Удлинение периода гелиотермообработки сборного железобетона с применением отражающих систем (стр. 2 )

В последние годы как у нас в стране, так и за рубежом проведены значительные исследования по проблеме использования солнечной энергии в различных        отраслях промышленности. Исследования, проведенные за рубежом, в основном были направлены на преобразование солнечной энергии в тепловую и ее использование /66,67/, разработку и создание различных устройств для наргрева воды, воздуха и других тепло-теплоносителей /68,69/  и  др.

Анализ работ, проведенных в этом направлении в различных научно-исследовательских, проектных и учебных институтах бывшего союза показывает, что в этих работах доказана принципиальная возможность использования солнечной энергии в различных сферах народного хозяйства и осуществления практического внедрения различных гелиоустановок в районах с жарким климатом со значитительным технико-экономическим эффектом. К ним можно отнести опреснитительные установки /5,23,6/, водонагреватели /50/, сушилки для фруктов, овощей, каракулевых шкурок /60,47/, в основе работы которых лежит один из основных принципов гелиотехники принцип "Горячего ящика",  схема которого приведена  на рис. 1.1  /47/.

       

Рис 1.1 Принципиальная схема  «Горячего ящика»

Устройства, предназначенные для сушки фруктов, овощей, ягод и винограда, сена, зерна, кукурузы, зеленых кормов, которые используют установки типа "Горячий ящик", уже созданы и успешно функционируют в США, ФРГ, 'Швейцарии, Италии, Франции, Узбекистане, Туркмении и др. странах.

Одним из перспективных направлений в использовании солнечной энергии является получение высоких температур путем концентрации лучей /52,46,25/ с помощью различных устройств, плоских и сферических зеркал: параболло-цилиндров; параболоидных отражателей и других.

К настоящему времени ведутся большие исследования, как в государствах СНГ, так и за рубежом по проблеме использования солнечной энергии в строительстве.

Наряду с экспериментальными солнечными домами в Америке, Японии, Англии /1, 30/, хорошо зарекомендовали себя дома, построенные по индивидуальным  проектам  в городе Чирчике,  Крыму, на Северном Кавказе.

Проблема использования солнечной энергии в технологии бетона и в первую очередь, для ускорения твердения бетона, представляет собой значительный научный и практический интерес.

К настоящему времени в странах СНГ проведены большие работы по использованию солнечной энергии для ускорения твердения тяжелого бетона.

Анализ работ, проведенных в этом направлении, как в различных научно-исследовательских проектных и учебных институтах стран содружества, так и за рубежом, показывает, что основными тенденциями использования солнечной энергии в ускорении твердения изделий из тяжелого бетона явились создание и разработка:

-гелиокамер парникового принципа действия для двухстадийной и одностадийной и тепловлажностной обработки изделий и конструкций;

систем гелиооборудования для подогрева и аккумуляции промежуточного  теплоносителя, используемого для прогрева бетона;

- гелиформ, позволяющих максимально использовать прямую и диффузную солнечную радиацию естественной плотности патока;

гелиотехнология с применением пленкообразущих составов в сочетании с последующим термосным выдерживанием изделий (СГИТИП); способ с применением гелиоформ с теплеаккумулирующим массивом (ГЕФАМ); способ гелиотермообработки бетона (легкого и тяжелого) в теплоизолирующих  теплоаккумулирующих гелиокамерах.

Большие исследования в направлении созданиям гелиокамер парникового типа проведены в ТашИИТ под руководством /57,58/. Учеными разработаны и внедрены на объекты б. Министерства строительства республики  социальные камеры с полимерным пленочным покрытием.

Основное назначение камер дозревание сборных железобетонных изделий после начальной стадии их тепловой обработки, например, в пряпарочных камерах.

В САНИИРИ под руководством были проведены исследования по разработке и созданию пленочных гелиокамер. Исследователи пришли к выводу, что для тепловой обработки сборного железобетона целесообразно применять «светопрозрачные пленочные герметизированные гелиокамеры,  поглащающие солнечное тепло своей черной поверхностью и отдающийего контактным способом среде, окружаюшей штабель изделий, находящихся в кямере, снабженной автоматическим компенсатором дефиците влажности" .

Аналогичные исследования были проведены в Институте сейсмостойкого строительства Туркмении, под  руководством /64/.

Гелиокамеры САНИИРИ ГКС—1 и ГКС-2 были предназначены, первая-для одностадийной тепловой обработки энергией солнечной радиации изделия, изготовляемых стендовым способом, вторая для двухстадийной тепловой обработки изделий после их пропаривания. Эти гелиокамеры отличаются от камер тем, что их ограждение представляет собой двухслойное пленочное покрытие с воздушной прослойкой между пленками. При этом лучи солнца, проходящие через наружную прозрачную пленку, нагревают внутреннюю темную пленку, которая характеризуется максимальной поглощающей способностью и минимальной пропускающей.

Прогрев изделия в гелиокамере осуществляется за счет тепла, излучаемого  черной  полиэтиленовой  пленкой.

Из-за отсутствия надежного конструктивного решения рассматриваемые камеры не нашли практического применения на за­водах и полигонах по производству сборного железобетона. Кроме того, этому способствовали следующие недостатки этих гелиокамер.

1.Необходимость осуществления первой стадии тепловой обработки в пропарочных камерах, что значительно снижает эффективность этой энергосберегающей технологии.

Трудности с организацией воспринимающих солнечное излучение поверхностей. Так, как изделия в гелиокамере устанавливаются в штабель, то под действием прямой солнечной радиации нагревается только верхнее изделие, а прогрев остальных осуществляется через промежуточный теплоноситель - воздух, что резко снижает эффек­тивность прогрева.

3. Трудоемкость устройства и эксплауатации этих гелиокамер.

4. Получение неравной прочности бетона изделий на различных уровнях штабеля.

Разработка и создание стационарных гелиокамер для односта­дийной тепловой обработки сборного железобетона посвящены работы , , и других исследователей.

В ’’солнечной установке” пердложенный учеными под руковод­ством /12/ солнечные лучи проходят сквозь двухслойное стеклянное покрытие, нагревают металлические листы, раз­мещенные между бетонными образцами и покрытием. Листы отдают тепло окружающему их воздуху и таким образом нагревают средуры и бетона твердевщего в нем.

В работе /22/ анализируется прогрев бетона в лабораторных солнечных установок по четырем принципиальным  схемам, основанным на принципе " горячего ящика".

Автор отдает предпочтение установке, где бетонные образцы прогревались под действием прямой солнечной радиации, без включения каких-либо промежуточных теплоносителей (металлический лист движущийся воздух или вода ).

На рис.1.2 приведена лабораторно - промышленная солнечная установка с рабочей площадью солнцевоспринимащей поверхности, равной 6 м2.

Рис. 1.2 Зияева с площадью светопрозрачного покрытия 6 м2

1-двухслойное светопрозрачное покрытие из стекла с углом наклона 35° к горизонту ;

2-теплоизолированная камера ;  3-обрабатываемое изделие ;

4-система водяного орошения ;  5-тележка.

В соответствии с технологией, разработанной /22/ в физико - техническом институте АН РУз изделия после за­вершения формования перемешается в стационарную гелмокамеру парникового типа, в которой они выдерживаются до приобретения требуемой отпускной прочности. Гелиокамера покрыта сверху и со всех сторон, кроме северной, где она теплоизолируется, рамами с двухслойным остеклением. Поскольку параметры этой гелиокамеры не были оптимизированы с позиций протекания физических процессов и, главным образом, обезвоживания и гелиопрогрева, голиотермообработка изделий из тяжелого бетона осуществлялась в течение не менее 2-х суток.

Необходимо отметить, что стационарная гелиокамера предусматривает возможность тепловой обработки одного или ограниченного вида схожих по форме и габаритом изделий. Для выдерживаная изделий иных видов, форм и габаритов необходимо сооружать другую камеру или реконструировать первую.

В ЦНИИОМТП в последние годы для тепловой оброботки бетонных изделий и конструкций предложен ряд устройств, рекомендовавших к практическому применению /61/. Солнечная радиация наряду с прогревом замкнутой металлической оболочки в камере внутри которой устанавливается изделия, разогревает и теплоаккумулирующий состав наружных секционных емкостей, расположеных на внешних, ориентированных на восток, юг, запад стенках гелиокамерах. Нагретый в наружной емкости до температуры фазового перехода теплоаккумулирующий состав в жидком виде по системам трубопроводов перемещается во внутренюю емкость, размещенную в камере под оболочкой и способствует поддержанию повышенной температуры в среде камеры в несолнечное время суток.

Основными недостотками данных гелиокамер являются:

- их недостаточно высокая эффективность из-за отсутствия воздей­ствия потока прямой солнечной радиации на твердеющей бетона в связи с теплопередачей через воздушную среду ;

- инструкция гелиокамеры не обеспечивает поступления теплоаккумулирующего состава после его остывания из внутренней емкости обратно в наружную емкость камеры для повторения цикла.

Подводя итоги рассмотрения существующих гелиокамер для одностадийной тепловой обработки сборного железобетона, необходимо отметитъ, эти гелиокамеры характеризуются следующими общими недостатками :

сложностью обеспечения в объеме камеры требуемой влажности среды независимо от конструктивных особеннстей гелиокамер, солнечная радиация подводится непосредственно - только верхным изделиям штабеля, а для остальных изделий передача тепла осуществляет­ся через воздушную среду камеры, при весьма низких значениях коэффицента теплопередачи, что приводит к необходимости выдерживания изделий в гелиокамерах не менее  2-х суток или использование комбинированной схемы тепловой обработки даже в жаркий период года с подачей в камеру дополнительной дублирующей тепловой енергии;