16. Использование энергии Солнце для нагрева воды. Конструкции плоских и трубчатых гелионагревателей.

Плоские гелионагреватели обычно изготавливаются из металлического или пластмассового листа с черным поглощающим свет покрытием, на котором расположены металлические или пластмассовые трубки. По трубкам прокачивается вода в одноконтурных нагревателях, либо незамерзающая жидкость (в двухконтурных системах). Изменение мощности нагревателя производится увеличением или уменьшением его площади. Для повышения эффективности гелионагреватели снабжаются устройствами поворота при слежении за положением Солнца и возврата в положение «на восток» в ночное время под разными углами, соответствующими временам года, а также системами хранения тепла типа термосов.

Трубчатые гелионагреватели в настоящее время получили наибольшее распространенные в мире. Они имеют наружную трубу, выполненную из специального стекла, пропускающего вовнутрь всю энергию, поступающую от Солнца. Внутренняя труба изготовлена из стекла, имеющего высокую теплопроводность и покрыта специальным составом, активно поглощающим солнечное излучение – ультрадисперсным черным порошком на основе оксида алюминия с размерами частиц 2 – 3 нМ В кольцевом зазоре между трубами создан высокий вакуум С одного конца трубы спаяны, внутренний конец внутренней трубы удерживается пружиной, на которой нанесен специальный состав, поглощающий остатки газа в межтрубном зазоре. Высокий вакуум в зазоре необходим для предотвращения передачи тепла от нагревающейся внутренней трубы к наружной и далее в окружающее пространство, т.е. для получения высокого КПД нагревателя.

Трубы располагаются на наклонной поверхности, устанавливаемой под такими углами, чтобы на каждой широте Земного шара в любое время года можно было получить на них максимальную освещенность. При переходах от зимы к весне, от весны к лету, от осени к зиме производят переустановку наклона панелей гелионагревателей. Благодаря установке труб на определенном расстоянии друг от друга, равном приблизительно диаметру труб, отсутствует необходимость поворота панели нагревателей вслед за солнцем. Это является существенным преимуществом трубчатых гелионагревателей, по сравнению с плоскими. Принцип работы трубчатых гелионагревателей состоит в следующем. В нижнюю часть расширительного бака поступает холодная вода. В результате поглощения солнечной энергии вода, прилегающая к внешней поверхности труб нагревается и всплывает на поверхность бака, холодная вода стекает вниз. Так продолжается до тех пор, пока вся вода не нагреется до температуры, соответствующей интенсивности солнечного излучения в данное время.

16. Типовая структура систем горячего водоснабжения с применением возобновляемых источников энергии.

16. Работа водного потока. Типы гидравлических станций.

Гидравлическая энергия водоводов представляет собой работу, которую совершает текущая в них вода. Силой, осуществляющей работу водного потока, является собственный вес воды и скорость ее движения. Энергия воды определяется напором, т.е. разностью уровней воды в начале и вконце рассматриваемого участка водотока и расходом в единицу времени.

Если падение участка водотока (реки) длиной L, м, составляет H, м, то при расходе воды Q, м³/сек, равном его среднему значению в начале и конце участка, работа текущей воды в течение 1 сек, т.е. мощность водотока N на рассматриваемом участке, составляет N= gQH=9810QH, если – плотность воды, равная 1000 кг/м³; g – ускорение свободного падения м/с²; N=9,81QH кВт Энергия водотока Э, определяемая произведением мощности N на время t, составляет, Э =9,81QHt\3600 = WH\367,2кВт.ч где W=Qt – объем используемого стока, м³. Формулы мощности водотока выражают потенциальную мощность и выработку электроэнергии. Реальная или техническая мощность будет меньше за счет потерь в гидротехнических сооружениях, подводящих воду из реки к турбинам, в самих турбинах и генераторах ГЭС, учитываемых коэффициентом полезного действия . Тогда получим полезную мощность, кВт, N=9,81QH , И соответственно электроэнергию, кВт ч, Э = WH \367,2кВт.ч

Гидравлические станции – это  совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии. Гидравлическая станция  представляет собой один или несколько насосов, приводимых в действие различным типом приводов. Основные типы предлагаемых нами стандартных гидравлических станций:

Станции с бензиновым приводом

Станции с электрическим приводом

Станции с дизельным приводом