Солнечная радиация – практически неисчерпаемый и экологически чистый источник энергии. Мощность потока солнечной энергии у верхней границы атмосферы равна 1,7·1014 кВт, а на поверхности Земли – 1,2·1014 кВт. Общее годовое количество поступающей на Землю солнечной энергии составляет 1,05·1018 кВт·ч, в том числе на поверхность суши приходится 2·1017 кВт·ч. Без ущерба для экологической среды может быть использовано до 1,5% всей поступающей солнечной энергии [2,4].
Практическое применение солнечной энергии возможно двумя способами: преобразованием ее в электроэнергию или в тепло. Оба направления получили интенсивное развитие во многих странах мира. Однако, преобразование солнечной энергии в тепло может иметь существенно больший энергетический эффект в смысле замещения традиционных энергоносителей по сравнению с преобразованием в электроэнергию, поскольку наибольшая часть производимой в мире энергии используется в виде теплоты. Кроме того, преобразование солнечной энергии в тепло реализуется с помощью наиболее простых, а, следовательно, и относительно дешевых технических устройств. Наибольшее распространение в мире получило преобразование солнечной энергии в тепло невысокого потенциала, достаточного, однако, для горячего водоснабжения и отопления.
|
|
В инженерной практике нашли применение два основных типа солнечных систем теплоснабжения (ССТ): с естественной (рис. 2,а)
и принудительной (рис. 2,б) циркуляцией теплоносителя [6].
|
|
Рис. 2. Принципиальные схемы солнечных водонагревательных установок
с естественной (а) и принудительной (б) циркуляцией теплоносителя:
1 - коллектор солнечной энергии; 2 - бак-аккумулятор горячей воды;
3 - насос; 4 - смесительный вентиль
Если в контуре коллектора солнечной энергии (КСЭ) и в баке-аккумуляторе теплоты используется вода, то ССТ выполняется по одноконтурной схеме. Для предотвращения замерзания теплоносителя в контуре коллектора солнечной энергии может использоваться антифриз. При этом теплота от антифриза к воде передается с помощью теплообменника, и ССТ выполняется по двухконтурной схеме (рис. 3,а и рис. 3,б).
| |||
| |||
Рис. 3. Двухконтурные схемы солнечных водонагревательных установок с естественной (а) и принудительной (б) циркуляцией теплоносителя:
1 - коллектор солнечной энергии; 2 - аккумулятор тепла; 3 - теплообменник;
4 - резервный (дополнительный) источник энергии; 5 - насос; 6 - предохранительный клапан
Солнечные системы теплоснабжения первого типа обычно используются для небольших потребителей, при этом бак-аккумулятор теплоты должен быть установлен выше КСЭ. Для крупных потребителей горячей воды для циркуляции теплоносителя требуется насос (рис. 3, б).
|
|
Более глубокое ознакомление со схемами солнечного теплоснабжения требует изучения их основных элементов, прежде всего, коллекторов и аккумуляторов солнечной энергии, а также методов
их расчета и подбора.