Использование солнечной энергии для гелиотермообработки бетона

Abstract

Проблема изыскания новых источников энергии является одной из важнейших, ибо от неё зависит дальнейшее развитие всех отраслей промышленности во всех странах планеты. Углеводородные источники - нефть и газ невосполнимы и возможно уже в конце текущего столетия их запасы на Земле иссякнут. Одним из наиболее простых и не требующих больших затрат является использование солнечной энергии. Во многих технически развитых странах ведутся напряжённые исследования и уже этот вид энергии в Европе стал использоваться для отопления и освещения жилых и социально-бытовых зданий. В Казахстане и России такие исследования по использованию энергии Солнца широко проводятся в промышленной и гражданской сфере и, особенно в строительной индустрии, в частности в промышленности сборного железобетона. Применение солнечной энергии для термообработки железобетонных изделий потребовало обширных теоретических и экспериментальных исследований. Выполненный анализ зарубежного опыта показал, что использование промежуточных теплоносителей в виде воды или масла имеет весьма серьёзные недостатки, связанные с большими потерями тепла и невысоким КПД. По этой причине за рубежом применение гелиотехнологии при производстве сборного железобетона распространения не получило. В Советском Союзе вопрос этот тщательно изучался и учёными России Казахстана и была предложена технология применения методов прямого использования энергии Солнца для производства сборных изделий на полигонах. Эти исследования охватывали широкий круг вопросов - теоретических, экспериментальных, технологических, экологических и экономических. В результате различные методы гелиотехнологии были разработаны и внедрены в производство в южных районах страны. Была поставлена задача по применению гелиотехнологии для производства сборных железобетонных изделий на заводских полигонах не только сезонно в течение теплого периода года, но и в холодное время года, т.е. круглогодично. Широкие исследования были начаты с разработки теоретических вопросов. Одной из первых задач встала проблема теплообмена изготавливаемых изделий с окружающей средой. Теплообмен при нагревании бетона происходит через стороны борта формы и имеет место на ранней стадии при повышении температуры бетона со стороны бортов формы, обращённых к солнцу. По мере нагрева бетона температурные поля претерпевают определённые изменения и теплообмен осуществляется в движении тепла от бетона во вне. При выдерживании отформованных изделий в плёночных камерах теплоперенос происходит во вне до достижения бетоном максимальной температуры; то же имеет место при остывании. Расчёты показали, что теплообмен со средой в процессе прогрева решающего значения не имеет при термообработке бетона в летнее время. В холодные месяцы или в дождливую пасмурную погоду, когда различие в температурах окружающего воздуха и бетона весьма заметно, этот процесс имеет существенное значение. В этом случае приходится или удлинять время выдерживания бетона в форме или использовать дублирующий источник прогрева. Изучение вопросов теплообмена дало возможность разработать и технологию термообработки изделий.