Авторизация
Наша группа Вконтакте
Наши партнеры
КРЫМ. СТРОЙИНДУСТРИЯ. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ВЕСНА — 2016

Солнечный водонагреватель для сельского хозяйства

Одной из основных задач современной энергетической политики является максимальное сбережение различных видов топлива и поиск технических решений, позволяющих вовлечь в энергобаланс возобновляемые источники, в первую очередь энергию Солнца.

Получаемое за счет энергии Солнца тепло может быть эффективно использовано для целей теплоснабжения – отопления помещений в зимний период, горячего водоснабжения. Особенно заманчиво использование солнечной энергии в сельском хозяйстве, где создание условий труда и сбыта, соответствующих современному условию научно-технического процесса, за счет традиционных источников энергии крайне дорого.

Доля потребления электроэнергии в животноводстве в данный период составляет 65% от общего количества потребления электроэнергии. Основной расход в сельскохозяйственном производстве приходится на тепловые процессы (отопление, горячее водоснабжение).

Источник солнечного излучения – Солнце, которое в каждый момент времени излучает в космическое пространство около 4∙1023 кВт солнечной радиации. Количество лучистой энергии, попадающей на Землю, в энергетическом эквиваленте составляет 1018 кВт∙ч в год.

Эта энергия в 50 раз превышает всю ту энергию, которую можно получить из доказанных на сегодня запасов ископаемого органического топлива, и в 35000 раз превышает нынешнее ежегодное потребление энергии в мире. Вопросам эффективного использования солнечной энергии для горячего водоснабжения посвящены научные труды Р. А. Амерханова, П. П. Безруких, В. А. Бутузова, В. И. Виссарионова, Ю. Г. Коломиец, О. С. Поппель, Л. А. Саплина, С. К. Шерьязова и других.

Как показали исследования ученых, среднегодовая плотность потока солнечного излучения составляет 130–210 Вт/м2 в центральной части России и 80–130 Вт/м2 на севере России.

В центральной части России за летнее полугодие, когда теплопотребление минимально, на землю поступает около 2/3 всего годового количества солнечной энергии, а в июле приход солнечной энергии в 5 – 10 раз больше, чем в декабре.

Как известно, имеются три основные направления использования солнечной энергии: прямое преобразование солнечной энергии в электроэнергию, преобразование солнечной энергии в тепловую и преобразование солнечной энергии в электрическую по термодинамическому циклу. Наибольшее распространение получили первые два направления.

Наибольшее распространение в России и мире получило преобразование солнечной энергии в низкопотенциальную тепловую энергию, достаточную для горячего водоснабжения и отопления. Это объясняется тем, что КПД преобразования солнечной энергии в тепловую энергию выше, чем КПД преобразование солнечной энергии в электрическую энергию. Кроме того, преобразование солнечной энергии в тепловую реализуется с помощью достаточно простых, а, следовательно, и относительно дешевых технических средств.

Примером установок, изготовление которых может быть осуществлено силами и средствами потребителей, являются солнечные водонагревательные установки упрощенных конструкций, предназначенные для сезонного использования. Эти установки могут быть смонтированы из местных материалов. Они частично могут покрыть необходимость в горячей воде. Один из примеров такой водонагревательной установки представлен на рисунке ниже.

Солнечный водонагреватель для сельского хозяйства
Макет водонагревательной установки

Данный водонагреватель предназначен для проектирования на крышах зданий и сооружений. Нагрев происходит за счет солнечной энергии. Цвет установки был выбран темно-серый, т.к. именно у темных цветов большой коэффициент поглощения и маленький коэффициент излучения. Водонагреватель расположен под наклоном, за счет чего теплота солнечной энергии увеличивает свое воздействие на поверхность теплообменника, а также позволяет в зимнее время скатываться снегу. Также такое расположение установки улучшает процесс конвекции, вследствие чего теплая вода поднимается вверх и далее поступает к потребителю или в накопительный резервуар. И уже по мере необходимости она будет использоваться.

Установка относится к интенсивным способам передачи тепла, так как нет большого сопротивления потоку теплоносителя, а также не требуется больших мощностей для прокачки через теплообменник. Способ теплообмена между теплоносителями, разделенными стенкой установки, заключается в том, что тепло от горячего теплоносителя к холодному передают непосредственно через стенку. Устройство нагревателя воды выполнено из плоского металлического листа, профилированного стального листа и труб разных диаметров.

Верхняя и нижняя часть теплообменника выполнена при помощи труб. К нижней трубе подводится из системы водоснабжения жидкость и через соответствующие ребра в установке, расположенные в торцевых частях, в процессе подъема она греется. Скорость потока в ребрах установки мала, течение ламинарное. Установка собирается из плоского железного листа и профнастила без уплотняющих элементов, т.е. теплообменник выполняется неразборным. Герметичность нагревателя воды в целом обеспечивается или сваркой, или пайкой краев пластин. Вода в системе циркулируется.

Вода из системы водоснабжения при помощи насоса подается в теплообменник. Далее холодная вода под давлением поднимается по установке, расположенной под наклоном, в процессе чего она нагревается от теплоты стенок. В дальнейшем уже нагретая вода может непосредственно поступать либо к потребителям, либо в накопительный резервуар.

Значительное количество горячей воды потребляется в животноводстве, в теплицах, ремонтных мастерских, на предприятиях при первичной переработке сельскохозяйственной продукции. Объем и температура воды, необходимые для проведения основных технологических операций, сведены в таблицу.

Солнечный водонагреватель для сельского хозяйства

Данная установка имеет преимущество перед другими теплообменниками за счет простоты конструкции и небольших затрат на электрическую энергию. В результате внедрения водонагревательной установки происходит:

- сокращение потребления электрической энергии за счет модернизации системы водоподготовки,

- уменьшение себестоимости производства сельскохозяйственной продукции.

Маслова А.А., Осокин В.Л.
Сборник научных трудов по материалам
V Международной научно-практической конференции
"Современные тенденции развития науки и технологий"
Рейтинг:
0
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Вопрос:
От чего дают энергию солнечные батареи?
Ответ:*
Важно ваше мнение
Какая на Ваш взгляд самая перспективная технология в энергетике?