КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Тепловые стационарные устройства
Солнечная энергия используется для отопления жилых помещений, для подогрева и опреснения воды, регулирования микроклимата. В системах, предназначенных для выполнения данных функций (тепловых стационарных устройствах), используются так называемые солнечные коллекторы, имеющие в своем составе плоские или трубчатые теплообменники, в которых циркулирует жидкий теплоноситель. Солнечный коллектор с трубчатым теплообменником может иметь следующую конструкцию (рис. 50):
Рис.50. Солнечный коллектор с трубчатым теплообменником
В черном ящике под двойным стеклом располагаются трубы, по которым циркулирует теплоноситель; нагрев его возможен до 60-80 0С. Один квадратный метр такого нагревателя дает до 70 л горячей воды в день. Экономия – до 700 кг угля в год. Широкое распространение получили коллекторы с плоскими теплообменниками (рис. 51).
Стекло Поглощающее покрытие
Тепловая изоляция
Рис.51. Солнечный коллектор с плоскими теплообменниками
Эффективность системы зависит от качества зачернения поверхности теплообменника. В настоящее время используют специальные покрытия, эффективно поглощающие солнечное излучение и позволяющие подогревать теплоноситель до 100 0С. При наличии вакуумной изоляции достигается температура теплоносителя выше 150 0С. В Швеции солнечные нагреватели площадью 30000 м2 используются для нагревания воды, которая летом закачивается в подземную пещеру и хранится там для использования зимой в системах отопления 550 жилых домов. Потери тепла в процессе хранения в первый год составили 70%, через 10 лет, после нагрева пород, потери не более 28%. Объем используемой воды около 100000 м3.
В России, в районах Нечерноземья, среднее значение суммарной солнечной радиации, поступающей за сутки на 20 м2 горизонтальной поверхности, составляет 200-240 Дж. Этого достаточно для отопления дома с полезной площадью 60 м2. Однако здесь более уместно пока говорить о сезонной эксплуатации солнечной энергии. Опыт показывает, что для условий сезонной эксплуатации в средней полосе России наиболее подходящей является воздушная система теплоснабжения, при которой в солнечном коллекторе нагревается воздух (теплоноситель), и затем этот воздух по воздуховодам подается в помещение. Предусматривается 3 режима работы системы: 1 – отопление от коллектора; 2 – аккумулирование тепловой энергии; 3 – отопление от аккумулятора. В холодные солнечные дни нагретый в коллекторе воздух поднимается в помещение и циркулирует в нем в результате естественной конвекции. В ясные теплые дни горячий воздух из коллектора с помощью вентилятора прокачивается через тепловой аккумулятор – слой гравия – и заряжает его. Для ночного отопления и при пасмурной погоде воздух из помещения прогоняется через тепловой аккумулятор и возвращается в комнаты уже подогретым. Понятно, что такая гелиосистема лишь частично обеспечивает потребность в отоплении, но, тем не менее, сезонная экономия топлива за счет комплексного использования энергии может достигать 50%. Важной проблемой для отдельных регионов планеты является производство питьевой воды. При этом для большинства из них особенно перспективно в этих целях использование солнечной энергии. Простейшей оросительной системой является резервуар с водой, помещенный в теплоизолированную емкость с наклонной стеклянной крышей (рис.52). Резервуар выполнен в виде теплоизолированного и зачерненного изнутри сосуда, дно которого заливается соленой водой или водой, требующей очистки. Солнечные лучи, проходя через стеклянную поверхность, поглощаются зачерненными поверхностями сосуда. В результате происходит нагрев воды и ее испарение. Водяные пары конденсируются на прозрачной крыше емкости, имеющей температуру, близкую к температуре наружной среды.
Солнечные опреснители широко применяются в районах, где особенно ощущается дефицит в пресной воде при достаточных запасах засоленных вод. Необходимо отметить, что, несмотря на техническую простоту данных систем, стоимость опреснения в них пока примерно в 5 раз дороже, чем опреснение традиционными методами.
Солнечная печь
Сильная концентрация солнечного излучения в фокусе большого параболического зеркала позволяет получить очень высокие (до 3800 0С) температуры, трудно достижимые другими способами. Этот способ используется для плавления тугоплавких веществ, вплоть до вольфрама и углерода, в солнечных печах (рис. 53). Данные устройства не только экологически чистые, но и не загрязняют посторонними примесями находящиеся в них вещества. 7
55 5 6
2 3 1 8 4
Рис.52. Солнечный опреснитель 1 – исходная вода; 2 – выход опресненной воды; 3 – вход исходной воды; 4 – выпуск воды с повышенным содержанием соли или примесей; 5 – пар; 6 – пленка конденсата; 7 – стеклянная крышка; 8 – тепловая изоляция.
Гелиостаты
Фокальная зона Концен- тратор
Рис.53. Солнечная печь с горизонтальными параболическими концентраторами
Наиболее мощные солнечные печи установлены в Армении (до 3000 0С) и во Франции (до 3800 0С).
Солнечные тепловые электростанции с паровым циклом Солнечные тепловые электростанции (СТЭС) с паровым циклом работают как обычные тепловые электростанции; нагрев воды до 250-400 0С производится в солнечном котле, кото-
рый устанавливается на башне высотой 70-120 м (рис. 54).
Башня Градирня Тепловой аккумулятор Парогенератор
Турбогенератор
Гелио- статы
Рис.54. Гелиостатная электростанция с паровым циклом и тепловым аккумулятором
На котел направляются солнечные лучи, отраженные от нескольких тысяч зеркал-гелио-статов площадью 25-40 м2 каждое. Положение гелиостатов относительно Солнца поддерживается оптимальным с помощью ЭВМ. В ряде случаев в качестве теплоносителя используют не воду, а расплав солей. Это удобнее, т.к. расплавленные соли не создают высокого давления, как пар при высокой температуре. СТЭС оборудуются тепловыми аккумуляторами, чтобы они могли работать в ночное время. По этой причине тепловая мощность солнечного котла должна быть в 2-3 раза больше тепловой мощности турбины. Подобные системы эксплуатируются в странах СНГ, в США, Франции.
Гелиоаэродинамическая (парниковая) солнечная электростанция В гелиоаэродинамических СЭС энергию вырабатывает электрогенератор с вертикальной воздушной турбиной, расположенной в основании трубы-башни высотой до 200 м (рис. 55). Для вращения лопастей турбины используется поток горячего воздуха, который нагревается в расположенном вокруг трубы парнике. Подобная установка мощностью 100 кВт сооружена во Франции. Помимо выработки электроэнергии парниковая СЭС может использоваться для «продувки» загазованных автотранспортом кварталов больших городов.
Дата добавления: 2014-01-11; Просмотров: 427; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |