазового перехода изделию. Еще более ускоренный подъем температуры изделия (при необходимости) будет, если паровоздушную смесь вытеснить, приоткрыв крышки (9), до заполнения коллектора (3) чистым паром (туманом) с температурой 75–85 0С.
После пропаривая, например, керамзитобетона его влажность может достигать 19–20 %, а отпускная влажность должна быть 5–6 %. Для доведения изделия до кондиционной влажности можно провести обработку теплым воздухом, для чего достаточно убрать крышки (9).
После термообработки бетона форма-вагонетка (5) выкатывается в зону выгрузки (8) и цикл повторяется.
Гелиокамера для эффективного постоянного удаления из коллектора (3) паровоздушной смеси при сушке, например, кирпича-сырца и т. д. может быть снабжена вытяжной трубой (10).
Поскольку данная камера нова не только по своему устройству, но и не определено (не исследовано) значение температурных полей в коллекторе (3), то ее внедрение потребует комплекса теоретических исследований и натурных испытаний с введением дополнительных механизмов и устройств в зависимости от технологических регламентов, в том числе при различных водоцементных отношениях.
Однако с полной определенностью можно сказать, что, поскольку в данной гелиокамере температура придонного слоя пруда стабильна, в течение суток она (гелиокамера) будет обеспечивать производство бетонных изделий с требуемым недобором прочности, даже если погода вдруг резко ухудшится, в том числе во время дождя. Ведь гидродинамический солнечный соляной пруд — это не только аккумулятор, но и мощнейший концентратор солнечной энергии. Плотность тепловой энергии в пруду (при известной инерционности и технологии использования теплосодержания) в 100 000 раз выше солнечной постоянной (1 300 Вт/ кв. м) [4]. При аккумулировании солнечной энергии придонным рассолом пруда (2) прогревается и грунт (6), при этом образуется существенный запас теплоты — петрогеотермальный ресурс — гарантия бесперебойной работы в пасмурные дни.
Главное преимущество использования солнечной энергии для термообработки бетонных изделий состоит в совпадении максимумов ее поступления и сезонных потребностей строительной отрасли в материалах. Гелиокамера весьма эффективна для работы в средней полосе России, поскольку здесь наблюдается наибольшая инсоляция за день — 7 кВт/ кв. м (или с учетом рассеянной составляющей — 8,4 кВт/кв. м), в тропиках — 7,1 (8,3), на экваторе — 6,5 (7,5). Такое повышение инсоляции при увеличении широты связано со значительным возрастанием продолжительности дня. Так, в июне продолжительность дня в средней полосе России более 16 ч., а в тропиках всего 12 ч.
Солнечные пруды — это аккумуляторы и концентраторы энергии с развитой сетью примитивных отражателей (например, стен зданий, окрашенных блестящей краской, окон, покрытых на летний период алюминиевой фольгой, способных отражать и направлять в акваторию пруда сотни киловатт солнечной энергии). Их можно использовать вплоть до 60° северной широты, т. е. зона эффективного применения гелиотермообработки расширяется и включает в себя Ленинградскую, Пермскую, Свердловскую, Тюменскую, Томскую,Иркутскую области, Красноярский и Хабаровский край.
Широкое применение гелиотермообработки в средней полосе России значительно сократит неоправданные расходы топлива, позволит улучшить экологическую обстановку, поднять энергозащищенность производителей строительных материалов и повысить их энергетический суверенитет.
Литература
1. Осадчий Г. Б. «Система альтернативного электроснабжения».// «Машиностроитель», № 8, 2001. С. 36–37.
2. Осадчий Г. Б. «Факторы, влияющие на эффективность энергосбережения в ЖКХ».// «СтройПРОФИль», № 7, 2002. С. 58–59.
3. Осадчий Г. Б. «Нетрадиционные варианты хладотеплоснабжения зданий».// «СтройПРОФИль», №3, 2003. С. 66–67.
4. Янтовский Е. И. «Потоки энергии и эксергии». — М.: Наука, 1988.
| Автор: Г. Б. Осадчий Дата: 27.10.2005 Журнал Стройпрофиль 7-05 Рубрика: оборудование Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |