183468. lajstromszámú szabadalom • Berendezés kondenzációs erőművekhez csatlakozó hűtőtavak vízfelületére jutó napbesugárzás hasznosítására
183 468 2 ' 1 A találmány tárgya berendezés kondenzációs erőr művekhez csatlakozó 1 hűtőtavak vízfelületére jutó napbesugárzás hasznosítására. Ismeretesek a különböző napenergia kollektor rendszerek, amelyeknek segítségével a nap sugárzó energiáját hőszolgáltatás céljára haszrtosítják. Ugyancsak ismeretesek a kondenzációs erőművekhez csatlakozó hűtőtavak, amelyeknek feladata, hogy az erőművi kondenzátorban felmelegedett hűtővizet a környezeti levegővel nagy felületen érintkezésbe hozva konvekció és párolgás útján lehűtsék. A konvekción és párolgáson kívül azonban a nappal a vízfelületre érkező napbesugárzás és éjjel az égbolt felé történő kisugárzás is fontos szerepet játszik a hűtőtó hűtőhatásában. A hűtőtavak energiamérlegében jelentős tételként szerepel a napsugárzással beeső energia. Az ezzel a témakörrel foglalkozó irodalom szerint egy adott vízfelület teljesítmény leadása egy átlagos napon Közép- Európában párolgás és konvektiv hőleadás következtében 260—390 W/m2, ugyanakkor a napsugárzás következtében beeső teljesítménnyereség 200—300 W/m2. Ebből látható, hogy a napsugárzás teljes vagy részleges kizárása azt eredményezi, hogy a hűtőtó hőmérsékletének dinamikus egyensúlyi értéke — amely az erőműből érkező kondenzációs energiaáram, a párolgás, és konvekció, valamint a napsugárzás és az éjszakai lesugárzás hatásának eredőjeként alakul ki — alacsonyabb szinten fog beállni. Ismert nehézsége a napenergia hasznosításának az, hogy nçhéz olyan fogyasztót találni, amely a napsugárzás intenzitásának évi, napi és pillanatnyi ingadozásához alkalmazkodni tud. Az energiahozam és a fogyasztás fáziskülönbségeit kiegyenlítő tárolás pedig bonyolult, költséges és energiaveszteséggel is jár. Végül megemlítjük, hogy mind a napkollektor rendszernek, mind a hűtőtónak hátránya a nagy vízszintes kiterjedés, ami adott esetben diszpozíciós problémákat okozhat, de legalább is költségnövelő tényezőként jelentkezik. A találmány feladata, hogy olyan berendezést hozzon létre, amely a bevezetőben ismertetett két rendszer előnyét egyesíti, illetve azok hátrányait előnyökké alakítja át, energiát takarít meg, illetve mind a hűtőtó, mind az erőmű hatásfokát javítja. Ezt a feladatot a találmány értelmében azáltal oldjuk meg, hogy a hűtőtó fölött napenergia kollektorokat helyezünk el. Előnyösen a kollektorok sorokban vannak elhelyezve, forgástengelyük a vízszintessel a földrajzi szélességgel azonos vagy annál kisebb értékű szöget zár be, tájolásuk észak-dél irányú és a keletnyugat irányban egymás mellett álló kollektorok forgástengelyeinek egymástól mért távolsága nagyobb, mint a kollektorok szélességi mérete, és az észak-dél irányú sorok távolsága az alábbi képletnek felel meg: ó(cosa + sin« • siny„yár)<S<ő(cosa: + sina • sinya-i) Célszerűen a kollektorok az erőmű hőcserélőihez, illetve a hűtési vagy ipari hőszolgáltató távhő-rendszer hőcserélőihez vannak csatlakoztatva. A találmány szerinti megoldás1 a következő előnyökkel jár: A napsugárzás következtében beeső 200—300 W/m2 teljesítmény nyereség egy része hasznosítható, ugyanakkor a kollektorok leárnyékolják a napsugárzás elől a hűtőtó felületét és ezzel csökkentik annak hőmérsékletét. A hűtőtó felett elhelyezett kollektorokat kettős módon hasznosítjuk: Nevezetesen az erőműben a hőigényekhez hasonlóan folyamatosan jelentkező hűtési igények részleges kielégítésére az éjszakai órákban igénybe lehet venni a kollektorokat, mint lesugárzó (valamint konvektiv) hőleadó felületeket. Ez a megoldás a hűtőtó további termikus tehermentesítését jelenti és ezzel hozzájárul a hf őtó átlag hőmérsékletének — az előbb említett árnyekolóhatáson túlmenő — csökkenéséhez és ezzel a kondenzációs viszonyok javulásához. A kollektorok hőleadó felületként való alkalmazásánál célszerű az erőműben előforduló magasabb hőfokszjntű hűtési igényeket (pl. generátor-körléghűtő, stb.) a kollektorokkal megoldani. Az erőművi körfolyamatban a kondenzátor hőmérséklettől —- amely a hűtési viszonyok, adott esetben a hűtőtó hőmérsékleti viszonyainak függvénye és amely általában 30 és 50 C° tartományba esik — a többszáz fokos hőmérsékletig változik a hőmérséklet. így az erőtnűvi körfolyamat a napenergia haszn sításakor gyakorlatilag szóba jövő minden hőfokszinten képes a kollektorokból érkező energiát hasznosan befogadni. Ugyancsak nyilvánvaló, hogy az erőmű folyamatos üzeme esetén az erőművi körfolyamat bármely időpontban képes a kollektorokból érkező energia hasznos befogadására. A kollektorokból érkező energia ugyanis várhatóan az erőművi körfolyamatban lévő tápvízelőmelegítők részére csapolt gőzben eredményez megtakarítást. Ez azt jelenti, hogy változatlan tüzelési teljesítmény mellett növekszik a napenergiával segített egység villamos teljesítménye, vagy rögzített villamos teljesítmény mellett csökken a tüzelési teljesítmény. A találmány szerinti megoldás további előnye, hogy a folyamatos energia átvételi lehetőség kiküszöböli a napenergia hasznosítás egyik jelentős nehézségét, nevezetesen azt, hogy a kollektor és fogyasztó között energiatárolást kell általában alkalmazni. A megoldás további előnye, hogy a kollektorok olyan területet foglalnak el, ami egyéb célra nem hasznosítható, illetve a terület a hűtőtó révén eg . szer, már hasznosított. A kollektorok elhelyezése a' terület másodlagos hasznosítását jelenti. A kollektorok találmány szerinti elrendezésével biztosijuk, hogy a nappali órákban a kollektorok minél nagyobb energiaáramot gyűjtsenek be a napsugárzásból, másrészt minél teljesebb mértékben árnyékolják a vízfelületet, ugyanakkor ne gátolják a párolgást és a konvektiv hőleadást, sem a vízfelület éjszakai iesugárzásét. A találmányt részletesebben a rajzok alapján ismertetjük, amelyek a találmány szerinti berendezés példákén'i kiviteli alakját tüntetik fel. Az 1. ábra erőműhöz csatlakoztatott kollektorrendszert ábrázol. A 2. ábra fűtési vagy ipari hőszolgáltató távhőrendszerhez csatlakoztatott kollektor rendszért ábrázol. A 3. ábra a hűtőtó feletti kollektor elrendezést mutatja. A 4. ábra egy kollektor nézete. Az 1. ábrán látható 15 hűtőtó felett 1 kollektorokból álló napkollektor-rendszer van elhelyezve, amelyet a 3 csővezeték köt össze a 4 hőcserélővel. A 4 hő-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
