Тепловые стационарные устройства - раздел Науковедение, Исследования ученых показывают, что деградация природной среды, воздействуя на иммунную систему организмов, вызывает их угнетение и разрушение
Солнечная Энергия Используется Для Отопления Жилых Помещений,...
Солнечная энергия используется для отопления жилых помещений, для подогрева и опреснения воды, регулирования микроклимата. В системах, предназначенных для выполнения данных функций (тепловых стационарных устройствах), используются так называемые солнечные коллекторы, имеющие в своем составе плоские или трубчатые теплообменники, в которых циркулирует жидкий теплоноситель. Солнечный коллектор с трубчатым теплообменником может иметь следующую конструкцию (рис. 50):
Рис.50. Солнечный коллектор с трубчатым теплообменником
В черном ящике под двойным стеклом располагаются трубы, по которым циркулирует теплоноситель; нагрев его возможен до 60-80 0С. Один квадратный метр такого нагревателя дает до 70 л горячей воды в день. Экономия – до 700 кг угля в год.
Широкое распространение получили коллекторы с плоскими теплообменниками (рис. 51).
Стекло Поглощающее
покрытие
Тепловая изоляция
Рис.51. Солнечный коллектор с плоскими теплообменниками
Эффективность системы зависит от качества зачернения поверхности теплообменника. В настоящее время используют специальные покрытия, эффективно поглощающие солнечное излучение и позволяющие подогревать теплоноситель до 100 0С. При наличии вакуумной изоляции достигается температура теплоносителя выше 150 0С.
В Швеции солнечные нагреватели площадью 30000 м2 используются для нагревания воды, которая летом закачивается в подземную пещеру и хранится там для использования зимой в системах отопления 550 жилых домов. Потери тепла в процессе хранения в первый год составили 70%, через 10 лет, после нагрева пород, потери не более 28%. Объем используемой воды около 100000 м3.
В России, в районах Нечерноземья, среднее значение суммарной солнечной радиации, поступающей за сутки на 20 м2 горизонтальной поверхности, составляет 200-240 Дж. Этого достаточно для отопления дома с полезной площадью 60 м2. Однако здесь более уместно пока говорить о сезонной эксплуатации солнечной энергии.
Опыт показывает, что для условий сезонной эксплуатации в средней полосе России наиболее подходящей является воздушная система теплоснабжения, при которой в солнечном коллекторе нагревается воздух (теплоноситель), и затем этот воздух по воздуховодам подается в помещение. Предусматривается 3 режима работы системы:
1 – отопление от коллектора;
2 – аккумулирование тепловой энергии;
3 – отопление от аккумулятора.
В холодные солнечные дни нагретый в коллекторе воздух поднимается в помещение и циркулирует в нем в результате естественной конвекции. В ясные теплые дни горячий воздух из коллектора с помощью вентилятора прокачивается через тепловой аккумулятор – слой гравия – и заряжает его. Для ночного отопления и при пасмурной погоде воздух из помещения прогоняется через тепловой аккумулятор и возвращается в комнаты уже подогретым.
Понятно, что такая гелиосистема лишь частично обеспечивает потребность в отоплении, но, тем не менее, сезонная экономия топлива за счет комплексного использования энергии может достигать 50%.
Важной проблемой для отдельных регионов планеты является производство питьевой воды. При этом для большинства из них особенно перспективно в этих целях использование солнечной энергии.
Простейшей оросительной системой является резервуар с водой, помещенный в теплоизолированную емкость с наклонной стеклянной крышей (рис.52).
Резервуар выполнен в виде теплоизолированного и зачерненного изнутри сосуда, дно которого заливается соленой водой или водой, требующей очистки. Солнечные лучи, проходя через стеклянную поверхность, поглощаются зачерненными поверхностями сосуда. В результате происходит нагрев воды и ее испарение. Водяные пары конденсируются на прозрачной крыше емкости, имеющей температуру, близкую к температуре наружной среды.
Солнечные опреснители широко применяются в районах, где особенно ощущается дефицит в пресной воде при достаточных запасах засоленных вод.
Необходимо отметить, что, несмотря на техническую простоту данных систем, стоимость опреснения в них пока примерно в 5 раз дороже, чем опреснение традиционными методами.
Солнечная печь
Сильная концентрация солнечного излучения в фокусе большого параболического зеркала позволяет получить очень высокие (до 3800 0С) температуры, трудно достижимые другими способами. Этот способ используется для плавления тугоплавких веществ, вплоть до вольфрама и углерода, в солнечных печах (рис. 53).
Данные устройства не только экологически чистые, но и не загрязняют посторонними примесями находящиеся в них вещества.
7
55 5
6
2 3 1 8 4
Рис.52. Солнечный опреснитель
1 – исходная вода; 2 – выход опресненной воды; 3 – вход исходной воды;
4 – выпуск воды с повышенным содержанием соли или примесей; 5 – пар;
6 – пленка конденсата; 7 – стеклянная крышка; 8 – тепловая изоляция.
Гелиостаты
Фокальная зона
Концен-
тратор
Рис.53. Солнечная печь с горизонтальными параболическими
концентраторами
Наиболее мощные солнечные печи установлены в Армении (до 3000 0С) и во Франции (до 3800 0С).
Солнечные тепловые электростанции с паровым циклом
Солнечные тепловые электростанции (СТЭС) с паровым циклом работают как обычные тепловые электростанции; нагрев воды до 250-400 0С производится в солнечном котле, кото-
рый устанавливается на башне высотой 70-120 м (рис. 54).
Башня
Градирня
Тепловой аккумулятор
Парогенератор
Турбогенератор
Гелио-
статы
Рис.54. Гелиостатная электростанция с паровым циклом
и тепловым аккумулятором
На котел направляются солнечные лучи, отраженные от нескольких тысяч зеркал-гелио-статов площадью 25-40 м2 каждое. Положение гелиостатов относительно Солнца поддерживается оптимальным с помощью ЭВМ.
В ряде случаев в качестве теплоносителя используют не воду, а расплав солей. Это удобнее, т.к. расплавленные соли не создают высокого давления, как пар при высокой температуре.
СТЭС оборудуются тепловыми аккумуляторами, чтобы они могли работать в ночное время. По этой причине тепловая мощность солнечного котла должна быть в 2-3 раза больше тепловой мощности турбины.
Подобные системы эксплуатируются в странах СНГ, в США, Франции.
Гелиоаэродинамическая (парниковая) солнечная электростанция
В гелиоаэродинамических СЭС энергию вырабатывает электрогенератор с вертикальной воздушной турбиной, расположенной в основании трубы-башни высотой до 200 м (рис. 55).
Для вращения лопастей турбины используется поток горячего воздуха, который нагревается в расположенном вокруг трубы парнике.
Подобная установка мощностью 100 кВт сооружена во Франции. Помимо выработки электроэнергии парниковая СЭС может использоваться для «продувки» загазованных автотранспортом кварталов больших городов.
Все темы данного раздела:
История развития экологической науки
Термин «экология» ввел в 1866 г. немецкий биолог Эрнст Геккель. Под экологией он понимал сумму знаний «о связях организма с окружающим миром» (по-гречески «ойкос» - дом, «логос» - учение). Однако з
Структура современной экологии
По современному определению экология - это наука о взаимоотношениях живых организмов и образуемых ими сообществ между собой и со средой их обитания.Это научн
Основные задачи экологии
Глобальной задачей экологической науки является, несомненно, сохранение среды обитания человека. Решение ее связано с решением ряда взаимосвязанных задач конкретной направленности,
Границы, особенности строения и компоненты биосферы
Термин «биосфера» впервые применил основатель современной геологии австриец
Э. Зюсс в книге «Лик Земли». Биосферой он назвал «пласт живого, обволакивающий земной шар». Осно
Роль магнитного поля Земли
Стратосферный озон является не первым слоем, защищающим планету от солнечного излучения. Еще раньше на его пути встает магнитное поле Земли.
Плазма Солнца или «солнечный ве
Функции живого вещества биосферы
Основными функциями живого вещества биосферы являются:
· энергетическая функция. Она выполняется прежде всего растениями, которые в процессе фотосинтеза аккумулируют
Этапы эволюционного развития биосферы
Возникнув примерно 4,5 млрд. лет назад, биосфера прошла несколько этапов эволюционного развития:
Первый этап - возникновение предбиологических систем.
Перво
Этапы взаимодействия человечества с биосферой
Возникнув как биологический вид, человечество прошло 5 исторических этапов взаимодействия с биосферой:
Первый этап - взаимодействие как обычного биологического вида. На этом этапе п
Абиотические факторы
К абиотическим факторам наземной среды относятся прежде всего климатические факторы. Рассмотрим основные из них.
1. Свет или солнечная радиация. Биологическое
Биотические факторы
Биотические факторы - это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие организмы.
Взаимоотношения (или взаимодействия) между организмами отличаю
Фундаментальный биологический принцип
Рассмотрим, каким образом организмы реагируют на те или иные факторы окружающей среды.
Для разных видов комфортные условия существования неодинаковы. Например, некоторые ра
Закон минимума Либиха
Факторы среды воздействуют на организм одновременно и совместно, причем действие каждого из них в определенной мере зависит от количественного выражения других факторов. Отклонение
Ареал обитания и экологическая ниша. Адаптации
Живые организмы в природе существуют в виде популяций - исторически сложившихся естественных совокупностей особей данного вида, связанных между собой взаимоотношениями и адап
Экологическая система и биогеоценоз
Впервые слово «экосистема» употребил в 1935 г. английский ботаник А.Тенсли.
Экологическая система (экосистема)- это совокупность взаимосвязанных и в
Движение вещества и энергии по пищевым цепям
В экосистемах первичное органическое вещество образуется в процессе фотосинтеза зелеными растениями, поглощающими солнечную энергию. Энергия фотонов преобразуется в энергию х
Круговорот элементов
Все вещества на Земле находятся в биохимическом круговороте - большом (геологическом) и малом (биотическом).
В большом круговороте, длящемся миллионы лет, участвуют
Круговорот углерода
По распространенности во Вселенной углерод занимает третье место (после водорода и гелия). Предполагается, что при образовании земной коры часть углерода вошла в состав ее глубинных
Круговорот фосфора
Фосфор входит в состав генов и молекул, переносящих энергию внутри клеток. В различных минералах фосфор содержится в виде неорганического фосфат-иона РО43-
Источник энергии для экосистем. Пирамида биомассы
Земля получает в год 1018 кВт·ч солнечной энергии. При этом мощность облучения каждого квадратного метра поверхности составляет 0,9-1,0 кВт в тропической зоне и 0,3-0,5 кВт в зоне умерен
Виды воздействий на литосферу.
Литосфера - твердая оболочка Земли мощностью 50...250 км. В литосферу входит земная кора толщиной 5...60 км на континентах, а также на дне океанов. Частью биосферы явл
Загрязнение литосферы
Промышленное и бытовое загрязнение литосферы вызвано прежде всего складированием на больших площадях огромного количества твердых промышленных и бытовых отходов: это различные шламы
Загрязнение гидросферы. Водопользование и водопотребление
Гидросфера Земли объемом 1454,7 млн. км3 представляет собой водную оболочку, состоящую из океанов, морей, озер, рек, прудов, подземных вод.
Гидросфера создает ус
Загрязнение атмосферы
Атмосфера массой 5300 трлн. тонн - это газовая оболочка Земли, вращающаяся вместе с ней. Она состоит из нескольких сфер, имеющих разную плотность и температуру воздуха; между сферам
Воздействие атмосферных выбросов на почвы и живые организмы
Из атмосферы вредные вещества осаждаются на земную поверхность, попадают в почву, растения, организмы животных и человека и могут накапливаться там до высоких, опасных для жизни кон
Вторичные явления
После выхода из источника загрязнения не остаются в атмосфере в неизменном виде. Происходят физические изменения, особенно в процессе динамических явлений (перемещение и расп
Энергетические загрязнения природных сред
Загрязнение - это не только поступление в природную среду вредных веществ, но и изменение, отклонение от норм физических параметров среды. Такие отклонения принято называть физич
Проблемы околоземного пространства
Сейчас настало время строгой охраны околоземного пространства наравне с другими ранее освоенными человечеством природными средами. Основными источниками антропогенных воздействий на
Основные пути решения проблемы
Эксплуатация промышленных и гражданских объектов, их строительство и реконструкция, сельскохозяйственное производство, жизнеобеспечение мелких и крупных населенных пунктов требуют о
Противоэрозионные мероприятия. Рекультивация земель
С эрозией почвы борются путем проведения различного рода почвозащитных мероприятий. Так, для борьбы с водной эрозией осуществляются:
1. Агротехнические мероприятия:
Использование вторичных ресурсов
Накопление значительных масс твердых отходов во многих отраслях промышленности обусловлено существующим уровнем технологий переработки соответствующего сырья. Удаление, транспортиро
Методы подготовки и переработки твердых отходов
Совокупность наиболее распространенных методов подготовки и переработки твердых отходов может быть представлена следующим образом (рис. 16):
Укрупнение частиц
Наряду с уменьшением размеров кусковых материалов и их разделением на классы крупности в практике рекуперационной техники большое распространение имеют методы, связанные с укрупнени
Физико-химическое выделение компонентов при участии жидкой фазы
Многие процессы утилизации твердых отходов в промышленности основаны на использовании методов выщелачивания (экстрагирования), а также растворения и кристаллизации.
Выще
Термическая обработка
При утилизации и переработке твердых отходов используют различные методы термической обработки как исходных твердых материалов, так и получаемых на их основе продуктов. Эти методы в
Сохранение поверхности земли и рельефа при строительстве
Для исключения отторжения поверхности земли и почвенно-растительного слоя при строительстве промышленных и гражданских объектов существует два пути:
v строительство выше ил
Контроль качества водных ресурсов
Качество воды - это характеристика состава и свойств воды, определяющая возможность ее использования для целей хозяйственно-питьевого, культурно-бытового, рыбохозяйственного
Объекты
В качестве норматива антропогенных воздействий на водные объекты для всех промышленных предприятий устанавливается предельно-допустимый сброс - ПДС. ПДС - это масса вещества
Экологическое состояние водных объектов Кировской области
По территории Кировской области протекает 18 средних рек, всего водотоков - 19753. Общая протяженность рек составляет около 66650 км, из них 85% приходится на водотоки длиной до 50
Условия выпуска сточных вод в водоемы
Условия выпуска сточных вод в поверхностные водоемы определяются их хозяйственной значимостью и характером водопользования. Контроль за выпуском осуществляется санитарно-эпидемиолог
Водоемов
Мероприятия по сохранению чистоты водоемов и водотоков осуществляют с учетом их загрязненности.
Водоемы и водотоки считаются загрязненными, если показатели состава и свойст
Вопросы охраны водных ресурсов при проектировании
При решении задач планировки того или иного района учитывается необходимость охраны основных природных компонентов - воды, атмосферного воздуха, почвенно-расти-тельного покрова.
Очистка сточных вод
Для создания оборотных систем водоснабжения, достижения допустимой по нормам ПДС концентрации загрязнений промышленные сточные воды подвергаются очистке. Требуемое качество очистки
Контроль качества атмосферного воздуха
Регламентация загрязнений атмосферного воздуха введена в нашей стране в 1951 г. Критерием качества атмосферного воздуха установлена предельно-допустимая концентрация примеси в атмос
Защита атмосферы от промышленных загрязнений
Всякое загрязнение вызывает у природы защитную реакцию, направленную на его нейтрализацию. Атмосфера не является исключением. Прежде всего в атмосфере происходят процессы самоочищен
Гравитационные, инерционные и центробежные пылеуловители
В пылеосадительных камерах отделение частиц пыли от воздуха происходит под действием сил тяжести, когда скорость движения воздуха в камере значительно уменьшается за счет уве
Очистка газов в фильтрах
В основе работы пористых фильтров лежит процесс фильтрации газов через пористую перегородку, в ходе которого твердые частицы задерживаются, а газ полностью проходит сквозь нее.
Очистка газов в мокрых пылеуловителях
Достоинства мокрых пылеуловителей:
Ø более высокая эффективность улавливания взвешенных частиц;
Ø улавливание мелких частиц размером до 0,1 мкм;
Ø во
Электрическая очистка газов
В электрофильтрах очистка газов от пыли происходит под действием электрических сил. В процессе ионизации молекул газов электрическим разрядом происходит заряд содержащихся в
Причины повышенного интереса к нетрадиционным энергоисточникам
Со времени своего появления на Земле человек использовал различные виды энергии, обеспечивавшей возможность его существования. Вначале он довольствовался весьма скромным источником
Солнечная энергетика
Солнце – самая близкая звезда к Земле – является родоначальником практически всех горючих ископаемых планеты, а также первоисточником новых возобновляемых видов энергии.
Не
Фотоэлектрическая солнечная электростанция
Для выработки электроэнергии на фотоэлектрических СЭС используется явление фотоэффекта – преобразование электромагнитного излучения в электрический ток. Чаще всего применяются кремн
Энергия атмосферных источников
Ветроэнергетика
Одним из первых источников немускульной энергии, которую применил человек, был ветер. Так, только в России в начале XX века суммарная мощность все
Энергия атмосферного электричества
В атмосфере существует и другой вид энергии, который пока никак не используется – атмосферное электричество. Электрические явления наблюдаются не только при грозе, но возможны и в я
Энергия волн
Обрушивающиеся на морское побережье волны уже в давние времена заставляли людей задумываться об использовании их энергии. Мощность морской волны высотой 30 м оценивается в 70 тыс. к
Энергия приливов
Приливы – это периодические колебания уровня океана, вызванные притяжением Луны и Солнца, а также центробежными силами, возникающими при вращении Земли. Вследствие текучести океанск
Энергия океанских течений
Океанские течения возникают по двум основным причинам:
§ неравномерный нагрев водной массы солнечными лучами;
§ воздействие силы Кориолиса вследствие вращения Земл
Тепловая энергия океана
Океан является гигантским аккумулятором тепловой энергии. По подсчетам специалистов, отбором тепла от поверхности океана допустимо понизить ее температуру не более чем на 0,5 0
Энергия литосферы
Энергия литосферы или геотермальная энергия представляет собой естественное тепло нашей планеты. Она находит широкое применение для обогрева жилых помещений и теплиц, в лечебных цел
Биологические источники энергии
Биомасса представляет собой весьма широкий класс энергоресурсов, включающий древесину, отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности, сельскохозяйственные и бытовые отходы.
Особенности конструктивных и технологических решений
По характеру воздействия на природу здания и сооружения делят на бионегативные (наносящие вред природе), бионейтральные и биопозитивные (способствующие развитию
Строительная площадка
Размеры стройплощадки в плане должны быть минимальными: в ее пределах должно находиться лишь строящееся здание и дополнительно минимальная площадь для проезда, размещения монтажных
Автодороги
Для сохранения почвенно-растительного слоя временные автодороги должны быть инвентарными, полностью удаляемыми после окончания строительства. Стоянки транспорта должны быть выполнен
Уровни биопозитивности
Минимальное условие биопозитивности зданий и сооружений – создание возможности существования и развития на их поверхностях различных видов растений. Закрепленные на зданиях растения
Шумозащитные стены и здания
Одним из специальных конструктивных решений, обеспечивающих защиту от транспортного шума в городах, является устройство шумозащитных стен.
Биопозитивные шумозащитные сте
Энергоактивные здания
Если биопозитивное здание снабдить энергией от возобновляемых источников, не вносящих загрязнений в окружающую среду, и утилизировать все отходы, то в итоге здание станет экологичес
Гелиоэнергоактивные здания
Здания с активными солнечными энергосистемами, предназначенными для теплоснабжения и горячего водоснабжения, называют гелиоэнергоактивными. При проектировании зданий такого типа дол
Ветроэнергоактивные здания
Ветроэнергоактивное здание – это жилое, промышленное или иное здание, выполняющее дополнительную функцию производства полезной энергии путем преобразования энергии ветра устройствам
Биоэнергоактивные здания
Биоэнергоактивное здание представляет собой обычное здание сельскохозяйственного, лесохозяйственного или промышленного назначения, в которое встраивается комплекс устройств по перер
Новости и инфо для студентов