Строение и функционирование гелиосистем. Расчет гелиосистем

Практическое занятие № 2

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

На основании данных таблиц и карт (Приложение 1) на контурной карте Украины необходимо отразить распределение экономически обоснованного потенциала того или иного вида энергии, разбить территорию Украины на 3 зоны, относительно данного потенциала и обосновать закономерность распределения того или иного параметра на территории Украины. Оформление графической части производится в соответствии с назначенным каждому студенту вариантом задания.

Варианты заданий:

1. Охарактеризовать потенциал солнечной энергии Украины.

2. Охарактеризовать энергетический потенциал торфа в Украине.

3. Охарактеризовать энергетический потенциал низкопотенциальной теплоты грунта и грунтовых вод в областях Украины.

4. Охарактеризовать энергетический потенциал низкопотенциальной тепловой энергии сточных вод в областях Украины.

5. Охарактеризовать потенциал геотермальной энергии в Украине.

6. Охарактеризовать потенциал энергии животноводческой сельскохозяйственной биомассы в Украине.

7. Охарактеризовать потенциал энергии растительной сельскохозяйственной биомассы в Украине.

8. Охарактеризовать энергетический потенциал отходов леса в Украине.

9. Охарактеризовать энергетический потенциал ветровой энергии в Украине.

10. Охарактеризовать гидроэнергетический потенциал малых рек Украины.

ОФОРМЛЕНИЕ ВЫВОДОВ.

В соответствии с вариантом задания каждый студент должен сделать вывод о закономерности распределения того или иного параметры по территории Украины и обосновать причины данного распределения.

ЛИТЕРАТУРА: 1,2

Цель: ознакомиться с особенностями строения и функционирования различных видов гелиосистем; научиться производить расчет вакуумных трубчатых и плоских солнечных коллекторов.

Продолжительность занятия – 2 часа

Ход работы:

1. На основании теоретической части работы ознакомится и законспектировать особенности строения и функционирования различных видов гелиосистем

2. Решить прикладные задачи, согласно своего варианта.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:

Гелиосистема – это система использования солнечной энергии для нагрева воды, которая состоит из следующих основных компонентов:

а) коллектор (устанавливается на кровле);

б) бак накопитель (аккумулятор тепла объемом 150-600 л.);

в) рама для крепления коллектора.

Существует множество различных солнечных коллекторов, предназначенных для нагревания воды. Все многообразие солнечных коллекторовможно подразделить на следующие типы: плоские солнечные коллекторы и вакуумные трубчатые коллекторы.

Плоский солнечный коллектор

Простейшим и наиболее дешевым способом использования солнечной энергии является нагрев бытовой воды в так называемых плоских солнечных коллекторах.

Плоский солнечный коллектор представляет собой теплоизолированный с тыльной стороны и боков ящик, внутри которого помещена тепловоспринимающая металлическая или пластиковая панель, окрашенная в темный цвет (или покрытая специальным оптическим селективным покрытием, хорошо поглощающим солнечное излучение и мало излучающее в инфракрасной области). Абсорбер закрыт сверху светопрозрачным ограждением (один или два слоя стекла или прозрачного, стойкого под воздействием ультрафиолета пластика). Панель является теплообменником, по каналам которого прокачивается нагреваемая вода. Вода направляется в теплоизолированный бак, гидравлически соединенный с солнечным коллектором.

Вакуумный трубчатый коллектор

Как и плоские солнечные коллекторы, вакуумные трубчатые коллекторы превращают падающую солнечную энергию в тепло.

Солнечное излучение попадает внутрь вакуумной стеклянной трубки, здесь и происходит преобразование энергии солнечного излучения в тепловую энергию. Фактически, потерь тепла в окружающую среду не происходит, так вакуум - самый плохой проводник тепла. Вакуум поддерживается между наружным покрытием из стекла и теплопоглощающим слоем. Благодаря вакууму минимизируются тепловые потери, и резко снижается зависимость КПД коллектора от разности температур (между температурой коллектора и температурой наружного воздуха).

Гелиосистемы могут быть одноконтурные или двухконтурные с естественной или с принудительной циркуляцией теплоносителя (вода или специальная незамерзающая жидкость).

Одноконтурные и двухконтурные системы

В одноконтурных системах в солнечные коллекторыпоступает и нагревается именно та вода, которая расходуется из бака-аккумулятора.

В двухконтурных системах в контуре солнечных коллекторов находится специальный теплоноситель (обычно незамерзающая нетоксичная жидкость с антикоррозионными и антивспенивающими присадками или подготовленная вода), при этом тепловая энергия от теплоносителя передается воде с помощью теплообменника (спиральная труба в баке – «змеевик», внешний теплообменный аппарат или «бак в баке»).

Системы с естественной или с принудительной циркуляцией теплоносителя

Принцип работы систем с естественной циркуляцией теплоносителя: Разогретый теплоноситель (обладая более низкой плотностью) устремляется в верхнюю часть коллектора, в результате чего возникает разность гидростатических давлений; если коллектор подключить к баку, который находится выше него, то возникнет самопроизвольная циркуляция теплоносителя, скорость которой зависит от конструкции коллектора, интенсивности солнечного излучения и скорости охлаждения в теплообменнике.

1. – Коллектор;

2. – Бак-аккумулятор (бак-бойлер);

В системах с принудительной циркуляциейв контур коллекторного круга включается маломощный циркуляционный насос, который заставляет циркулировать теплоноситель. Его работой управляет специальный контроллер. Потребляемая мощность насоса, несравнимо мала с тепловой энергией, которая вырабатывается системой.

1. – Коллектор;

2. – Бак-аккумулятор (бак-бойлер);

3. – Циркуляционный насос;

4. – Контроллер (блок управления);

5. – Датчики температуры.

Ключевыми факторами при выборе системы являются: возможная температура воздуха в самый холодный период года и количество ясных солнечных дней. Системы с естественной циркуляцией получили распространение в странах с теплым климатом.

Дата добавления: 2014-11-29