Системы и устройства прямого преобразования солнечной энергии

В сушилках косвенного действия используется промежуточный  теплоноситель (обычно воздух), который  предварительно нагревается с помощью  коллекторов солнечного излучения и аккумуляторов тепла, а затем направляется в сушильную камеру. Обычно такие сушильные агрегаты имеют и дополнительный источник тепла, обеспечивающий работу и во время резкого уменьшения или отсутствия солнечного излучения.

Солнечные водоподогреватели (гелиоводоподогреватели). Преобразование солнечной энергии в тепловую обеспечивается за счет способности атомов вещества поглощать электромагнитное излучение. При этом энергия электромагнитного излучения преобразуется в кинетическую энергию атомов и молекул вещества, т.е. в тепловую энергию. Результатом этого является повышение температуры. Для энергетических целей наиболее распространенным является использование солнечного излучения для нагрева воды в системах отопления и горячего водоснабжения. Энергетическая программа РБ до 2010 года предусматривает крупносерийное производство гелиоводоподогревательных установок, разработанных белорусскими учеными. Основным элементов солнечной нагревательной системы является приемник, в котором происходит поглощение солнечного излучения и передача энергии жидкости.

Подогреватели воздуха. Солнечное излучение можно использовать для подогрева воздуха, просушивания зерна, для обогрева зданий. На обогрев зданий в странах с холодным климатом расходуется до половины энергетических ресурсов. Специально спроектированные или перестроенные здания для использования солнечного тепла позволяют сэкономить значительные количества топлива. Поскольку теплопроводность воздуха намного ниже, чем воды, передача энергии от приемной поверхности к теплоносителю (воздуху) происходит намного слабее. Поэтому нагреватели такого типа чаще всего изготавливают с шероховатыми (для турбулизации потока) и имеющими большую площадь приемными поверхностями (для увеличения поверхности теплообмена). 

2.5 Солнечный дом

 Итак, понятие  «солнечный дом» употребляется применительно ко всем зданиям, в том или ином виде использующим солнечную энергию. При создании солнечного дома крайне важны: планировка и правильная ориентация; выбор оптимальной формы здания; эффективная теплоизоляция; эффективная система вентиляции. Обращенное на юг окно в сочетании с тепловой массой здания и изолирующими ставнями является потенциально самой простой и в то же время наиболее удобной системой солнечного отопления. 
    Пространство, защищенное от ветра и раскрытое солнцу, формируется развернутой к югу радиальной в плане ветрозащитной стенкой, собирающей солнечные лучи, и козырьком - кровлей, дающим тень от высокого летнего солнца. Форма и отделочные материалы внутренней поверхности стены должны способствовать концентрации солнечных лучей, или их поглощению для прогрева термальных массивов, при низком зимнем солнцестоянии. Отсекая внутреннее пространство «подковы» с юга от внешней среды витражом, мы используем парниковый эффект: при нанесении на поверхность стекла тончайшего металлического покрытия или теплоотражающей пленки лучистая составляющая тепловых потерь направляется обратно, внутрь помещения. Термальный массив (каменная стена за стеклом, пол – керамогранит по ж/б плите - или массивный камин под зенитным фонарем), сохраняя солнечное тепло, должен обеспечить комфортные температуры в помещении ночью. С наветренной стороны стена и кровля солнечного дома могут быть превращены в зеленый холм, что не только защитит от холодного северного муссона, уведя ветер вверх, но и будет способствовать дополнительному сбережению накопленного массивными конструкциями солнечного тепла. Летнее затенение юго-западных и западных секторов горизонта обеспечат внешние зеленые экраны из лиан. Аэрацию при перегреве - коньковые окна, при одновременном притоке прохладного воздуха из затененной части приусадебного участка, через проемы у основания витража. 
        Для эффективного использования солнечной радиации южная стена или кровля жилого дома должны облучаться прямыми солнечными лучами с 9.00 до 15.00 даже в самый неблагоприятный день.  Для этого солнцевоспринимающий фасад должен быть ориентирован на юг с отклонением не более чем на 10..20°. В тесной городской застройке возникает юридическая проблема защиты южных фасадов солнечных домов от затенения. В летнее время в большинстве районов требуется усиленная естественная вентиляция здания для защиты от перегрева. Рекомендуемый ориентировочный воздухообмен в солнечном доме составляет 0,5 от общего объема здания в час. Хорошая организация воздушных потоков в здании является основой распространения полученного тепла по помещениям за счет естественной конвекции. Это достигается созданием вертикальных воздушных потоков в двусветных пространствах атриумов, холлов, повышенных частях жилых комнат. Использование принципа «солнечной трубы», положенного в основу всех этих решений) является причиной обилия в американском жилише двухсветных пространств, верхних окон, фонарей верхнего света. Солнечная архитектура - это инвестиции в будущее. Здания традиционной архитектуры, как спринтер на короткой дистанции вне конкуренции: дешевле и сразу. Солнечная архитектура на 10-30% дороже и окупит себя примерно через 5-10 лет. Но владельцу «солнечного» коттеджа не нужно будет вкладывать деньги на отопление и горячую воду.

3 Вывод

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Теплоэнергетика и теплотехника: Справочник. Кн. 2: Теоретические основы  теплотехники. Теплофизический эксперимент.  – М.: МЭИ, 2001.

2. Ушаков В.Г. Нетрадиционные  возобновляемые источники энергии  / В.Г. Ушаков. – Новочеркасск: НГТУ, 1994.

3. Лучков Б.И. Солнечный  дом, солнечный город / Б.И. Лучков // Наука и жизнь. – 2002. –  № 12. –

4.http://www.bookbrains.com

5. http://www.mensh.ru