Использования энергии тепла солнце

Использование солнечной энергии

Дата публикации: 28 августа 2018

Солнце – это природный огромный источник энергии. Внутри этого газового шара ежеминутно протекают сотни различных процессов. Без Солнца невозможна жизнь на Земле, так как оно является источником энергии для всех живых организмов. Все земные природные процессы осуществляются благодаря солнечной энергии. Циркуляция атмосферы, круговорот воды, фотосинтез, теплорегуляция на планете – все это было бы невозможным без Солнца. Использование солнечной энергии на Земле такое же привычное явление, как вдох и выдох для человека. Но оно может дать человечеству еще больше. Его успешно можно использовать для получения промышленной энергии, тепловой или электрической.

Потенциал, которым обладает солнечная энергетика

Разработки по использованию солнечной энергии начались в еще в 20 веке. С тех проведено сотни исследований учеными со всех уголков мира. Ими было доказано, что эффективность использования солнечной энергии может быть очень и очень высокой. Данный источник может обеспечить энергоснабжение на всей планете гораздо лучше, чем все существующие на сегодняшний день ресурсы в совокупности. При этом такой вид энергии является общедоступным и бесплатным.

Использование энергии солнечного света

Запасы природных ископаемых, способных обеспечить энергоснабжение на Земле, сокращаются с каждым днем. Поэтому в настоящее время ведутся активные разработки различных способов использования солнечной энергии. Данный ресурс является отличной альтернативой традиционным источникам. Поэтому исследования в этой сфере невероятно важны для общества.

Достижения, которые существуют на данный момент, дали возможность создать системы использования солнечной энергии, которые делаться на два типа:

• Активные (фотоэлектрические системы, солнечные электростанции и коллекторы).
• Пассивные (подбор стройматериалов и проектировка помещений для максимального применения энергии солнечного света).

Преобразование и использование солнечной энергии таким образом дало возможность применять неиссякаемый ресурс с высокой продуктивностью и окупаемостью.

Принцип работы пассивных систем

Существует несколько видов пассивного использования солнечной энергии. Большинство из них невероятно просты в применении, но при этом достаточно эффективны. Также существуют и более замысловатые варианты, которые помогают получать больше выгоды. Например:

• Первое, что приходит на ум, это емкость, в которой хранится вода. Если покрасить ее в темный оттенок, то таким нехитрым образом солнечная энергия будет преобразовываться в тепловую, и вода будет нагреваться.
• Следующий вариант не под силу выполнить обычному человеку самостоятельно, так как он требует скрупулезного анализа специалиста. Данная технология должна приниматься во внимание еще на этапе проектирования и строительства дома. Основываясь на климатических условиях, здание проектируется таким образом, что само работает как солнечный коллектор. После чего подбираются необходимые материалы, способствующие максимальной аккумуляции энергии солнечных лучей.

Благодаря таким методам становится возможным использование солнечной энергии для отопления и освещения помещений. Также подобные разработки способствуют энергосбережению. Так как подобное проектирование способно не только преобразовывать солнечную энергию, но и сохранять тепло внутри здания, что также позволяет значительно сократить расходы.

Способы активного использования солнечной энергии

Основой данного принципа энергоснабжения являются коллекторы. Такое оборудование поглощает энергию и перерабатывает ее в тепло, с помощью которого можно отапливать дом или подогревать воду, а также преобразовывает солнечную энергию в электрическую. Коллекторы широко применяются как в промышленном объеме, так и на частных участках и сельском хозяйстве.

Помимо коллекторов еще одним оснащением активной системы можно назвать панели с фотоэлементами. Данное устройство позволяет использовать солнечную энергию в быту и в промышленных масштабах. Такие панели очень просты, неприхотливы в обслуживании и долговечны.

Также способом активного применения энергии Солнца являются солнечные электростанции. Они подходят только для масштабного преобразования радиации в тепловую ил электроэнергию. За последние годы они значительно набрали популярность в мире и разработки в этой сфере позволяют расширять возможности и количество таких станций.

Использование солнечной энергии в быту

Говоря о том, что солнечная энергия помогает экономить на применении традиционных ресурсов, стоит заметить, что подобное преимущество станет действительно полезным людям, обладающим своими частными участками. Собственный дом дает возможность установить оборудование для преобразования энергии, которое сможет удовлетворять, даже если и не полностью, хотя бы часть энергетических потребностей. Это поможет значительно снизить потребление централизованного энергоснабжения и уменьшить расходы.

Солнечная энергия – это отличный источник для таких процессов:

• Пассивный обогрев и охлаждение дома.

Не следует забывать о том, что Солнце и так греет все, что существует на Земле, и ваш дом не исключение. Поэтому можно усилить благотворное воздействие, внеся на этапе строительства определенные поправки, и использовав специальные техники. Таким образом, вы получите дом с гораздо более комфортной теплорегуляцией без особых вложений.

• Нагрев воды с помощью солнечной энергии.

Применение энергии солнечных лучей для подогрева воды – это самый простой и дешевый способ, доступный человеку. Подобное оснащение можно купить по адекватным ценам. При этом они смогут окупить себя достаточно быстро, ощутимо снизив расходы на централизованное энергоснабжение.

Это самый простой и дешевый способ использования солнечной энергии. Специальные устройства, которые поглощают за день солнечную радиацию, а в темное время суток освещают участки, очень популярны среди владельцев частных домов и сейчас.

Как создать источник солнечной энергии своими руками?

Солнечная панель, к сожалению, не отличается всеобщей доступностью. Ее стоимость достаточно высока, но при этом, это удобный и выгодный энергетический ресурс, который успешно можно применять в российских широтах. Но если ваше финансовое положение не позволяет осуществить такую дорогостоящую покупку, вы сможете создать подобные панели самостоятельно.

Как это сделать?

• Первым делом вам будут нужны солнечные фотоэлементы. В среднем для одной панели их понадобится около 36 штук. Лучше выбирать элементы на монокристаллах, так как у них выше коэффициент полезного действия, и срок эксплуатации дольше.
• Сама панель производится из фанерного листа. Из него вырезается днище, размер которого вы определяете, смотря на количество фотоэлементов. Далее панель помещается в рамку из брусков.
• После чего требуется изготовить подложку, на которую будут накладываться фотоэлементы. Это можно сделать из ДВП.
• Далее вам необходимо сделать отверстия. Обязательно проследите, чтобы они были симметричны.
• Далее проводится процедура окрашивания и сушки, которая повторяется два раза.
• После того, как подложка высохнет, на нее выкладываются элементы, и производится распайка. Важный момент – выкладывайте их вверх ногами.
• В конечном этапе фотоэлементы выкладывают рядами, а потом уже соединяют все в комплексы. Все это по итогу крепится с помощью силикона.

Вот таким несложным способом вы можете создать своими руками оборудование, позволяющее использовать солнечную энергию в быту. Немного усилий и терпения, и у вас все получится.

Использование солнечной энергии в России

На каком этапе развития сейчас находится альтернативная энергетика в России? К сожалению, в нынешнее время это происходит на очень низком уровне. Пока страна не воплощает весь существующий потенциал в жизнь. На это имеет достаточно сильное влияние такой аспект, как наличие больших запасов полезных ископаемых, которые используются для традиционного энергоснабжения.

Тем не менее, успешное использование солнечной энергии в России возможно. Благодаря огромной площади, включающей в себя разные климатические зоны и рельеф, страна имеет возможность активно развивать выработку альтернативной энергии. При грамотном и всестороннем подходе можно обеспечивать весомый процент общего энергоснабжения именно с помощью энергии Солнца.

• Тонкопленочная технология отвоевывает позиции на рынке солнечной энергетики
• Солнечная энергетика захватывает новые стихии
• Ложка дегтя в бочке с солнечными батареями
• Какая жизнь без света?

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Источник

Лекция №4. Использование солнца как источника тепловой энергии.

Содержание лекции:классификация и основные элементы систем солнечного теплоснабжения,классификация и конструкций солнечных коллекторов, плоские солнечные коллекторы

Цель лекции: изучение устройства и принцип работы систем солнечного теплоснабжения и конструкций плоских коллекторов

Классификация и основные элементы систем солнечного теплоснабжения (гелиосистем).

Системами солнечного теплоснабжения называются системы, использующие в качестве источника тепловой энергии солнечную радиацию. Их характерным отличием от других систем низкотемпературного отопления является применение специального элемента – гелиоприемника, предназначенного для улавливания солнечной радиации и преобразования ее в тепловую энергию.

По способу использования солнечной радиации системы солнечного низкотемпературного отопления подразделяют на пассивные и активные.

Пассивныминазываются системы солнечного отопления, в которых в качестве элемента, воспринимающего солнечную радиацию и преобразующего ее в теплоту, служат само здание или его отдельные ограждения (здание-коллектор, стена-коллектор, кровля-коллектор и т. п. (см. рисунок 1).

1 – солнечные лучи; 2 – лучепрозрачный экран; 3 – воздушная заслонка; 4 – нагретый воздух; 5 – охлажденный воздух из помещения; 6 – собственное длинноволновое тепловое излучение массива стены; 7 – черная лучевоспринимающая поверхность стены;

Рисунок 1 – Пассивная низкотемпературная система солнечного отопления «стена-коллектор»

Активныминазываются системы солнечного низкотемпературного отопления, в которых гелиоприемник является самостоятельным отдельным устройством, не относящимся к зданию.

Активные гелиосистемы могут быть подразделены:

− по назначению (системы горячего водоснабжения, отопления, комбинированные системы для целей теплохолодоснабжения);

− по виду используемого теплоносителя (жидкостные – вода, антифриз и воздушные);

− по продолжительности работы (круглогодичные, сезонные);

− по техническому решению схем (одно-, двух-, многоконтурные).

Воздух является широко распространенным незамерзающим во всем диапазоне рабочих параметров теплоносителем. При применении его в качестве теплоносителя возможно совмещение систем отопления с системой вентиляции. Однако воздух – малотеплоемкий теплоноситель, что ведет к увеличению расхода металла на устройство систем воздушного отопления по сравнению с водяными системами.

Вода является теплоемким и широкодоступным теплоносителем. Однако при температурах ниже 0°С в нее необходимо добавлять незамерзающие жидкости. Кроме того, нужно учитывать, что вода, насыщенная кислородом, вызывает коррозию трубопроводов и аппаратов. Но расход металла в водяных гелиосистемах значительно ниже, что в большой степени способствует более широкому их применению.

Сезонные гелиосистемы горячего водоснабжения обычно одноконтурные и функционируют в летние и переходные месяцы, в периоды с положительной температурой наружного воздуха. Они могут иметь дополнительный источник теплоты или обходиться без него в зависимости от назначения обслуживаемого объекта и условий эксплуатации.

Гелиосистемы отопления (круглогодичные) зданий обычно двухконтурные или чаще всего многоконтурные, причем для разных контуров могут быть применены различные теплоносители (например, в гелиоконтуре – водные растворы незамерзающих жидкостей, в промежуточных контурах – вода, а в контуре потребителя – воздух).

Комбинированные гелиосистемы круглогодичного действия для целей теплохолодоснабжения зданий многоконтурные и включают дополнительный источник теплоты в виде традиционного теплогенератора, работающего на органическом топливе, или трансформатора теплоты.

Одноконтурные установки – наиболее распространенный вид гелиоустановок. Одноконтурные установки нашли широкое применение в странах с жарким климатом: Израиле, Турции, Кипре, Греции, Франции и др.

Конструкция одноконтурной гелиоустановки с естественной циркуляцией показана на рисунке 2. Установка укомплектована гелиоколлекторами и баком-аккумулятором.

Рисунок 2 — Конструкция одноконтурной гелиоустановки с естественной циркуляцией

Достоинства:простота, высокий КПД.

Недостатки:невозможность работы при отрицательных температур (сезонность), коррозия из-за наличия растворенного кислорода в воде, высокие требования к качеству (солесодержанию) воды.

Двухконтурные гелиоустановки разработаны с целью увеличения сезонного времени эксплуатации.

В настоящее время в мире разработаны множество разновидностей двухконтурных установок, где наибольшую активность проявляют Россия, Япония, Германия, США.

Двухконтурная гелиоустановкас естественной циркуляцией состоит из двух контуров (рисунок 3). Первый контур состоит из: солнечного коллектора, бака накопителя горячей воды, теплообменника, установленного в баке, расширительного бачка первичного контура и воздухоотводчик (рисунок). Второй контур состоит из бака накопителя горячей воды (аккумулятора) и трубопроводов холодной и горячей воды, запорно-регулирующей арматуры.

Достоинства установки — модульный принцип позволяет применить естественную циркуляцию теплоносителя первичного контура, возможность работы в зимнее время благодаря использованию антифриза, повышение надежности работы и срока службы.

Недостатки двухконтурной гелиоустановки –необходимость теплообменника, дополнительные потери, необходимость периодически замены теплоносителя в первичном контуре.

Рисунок 3 — Конструкция двухконтурной гелиоустановки с естественной циркуляцией

Двухконтурная гелиоустановкас принудительной циркуляцией аналогично предыдущей, но первичный контур дополнительно снабжен с насосной станцией, щит управлением, терморегуляторами, манометром, предохранительным клапаном и запорно-регулирующей арматурой (рисунок 4).

Данная установка имеет следующие достоинства:

— благодаря принудительной циркуляции теплоносителя на 30% улучшается теплосъем с гелиоколлекторов;

— возможность установки бака-аккумулятора в любом удобном месте;

— возможность работы в оптимальном режиме;

— легкость управления работой установки;

Недостатки:необходимостьиспользования насосов и дополнтельный расход электроэнергии на работу насоса.

Многоконтурными бывают комбинированные установки, снабженные теплогенераторами, работающими на органических топливах или электроэнергии (рисунок 5). На рисунке 6 показан дом, оборудованный комбинированной гелиоустановкой.

Двухконтурная гелиоустановка для системы отопления и горячего водоснабжения показана на рисунке 4.

Рисунок 4 — Конструкция двухконтурной гелиоустановки с принудительной циркуляцией

1 – гелиоколлектор; 2- аккумулятор; 3- щит управления; 4 – насосная станция; 5 – расширительный бачок; 6 – дополнительный источник теплоты; 7 – выход горячей воды ; 8- вход горячей воды.

Рисунок 5 — Многоконтурная комбинированная установка

Ррисунок 6 — Дом, оборудованный комбинированной гелиоустановкой.

1 – гелиоколлектор; 2- – расширительный бачок; 3- аккумулятор 4 – огневой печь.

Рисунок 7 — Двухконтурная гелиоустановка для системы отопления и горячего водоснабжения

Дата добавления: 2015-12-08 ; просмотров: 1476 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник