Технологии энергосбережения

Краткий обзор проблем современной энергетики - - Солнечные установки для отопления и охлаждения жилых и общественных зданий

Солнечные установки находят применение в системах отопления и охлаждения жилых и общественных зданий, а также для охлаждения воздуха в городе. Например, в Соединенных Штатах Америки, в городе Феникс за последние 30 лет средняя температура воздуха повысилась на 30°С. Это произошло из-за того, что увеличилось количество выхлопных газов автомобилей, увеличилось количество территорий покрытых асфальтом и бетоном. Одна из площадей города летом нагревается до 60°С, а температура воздуха достигает 50°С. В 1987 г. для охлаждения воздуха в городе были построены две испарительные башни солнечного охлаждения высотой 10 м. Вверху башни разместили охлаждаемый элемент из картона, смачиваемого водой, через который должен проходить воздух. Воздух охлаждается, увлажняется и со скоростью 60 м/мин опускается вниз башни. Такие солнечные кондиционеры охлаждают сейчас площадь 325 м2 и предлагается расширить ее до 11000 м2.

Активные системы солнечного теплоснабжения позволяют регулировать поглощение солнечного тепла. Использование таких систем возможно в пяти направлениях: непосредственное использование солнечной энергии для отопления и горячего водоснабжения; системы с тепловыми насосами; абсорбционные системы для отопления и кондиционирования воздуха зданий; системы отопления и кондиционирования с паровым циклом; системы солнечной энергии для осушения и охлаждения. В настоящее время в разрабатываемых типовых проектах в основном используются активные системы. Так УНИИЭП инженерного оборудования разработали проект жилого дома. Система солнечного теплоснабжения состоит из солнечного отопления и горячего водоснабжения. В качестве теплоносителя используется или вода или воздух. Но одной из трудностей использования солнечного теплоснабжения является обеспечение теплом зимой и в плохую погоду. Для этого создают тепловые аккумуляторы, простейшим из которых является емкость заполненная камнями, которые имеют одинаковый размер и сферическую форму, тогда пустоты между ними составляют около трети общего объема отсека. Это обеспечивает большую поверхность контакта нагреваемого воздуха и хорошие условия для теплообмена. В последнее время стали использовать глауберову соль, имеющую низкую температуру плавления. Как показывает опыт эксплуатации, за зимние месяцы с 1 октября по 1 апреля солнечные коллекторы позволяют обеспечить 44 % отопления и 57 % горячего водоснабжения.

Одним из направлений в развитии солнечного теплоснабжения является создание солнечно-топливных котельных. Такие гелиотехнические установки в комбинированных системах тепло и хладоснабжения используются летом для охлаждения, а зимой для обогрева и т. д.

Известны методы термодинамического преобразования солнечной энергии в электрическую, основанные использовании циклов тепловых двигателей, термоэлектрического и термоэмиссионного процессов. А также прямые методы фотоэлектрического, фотогальванического и фотоэмиссионного преобразований. Наибольшее практическое применение получили фотоэлектрические преобразователи и системы термодинамического преобразования с применением тепловых двигателей.