Варианты использования энергии Солнца. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Солнце - это бесплатный, неисчерпаемый, экологически чистый источник энергии, не требующий добычи и транспортировки. Все более актуальным каждым годом становится вопрос сокращения затрат на энергоресурсы. Необходимые для отопления и горячего водоснабжения. Развитые страны уже давно пошли по пути замещения традиционных энергоресурсов солнечной энергией.

Принципы солнечного отопления и нагрева воды использовались с самых древних времен. Всем известно, что поверхность черного цвета нагревается на солнце быстрее и сильнее, чем белая. Вот это свойство и используется в солнечных коллекторах, они собирают это тепло для того, чтобы нагреть воду. В зависимости от потребности в количестве тепла и горячей воды на крыше здания и (или) южной стене устанавливаются коллекторы, состоящие из тоненьких трубочек, по которым в бак-аккумулятор подается вода. Солнце нагревает трубки, те нагревают воду, вода накапливается в баке и потом используется для обогрева или горячего водоснабжения. Все гениальное - просто!

Солнечные коллекторы

Установки, собирающие, сохраняющие и передающие солнечное тепло, называются солнечными коллекторами. Солнечные коллекторы позволяют получить горячую воду, а в районах с высокой солнечной активностью, при построении комбинированных котельных, тепло от солнечных коллекторов можно использовать в системах отопления. Это позволяет сократить расходы на отопление и горячее водоснабжение дома. Существует два основных типа солнечных коллекторов: плоский солнечный коллектор и вакуумный солнечный коллектор.

Плоский солнечный коллектор представляет собой теплоизолированную застекленную панель, в которой помещена пластина поглотителя с высоко-селективным покрытием. Именно эта пластина собирает солнечную энергию и передает тепло в заполненные жидкостью циркуляционные трубы. Несмотря на теплоизоляцию нижней и боковых стенок плоского коллектора, в зимнее время его производительность снижается за счет тепловых потерь с солнечной стороны. В круглогодичных солнечных водонагревательных установках обычно используются вакуумные солнечные коллекторы, хотя возможно использование и плоских коллекторов с хорошей теплоизоляцией. Плоские коллекторы широко используют по причине невысокой стоимости.

Вакуумный солнечный коллектор - это набор вакуумных трубок, в которых солнечное излучение преобразуется в тепловую энергию.

Конструкция каждой отдельно взятой трубки вакуумного солнечного коллектора напоминает всем знакомый термос - одна стеклянная трубка вставлена в другую. Только внешняя часть трубки прозрачная, а на внутренней трубке нанесено покрытие, улавливающее солнечную энергию. Отдельные трубки, расположенные параллельно друг другу, в сумме образуют вакуумный коллектор.

Мы поняли, как в трубках вакуумного коллектора собирается тепло. Далее его просто надо перенести к объекту, который требуется нагреть. Это может быть как система горячего водоснабжения (ГВС), так и отопления или, например, подогрев воды в бассейне. В зависимости от потребностей в тепловой энергии выбирается то или иное количество коллекторов, которые размещаются на крыше и (или) стенах здания.

Хорошая теплоизоляция вакуумных солнечных коллекторов и высокий коэффициент поглощения (более 95%) позволяет им работать при низких температурах окружающей среды.

Солнечные водонагреватели

Солнечный водонагреватель состоит из солнечного коллектора и батареи, Солнце нагревает промежуточный теплоноситель (специальный антифриз или воду) в коллекторе, который передает тепло через теплообменник в накопительный водонагреватель - емкость.

в которой хранится нагретая вода. Эта емкость должна быть хорошо утеплена во избежание ненужных теплопотерь. Т.е. она должна удерживать тепло практически как термос. В качестве такой емкости часто используется накопительный электрический водонагреватель.

Использование в качестве емкости электроводонагревателя позволяет иметь горячую воду в моменты отсутствия солнца. В этом случае автоматически включается ТЭН водонагревателя, который поддерживает заданную температуру воды.

Теплоноситель между коллектором и водонагревателем может двигаться двумя способами. Первый, наиболее простой, - это естественная циркуляции. Второй - циркуляция с использованием специального насоса. Использование насоса позволяет сделать систему более эффективной, т.к. за счет принудительной циркуляции появляется возможность передавать большее количество тепла. Системы с естественной циркуляцией принято называть пассивными, а с принудительной - активными

Как выбрать объем бойлера

Естественно, объем бойлера зависит от количества проживающих в доме и их индивидуальных потребностей в горячей воде.

При выборе объема надо учесть, есть ли в доме ванна, джакузи или только душ. Очень важно учитывать и количество времени, которое хозяева затрачивают на "водные процедуры". Например, кому-то достаточно пяти минут на принятие душа, а кому-то - целых полчаса. Естественно, и расход воды в этих случаях будет совершенно разным.

Как подсчитать

Можно произвести и более точный расчет, с учетом ваших индивидуальных потребностей. Вот пример такого расчета для семьи из 3 человек. Допустим, вы принимаете душ с расходом 8 литров в минуту в течение 10 минут Следовательно, вы израсходуете 80 литров теплой воды. Столько же воды расходуют и двое других членов семьи. Суммируем 80 + 80 + 80 и получаем 240 литров горячей воды. А еще нужна вода на мытье посуды, например 4 л/мин в течение 15 минут. Итого 240 + 60 = 300 литров.

Учитывая, что вы будете использовать теплую воду, а не 60-70 - градусную, накопленную в водонагревателе, то будет достаточно примерно 200-литрового бойлера.

Если следующее большое потребление горячей воды запланировано только на вечер, то вода в водонагревателе за это время успеет снова нагреться, и вы сможете также комфорт но принять душ и в конце дня Если солнечной энергии будет недостаточно для нагрева воды, то автоматически включится встроенный в водонагреватель ТЭН, и нагрев произойдет с его помощью.

Комплексные системы

Кроме рассмотренных выше солнечных водонагревателей, существуют и целые комплексные системы теплообеспечения и электроснабжения здании с использованием солнечной энергии. Их составляющими являются солнечные коллекторы и солнечные батареи. Такие системы позволяют обеспечить дом не только горячей водой, но и отоплением и электроэнергией.

Для автоматизации процесса и обеспечения наиболее эффективного режима работы комплексной системы используется центр управления, построенный на базе микропроцессорного контроллера.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Полет на Марс: испытание для тела и выживания человечества 10.11.2025

Исследование космоса и перспективы полета на Марс привлекают внимание ученых и инженеров по всему миру. Но за технологическими достижениями скрывается серьезная угроза для здоровья астронавтов. Как отмечает Interesting Engineering, даже самые современные ракеты и системы жизнеобеспечения не способны полностью защитить человека от физических и генетических изменений, возникающих во время длительных космических миссий. Эти риски включают потерю костной массы, ослабление мышц и даже потенциальные повреждения ДНК. Путешествие на Марс длится от шести до девяти месяцев. В условиях невесомости организм, привыкший к земной гравитации, претерпевает значительные изменения. Мышцы атрофируются, кости теряют до 1% плотности в месяц, сердце уменьшается в размерах, а позвоночник удлиняется, вызывая боль и дискомфорт. После возвращения на Землю астронавты сталкиваются с головокружением и проблемами при вставании из-за адаптации к гравитации. Особую опасность представляет перераспределение жидкос ...>>

Зеркальные спутники и их угрозы для астрономии и экологии 09.11.2025

Калифорнийский космический стартап Reflect Orbital, который планирует к 2030 году вывести на орбиту 4 000 зеркальных спутников, отражающих солнечный свет на Землю даже ночью. Главная цель - увеличить эффективность солнечных электростанций, обеспечивая непрерывное освещение в ночное время. Первый демонстрационный аппарат EARENDIL-1 с зеркалом площадью 334 м2 предполагается запустить в апреле 2026 года, а соответствующая заявка уже подана в Федеральную комиссию связи США (FCC). Проект получил 1,25 млн долларов поддержки от ВВС США в рамках программы для малого бизнеса. Идея заключается в том, чтобы спутники создавали дополнительное освещение для энергетических систем, однако многие ученые выражают сомнения как в технической реализуемости, так и в потенциальном вреде для окружающей среды. Астрономы, включая Майкла Брауна и Мэтью Кенворти, подсчитали, что отраженный свет будет примерно в 15 000 раз слабее дневного солнца, хотя и ярче полной Луны. Для того чтобы создать хотя бы 20% дн ...>>

Случайная новость из Архива Искусственный лист на основе вольфрама 13.10.2016 Дешевый катализатор поможет создавать углеводороды из солнечного света и воздуха без помощи растений. Один из способов борьбы с парниковым углекислым газом - превратить его в углеводород, то есть в топливо. Сделать это может устройство, называемое искусственным листом (по аналогии с обычным зеленым листом, который превращает СО2 в углеводы с помощью фотосинтеза). Такое устройство сделали химики Иллинойсского университета под руководством Амина Салехи-Ходжина при финансовой поддержке Минэнерго и Национального научного фонда США. Как и в природном фотосинтезе, источником энергии служит солнечный свет. Эту энергию с помощью катализатора используют для восстановления углерода, и получается синтез-газ: смесь водорода и угарного газа. Его можно либо сжигать, либо отправлять в производство углеводородов. До сих пор эффективность таких листьев оставляла желать лучшего, к тому же их катализаторы из благородных металлов. Салехи-Ходжин решил использовать нанолистки диселенида вольфрама. Это вещество прекрасно восстанавливает углекислый газ, но быстро отравляется продуктами восстановления. Защиту удалось найти - ею послужила ионная жидкость, этил-метил-имидазол тетрафлуороборат, смешанный с водой в пропорции 1:1. Ячейку с жидкостью и катализатором приделали к катоду кремниевой солнечной батареи, к аноду - ячейку с электролитом из оксида кобальта в фосфате калия. Под действием солнечного света, который улавливает кремниевая батарея, на аноде формируются кислород и ион водорода, последний поступает в катодную ячейку, восстанавливает углерод, и в ней выделяются пузырьки водорода и угарного газа. Такой искусственный лист в тысячу раз производительнее и в двадцать раз дешевле, чем сделанный с катализатором из благородных металлов. Впрочем, до конкурентоспособной цены топлива, получаемого таким листом, еще очень далеко - очевидно, поэтому исследователи планируют предложить свой способ марсианским колонистам, у которых не будет никакого альтернативного источника углеводородов.

Другие интересные новости:

▪ Птицы видят видеть магнитные поля

▪ Ветряные мельницы XXI века

▪ Интернету для роботов предрекли взрывной рост

▪ Видеокамера записывает голос без микрофона

▪ Firefox 3.6 будет определять ориентацию экрана

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Бытовые электроприборы. Подборка статей

▪ статья Как бы чего не вышло. Крылатое выражение

▪ статья Сколько дней длилась крупнейшая в мировой истории автомобильная пробка? Подробный ответ

▪ статья Оливковое дерево. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Сенсорный регулятор мощности на микросхеме К145АП2. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Способ намотки тороидальных силовых трансформаторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025