"солнечное" оборудование
Тепловые и электрические коллекторы, баки-аккумуляторы, комбинированные водонагреватели, специальные циркуляционные насосы и автоматика для гелиосистем не первый год входят в каталоги ведущих производителей отопительной техники. Помимо перечисленных установок, известны различные виды пассивных гелиосистем. К ним относятся, например, теплицы (оранжереи) и различные «солнечные ловушки», роль которых выполняют конструктивные элементы строений. Естественно, мощность таких систем невелика. Их эффективность достигается правильным применением теплоизоляции, увеличением площади прозрачных поверхностей и ориентацией перпендикулярно солнечным лучам (они должны быть обращены к югу при угле наклона к горизонту, равном широте местности: для средней полосы России – 55–60°). Повышение прозрачности покрытий и уменьшение поглощения лучей также приводят к увеличению эффективности обогрева.
В настоящее время для более эффективного выращивания растений в теплицах разработаны прозрачные материалы, трансформирующие солнечный свет в лучи, стимулирующие рост растений.
Для стабилизации температурного режима в гелиотеплицах используются грунтовые аккумуляторы тепла, располагаемые под грядками и обогреваемые теплым воздухом или водой. В ряде случаев в качестве аккумулятора используют жилой дом. Такие оранжереи называется пристроенными; они располагаются с южной стороны дома. В этом случае между домом и оранжереей происходит процесс перераспределения тепла. В солнечную погоду оранжерея с прозрачной стенкой работает как солнечный коллектор и нагревает воздушные массы, которые, проникая в дом, передают ему тепло. В отсутствие солнечного освещения, при отоплении дома иными способами, воздушные массы попадают в оранжерею и обогревают ее.
Этот пример иллюстрирует выдвижение на важное место в проблемах использования энергии Солнца вопросов архитектуры: через окна, играющие роль «солнечных ловушек», в ясную погоду в здания может проникать значительное количество солнечной энергии.
Интересно отметить, что, хотя продолжительность светового дня летом больше, чем зимой, количество часов возможного освещения Солнцем окна, выходящего на юг, зимой больше, чем летом. Это вызвано тем, что оно значительное время светового дня находится на восточной и западной сторонах. Проектирование домов, способных улавливать солнечную радиацию для обогрева здания и сохранять тепло, приводит к экономии энергии, затрачиваемой на отопление.
Если в холодное время солнечное излучение – подспорье в экономии энергии на отопление, то в жаркую пору – это отрицательное явление, способное обернуться тратами на вентиляцию и кондиционирование. Проблема решается применением теплоотражающих и теплопоглощающих стекол, а также различных систем затемнения. Всем известны очки-«хамелеоны», стекла которых темнеют с увеличением освещенности. Такие стекла регулируют проникновение солнечного света в дома.
Их действие основано на разности давлений в двух сообщающихся резервуарах, наполненных фреоном и расположенных с обеих сторон окна. Когда одна из емкостей нагревается сильнее, фреон перетекает от нее к другой и разворачивает жалюзи в нужном направлении. Кроме затемнения, используется система, предусматривающая естественное охлаждение строения прохладным воздухом, который поступает в строение с теневой стороны через подземную систему охлаждения. Одновременно воздух, нагретый Солнцем, создает тягу и через систему заслонок увлекает наружу воздух из внутреннего помещения.
В заключение: кроме низкотемпературных систем, использующих солнечную радиацию естественной плотности (они, по мнению специалистов, наиболее эффективны), человечеством созданы и применяются в различных отраслях и установки, где для достижения высоких температур плотность излучения повышается в сотни и тысячи раз. Оно осуществляется гелиоконцентраторами, включающими зеркала или линзы, фокусирующие солнечные лучи. Так, концентраторы применяются в солнечных печах для плавки и термической обработки в особо чистых условиях при температуре 2300–3000 °С некоторых материалов, например, оксидов кремния и циркония. Одна из наиболее крупных таких печей, мощностью свыше 1 МВт, была построена в начале 1970-х гг. в Фон-Роме-Одейо (Франция). Концентрация солнечных лучей производится и для получения высоких температур в термодинамических солнечных электростанциях. Основными странами-потребителями солнечной энергии являются Швеция, Дания, Германия, Австрия, Израиль. Суммарная площадь тепловых электростанций составляет уже более 8 миллионов квадратных метров.
