Технологии теплоснабжения зданий за iет использования энергии Солнца
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
В»о наружной стены дома можно сделать оранжерею не только на один, но и на два этажа. В этом случае снижаются теплопотери через стены и окна, обращенные в теплицу, и увеличиваются теплопоступления в холодные солнечные дни в помещения через стены и окна первого и второго этажей. Одновременно с этим уменьшаются расходы тепловой энергии, идущие на отопление дома. Кроме того, устройство зимних садов и оранжерей с наружной стороны имеет и другие преимущества. Подобрав определенные цветы и растения для зимнего сада, в течение круглого года обитатели дома будут иметь возможность видеть зеленую растительность через окно дома.
Как видим пассивные системы использования радиации Солнца достаточно разнообразны и включают в себя комплекс мероприятий архитектурного планирования, теплоизоляции, порядка остекления и планировки внутренних помещений.
. Энергоактивные системы
солнце энергия здание тепло коллектор
Конструкции, позволяющие использовать солнечную энергию, называются энергоактивными.
Концентрационная технология использует систему зеркал для перенаправления и концентрации солнечной энергии iелью нагрева воды. Пары нагретой воды вращают турбину генератора, и вырабатывается электроэнергия, как и в обычных ТЭС. Различают три вида концентрационных станций: линейные или параболические, тарельчатого типа и башенные станции. Линейные концентрационные системы имеют длинные параболические зеркала, предназначенные для нагревания теплоносителя, который циркулирует по трубкам, установленных вдоль зеркала в фокусе параболы. Теплоноситель отдает тепло воде, и она подается на лопасти турбины или в теплотрассу. Концентраторы тарельчатого типа состоят из зеркал в форме тарелок, расположенных радиально, и направляющих солнечную энергию в теплоприемник двигателя Стирлинга. Нагретая вода двигает поршни, и механический момент вращает генератор который вырабатывает электричество.
Башенные станции состоят из большого количества гелиостатов - прямоугольных зеркал площадью несколько квадратных метров, которые фокусируют солнечные лучи на резервуаре с водой расположенном на башне. Резервуар покрыт черным светом для поглощения тепла. Дальше нагретая вода поступает потребителю.
Солнечные коллекторы. Они улавливают прямую и рассеянную коротковолновую солнечную радиацию и превращают ее в полезную теплоту, необходимую для отопления здания или получения горячей воды. Их можно совместить с элементами панелей, стен, покрытий, балконов и т.п. Принцип действия солнечного коллектора состоит в парниковом эффекте - способности материала пропускать коротковолновые солнечные лучи и задерживать длинноволновую радиацию нагретых поверхностей. В результате такого селективного пропускания солнечные лучи, проходя через внешнее ограждение, нагревают теплоприемную панель, которая, в свою очередь, начинает излучать длинноволновую радиацию. А благодаря способности внешнего ограждения не пропускать длинноволновую энергию происходит значительное повышение температуры внутри ограниченного пространства.
Простейшая конструкция гелиосистемы представляет солнечный коллектор, состоящий из солнечной ловушки (или тепловой защиты) и теплоприемной панели (или гелиоприемника), и аккумулятора солнечной энергии. На поверхности солнечного коллектора расположено светопрозрачное покрытие, сделанное, как правило, из стекла или пленки, под которым имеется полное пространство. Ниже расположен гелиоприемник - теплопоглощающая панель. Вся эта конструкция помещена в металлический ящик, в нижней части которого устраивают теплоизоляцию.
Солнечная ловушка, выполненная из полупрозрачного ограждения из стекла или пленки, обладает селективным пропусканием лучистой энергии. Гелиоприемник - поглотитель солнечной энергии - должен иметь черную матовую поверхность с большим коэффициентом поглощения солнечной радиации (около 0,95-0,98). Его можно сделать из алюминия, оцинкованной стали, стекла, бетона и покрыть кузбас-лаком, ламповой чернью, термостойкой резинобитумной мастикой. Рабочую площадь гелиоприемника делают максимально большой. В некоторых случаях для увеличения количества падающей на гелиоприемник солнечной энергии устанавливают отражатели, сделанные из плоских или изогнутых пластин. Для гелиоприемников лучше использовать алюминий и сплавы из легких цветных металлов, для уменьшения общего веса архитектурного сооружения.
Важны такие показатели, как отношение площади гелиоприемника к отапливаемой площади здания - коэффициент гелиообеспечения и угол наклона гелиоприемника.
Рисунок 1. ? Зависимость площади гелиоприемника Fг.у (м2) и показателя используемости выработанной гелиоэнергии И (%) от планируемой эффективности (%) гелиосистемы и угла наклона гелиоприемника Fг.п/Vзд - отношение площади гелиоприемника к объему здания; Fг.п/Vзд - отношение площади гелиоприемника к площади здания
Солнечные коллекторы можно располагать на скатных и пологих крышах, в наружных стенах, в ограждении балконов, лоджий, в оконных проемах и зенитных фонарях, на цоколе дома, а также отдельно от здания на некотором расстоянии.
Тепловая защита гелиоприемника делается из одного или нескольких слоев остекления. Ее функция определяется самим названием - улавливать солнечные лучи и не давать тепловому потоку распространяться наружу, не допуская охлаждения коллектора. Исходя из этого она должна иметь хорошие теплозащитные характер