Обзор нетрадиционной энергетики и теплоэнергетики

Самый важный компонент системы – теплоноситель. Различают коллекторы с естественной и принудительной (с помощью насосов) его циркуляцией. Широкое применение находят солнечные установки не только с водой, но и с воздухом, а также с низкокипящими жидкостями типа аммония (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Водяной солнечный коллектор

Наиболее распространёнными системами данного типа являются водяные коллекторы, которые успешно используются в районах с жарким климатом для нагрева воды до 40-80 °С. Например, коллектор площадью 1,5 м2 способен нагреть за 5-6 ч около 100 л воды до 70 °С. Водяные солнечные коллекторы устанавливаются в гостиницах, пансионатах, домах отдыха, детских учреждениях и спортивных комплексах. Экономичность и целесообразность применения водяных систем доказаны практикой.

Использование воздуха в качестве теплоносителя вместо жидкости в солнечных коллекторах даёт возможность широко применять данные системы в сушильных установках, которые используются особенно в период уборки урожая. Такие устройства обеспечиваются аккумуляторами, работающими по принципу «каменной подушки», где горячий воздух, проходя через несколько слоёв камней с большой теплоёмкостью, разогревает их (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Солнечная сушильная установка с тепловым аккумулятором

На рисунке обозначено: 1 – вход холодного воздуха; 2 – солнечный коллектор; 3 – вентилятор или компрессор; 4 – аккумулятор («каменная подушка»); 5 – вентилятор; 6 – контейнер для сушки продуктов; 7 – выход воздуха.

Обычно благодаря подобным системам накопленное тепло сохраняется в течение нескольких суток.

Плоские солнечные коллекторы применяются в отопительных системах помещений. Наиболее распространена система «солнечный дом», где вода нагревается в плоских коллекторах и поступает в резервуар, окружённый «каменной подушкой». Горячая вода отдаёт своё тепло «каменной подушке». Через неё пропускается холодный воздух, который, нагреваясь, подаётся в обогреваемое помещение. «Каменная подушка» в данном случае используется как аккумулятор.

Солнечные дистилляторы. Производство питьевой воды – большая проблема. Во многих районах земного шара применение в этих целях солнечной энергии особенно перспективно. Простейшей дистилляционной (опреснительной) системой является резервуар с водой, имеющий наклонную стеклянную крышу (рис. 3.7).

Резервуар выполнен в виде теплоизолированного и зачернённого изнутри сосуда, дно которого заливается холодной водой или водой, требующей очистки. Солнечные лучи, проходя через стеклянную поверхность, поглощаются зачернёнными стенками. В результате нагрева воды происходит её испарение. Водяные пары конденсируются на прозрачной крышке резервуара, имеющей температуру наружной среды, и пресная вода стекает по наклонным поверхностям в сборник.

Солнечные дистилляторы широко применяются в районах, где особенно наблюдается дефицит в пресной воде при достаточных запасах засоленных вод.

Рис. 3.7. Солнечный дистиллятор

На рисунке обозначено: 1 — вода; 2 — выход очищенной воды; 3 — вход очищаемой воды; 4 — выпуск воды с повышенным содержанием соли или примесей; 5 — пар; 6— пленка конденсата; 7 — стеклянная крыша; 8 — тепловая изоляция

Одним из самых нетрадиционных и экзотических способов использования солнечной энергии является её аккумулирование в искусственных или естественных водоёмах с солёной водой, которые могут рассматриваться как водяные солнечные коллекторы. Эти коллекторы получили название «солнечные пруды». (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Электростанция на базе «солнечного пруда»

На рисунке обозначено: слои с концентрацией соли: I – с низкой; II – со средней; III – с высокой (горячий слой); С – солнце; А – конденсатор; Б – генератор электричества; В – турбина; Г – теплообмениик-испаритель (парогенератор); Д2 – насос; Д3 – насос для холодной воды; Д – насос для горячей воды; П – пар, получаемый из низкокипящей жидкости.


На главную