1598005534-31c332f555b61fac29b21288ea9f69ab (811232), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Естественно, что из этих опытов вытекает желание использовать селективные покрытия, обеспечивающие значение отношения коэффициента поглощения к коэффициенту излучения, превышающее 20, в вакуумированных трубчатых коллекторах, где конвективные потери практически отсутствуют, поскольку поглошающая солнечное излучение поверхность внутренней трубки отделена от внешней прозрачной стеклянной трубки вакуумированным промежутком. К тому же в коллекторах подобной конструкции эффективные селективные покрытия, состоящие, как правило, из нескольких слоев весьма тонких оптических пленок (толщиной от 0,01 до 0,1 мкм), защищены стеклянной оболочкой от неблагоприятного воздействия влаги и кислорода воздуха.
Многочисленные эксперименты показали, что именно такие вакуумированные коллекторы с оптическими селективными покрытиями позволяют нагревать теплоносители — воду или антифриз (даже при достаточно больших скоростях их прохождения по внутренним каналам коллектора) до температур 80-90оС, что делает возможным применение в жилом доме не только системы солнечного отопления и горячего водоснабжения, но и системы кондиционирования на основе, например, адсорбционных холодильных машин с хладагентом, имеющим подходящую температуру испарения.
Весьма перспективна также разработка солнечных систем, где вакуумированные коллекторы будут работать в сочетании с тепловыми насосами, кратко описанными в книге. Ведь вокруг любого жилого дома имеется значительное количество низкопатенциального тепла (тепло воздуха, тепло поверхностных и более глубоких слоев земли, тепло рек, морей, озерных водоемов), которое не удается использовать для энергоснабжения из-за слишком низкого уровня температур.
Поднять такой уровень помогают тепловые насосы. Тепловой насос представляет собой холодильную машину, совершающую обратный цикл. Хладагент, например фреон или аммиак, циркулирует в замкнутом цикле, включающем в себя компрессор. С помощью редукционного (или дросселнрующего) клапана теплоноситель в горячей части цикла (в конденсаторе) поддерживается при повышенном давлении, а в холодной части (в испарителе)— при пониженном. При сжатии температура теплоносителя повышается и он сжимается, отдавая тепло, например, в помещение жилого дома. Проходя через дросселирующий клапан, теплоноситель быстро сбрасывает температуру и испаряется, отбирая тепло от окружающей среды, от источника низкопотенциальнаго тепла.
Если, например, тепло от источника с температурой 10оС передается в равна. торы системы отопления дома с температурой 50оС, то тепловой коэффициент 176 насосов, как показывают расчеты, может составить 4,8. Это означает, что при мощности компрессора 1 кВт переданная тепловая мощность составит 4,8 кВт.
И сследования показали, что солнечный коллектор, особенно трубчатый ваку- ств умированный, может быть использован при работе теплового насоса дома в ка че- то ом е испарителя, а в бак-аккумулятор может быть помещен теплообменник, р будет происходить конденсация хладагента и тем самым нагрев содержи- , в ко- мога бака. аккумулятора. )(ля работы компре сора теплового насоса необходима электрическая энергия (как и для устройств дома, например для электробытовых приборов). Источником электроэнергии для таких потребителей внутри жилого дома могут служить солнечные батареи, представляющие собой набор последовательно или парал- лельно соединенных тонких (толщиной 0,3-0,4 ыкм) полупроводниковых пласти- нок с электронно-дырочными переходами внутри, получивших название солнеч.
ных элементов. При ярком солнечном освещении солнечные батареи площадью 30 м способны генерировать не менее 3 кВт электрической мощности, которая частично может идти на питание компрессора теплового насоса и электробытовых приборов, частично — на подзарядку электрохимических аккумуляторов, исполь.
зуемых для получения электроэнергии в темное время суток. Таким образом, ученым и инженерам удалось найти ряд технически зволяющих эффективно преобразовывать солнечное излучение в наибох реше- лее удобные для практического использования формы энергии — электрическую и тепловую. При современном уровне разработки полупроводниковых солнечных элементов, тепловых солнечных коллекторов, тепловых насосов, селективных постыл оптических покрытий и теплоизоляционных материалов могут быть саздань ~ пол- ти энергетически автономные жилые дома, которые будут надежно экспл эксплуа- ленных и т роваться в течение десятков лет как в обжитых и освоенных, так и в са мых отдан труднодоступных районах земного шара. В связи с этим возникает важный вопрос, от ответа на который зависит будущее солнечных домов с комби.
нированной энергетической установкой электро- и теплоснабжения: будут ли такие дома экономически выгодны и способны ли они окупить затраты на их по- стройку за время эксплуатации" Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо прежде всего оценить стоимость наиболее дорогостоящего элемента энергетичес- ки автономных солнечных домов — полупроводниковой солнечной бат Е арен. ще совсем недавно — 10 или 15 лет назад — солнечная батарея площадью 1 мз, генерирующая при ярком солнечном освещении около 100 Вт электрической мощ- ности, стоила 5-10 тыс. дол. (50 дол, за 1 Вт пиковой мощностиИ). П да учае значит максимальной, производимой при самых благоприятных условиях, наиболыцей освещенности и невысокой температуре. Конечно, столь дорогие, хотя и очень удобные источники электроэнергии можно было пр м рту космических аппаратов, заполненных еще более ценными прибоприменять рами и электронной аппаратурой.
За последние 10-15 лет разработчики солнеч- ных батарей добились болыцих успехов в трудном деле снижения стоимости сол- те иалы, бь х батарей. Резко уменьшились цены на исходные полупроводнико р , ~ла улучшена и в значительной степени автоматизирована техноловые ма- цесс сбо к гия изготовления солнечных элементов, существенно производительне е стал про- з ачные р и отдельных элементов в солнечные батареи, найдены защитны р материалы, позволяющие герметизировать батареи, предохоанить их от е про- воздействия неблагоприятных внешних факторов и обеспечить 20-30-летний срок их безотказной работы.
В настоящее время стоимость 1 Вт пиковой мощности, генерируемой наземны. ч ми солнечными батареями, оценивается в 5 дол. Если учесть среднее ч ело асов солнечного сияния в тех местностях, где предполагается строить солнечные и дома, считать реальным 20-летний срок их эксплуатации, удвоить затраты на ба- тарею из.за необходимости сделать надежной и прочной ее конструкцию, то стон.
мость 1 кВт.ч производимой сейчас такими батареями электроэнергии будет оцениваться в 30-35 центов, что лишь в несколько раз превышает цены на элект- роэнергию, получаемую от электростанций обычного типа. гопко Вполне обоснованные зкономические прогнозы показыва ют, что переход к гаких по пленочной технологии изготовления солнечны бат х арен, использование ан ияи олупроводниковых материалов, как аморфный кре мний или селенид эе мате и д меди, поглоцхаюших все фотоактивное солнечное изл р ала всего 1-2 мкм (для поглощения солнечного света в обычных солнечх Здесь и далее цены в долларах, поскольк и изо и )мх данных, однако экономи ес у призодимыэ оценки основаны иа зарубаж- "гоимости выпускаемых отечествен ч кие прогнозы советски х специалистов, посвященные себе- Оозиакомиться, изучив публика ии, нмх солнечны» баг арой (с некоторыми иэ которьц можно ввозном совпадают с зарубежными.
ции, приводимые з сп иске дополнительной литературы), в еского кремния требуется слой полупроводниных элеме ига нз монокрыыл~~жского кроми смой наземных услов ях солне~~ыстоимость 1 Вт пиковой мощности, генерируемой в назе тветстеенно стоимость х ктростанций аботающ е рее а б е ста ет е только технн ание солнечных атарей с го источ. итыаая 3 огюгэггес«~~ чистоту т бог утствие каких либо вре ника эле ктроэнергии бесшумность его Р и елесоо разно при по очны отколов уже втономных электрост в экспери ментальных проектах ав нс кторский оп ыт создания зданий нового прис регат б ать архитектурный и ко тру е лительной эксплуатации т таких устройств в разнообтипа, накапливать данные дл рази ых климатических условиях.
ия отдельных сист ем, необходимых для создания В СССР начаты испытан таких домо в с полностью автоно Р й спериментальная база по В 1987 г. в Крыму од У " У о нау но-исследовательского , вст пила в стро эк ой эне гни Московского н аб я!987 г. использованию сол н р эн р ет ческого ищтитут ем 'П акти. в конф р фе енц-зале этой азы проходи ер ации систем солнечного о ав которо участвовал автор этих строк. боте ~~~ыыва~~ фотографии о установок, н зкспериме тальной бы~ о хоых киевским архитектором Г.А.Хор сг Об гла ных здания базы, спроектированных киевск .. о оетские пирамиды.
х том, н , немного напоминают егип ы солнечными коллектор ами из легких зачерченны тые плищенные к югу, заполнен нх угне оверхности зданий, покры алю мини иевых панелей, оттеняющих другие п ы, плошадь которых гх превышает 1100 м, снабтами из белого камня. Коллектор олене по~~лоч~ую снст ему отопления, обеспечижа вают здание горячей водой, о р ют тепловой энергией на бог евают ассейн см и ионирование по мещений осуществляете я за счет месяцы эффективное коня ц системе и применения о б льших использования морской води д у е в хконтурной о от Ялты начал работать советско-чехословац- В м же году в Крыму, недалеко от лты то ыми рыма дымом и несгоревшими тверд загрязн ванне большого девятиэтажление и кондициониров й та.
б печ ва тся тепло ас спой ус ного ци~и~дрическш~ адан ия пансионата о ес ной в плона ос ой установи использ юдхи е электпьедестале-цоколе. Компрессоры теплонасосно роэн р е гию, обеспечивают обычный холодильныи . я зимои е б 7оС Ь ямом ный к~~~ур установки мор кои воды ают с ее помощью здан б во 150-200 м от берега, где теплонасосная устаноек ы даже в жаркие летние дни на сравнител н ратура воды д и на с авнител н й, оляае РСФСР в поселке Черноморский д В!989-1990 гг. в Краснодарском крае, в и, ацию солнечный поселок, включ с, очист. ны быть пущены в эксплуат , летний сад, сель одни.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
