Prakt.Zanjatie_2.5_Bulat_T.V

Лабораторно-практическая работа
по теме:
Рассмотрение солнечной водогрейной установки с
энергетической, экономической и экологической точки
зрения
Цель урока:
Расширить кругозор, научить учащихся мыслить, развивать
умение сравнивать и выделять основное, воспитывать
сотрудничество и дисциплину, сформировать потребность к
внедрению энергосберегающих технологий.
Оборудование:
ППС «Основы энергоэффективности»
Порядок выполнения работы
1. Организационный момент
2. Сообщение темы, цели урока
3. Актуализация опорных знаний
 Что такое Солнце?
 Что является источником всей энергии на Земле?
 Какое количество солнечной энергии получает Украина?
 Что такое солнечный коллектор?
 Как используется солнечная энергия?
 Что такое фотоэлемент?
4. Освоение новых знаний
Информационная часть
Солнце - гигантский "термоядерный реактор", который
работает на водороду. Ежесекундно оно переделывает 564 млн.
тонн водорода на 560 млн. тонн гелия. Потеря четырех
миллионов тонн массы доривнюеться 91 000 000 000 Гвт*год
энергии (1 Гвт равняется 1 000 000 кВт). Каждой секунды
солнцем производится больше энергии, чем шесть миллиардов атомных электростанций в
состоянии произвести за год.
Солнце - это постоянный и найпотужнише источник энергии, но сквозь защитную оболочку
атмосферы лишь ее небольшая часть достигает Земле. Астрономы определили, что мощность
солнечного излучения оставалась неизменной в течение прошлого века, эта солнечная константа
составляет близко 1квт на км2 земной поверхности.
Солнечный луч ежегодно приносит на Землю в 20 000 раз больше энергии, чем мы
используем. Даже крыша одноэтажного дома в Северной Европе получает в 10 раз больше
энергии, чем необходимо для его отопления.
Территория Украины получает солнечную энергию в течение 2,0-2,2 тыс. часов на год (год
состоит из 8760 часов), а среднегодовая энергия, которая поступает на 1 м2 горизонтальной
поверхности, составляет приблизительно 1200 квт*год. Около 80% этой энергии приходится на
период от марта до октября.
Сегодня солнечная энергия наиболее широко используется на следующем рисунке, основанная
на явлении «парникового эффекта» для
нагревания рабочей жидкости.
Жидкость в солнечном коллекторе должна быть
морозоустойчивой и нетоксичной. Обычно
используется вода с 40%-м пропиленгликолем.
Наиболее
распространено
использование
солнечной энергии для прямого нагревания воды, для отопления домов и для горячего
водоснабжения. Уже сегодня эксплуатируются также гелиоустановки, что при плоскости
коллекторов 4-6 м2 производят около 200 л горячей воды за сутки.
В большинстве действующих установок среднегодовой эксплуатационный КПД
коллектора находится на уровне 40-50%. Стоимость получаемой теплоты приблизительно
равняется стоимости теплоты, получаемой от централизованных систем отопления и горячего
водоснабжения. Для широт выше 30° такие установки могут использоваться в качестве сезонные.
На сегодня в мире работает более 2 млн. систем горячего водоснабжения.
В Украине установлено около 10 тыс. м2 солнечных коллекторов. Государственной
программой предусмотрено сооружение до 2010 года солнечных коллекторов общей площадью до
10 млн. м2.
Презентация солнечного коллектора
Создание модели простейшего
(«солнечная кухня»)
солнечного
нагревателя
В последнее время, в связи с постоянным ростом цен на
энергоносители, в Украине все более привлекательным становится
использование солнечного излучения как альтернативного
источника энергии.
Количество солнечной энергии попадающей на 1м2 земной
поверхности различная для разных районов Украины и имеет
статистический характер распределения. Запорожская, Херсонская и
Одесская области, а также АР Крым наиболее щедро одарены этим
бесконечным, бесплатным, экологически чистым источником
энергии. Поэтому в этих районах применение гелиоустановок
является наиболее выгодным.
Гелиоустановки - это устройства, которые используют поток
солнечной энергии для получения горячей воды путем прямого нагрева в солнечных коллекторах
(установки сезонного действия), или путем нагрева специального морозостойкого теплоносителя в
солнечных коллекторах с последующей передачей тепла в баке- гидроаккумуляторе (установки
постоянного действия).
Гелиоустановка состоит из трех основных элементов:
- солнечных вакуумных коллекторов;
- бака- гидроаккумулятора;
- автоматизированного блока управления.
Установка состоит из рамы, накопительного бака и набора вакуумных трубок.
Накопительный бак представляет собой термос, сделанный из 2-х листов нержавеющей стали,
толщиной 0,53 мм, между которыми находиться слой полиуретана толщиной 50-65 мм.
Вакуумная трубка - это устройство для преобразования ультрафиолетового излучения в
тепловую энергию, путем поглощения прямого или рассеянного солнечного света. Вакуумная
трубка состоит из 2-х трубок, сделанных из специального боросиликатного стекла, вставленных
одна в другую, между которыми создан вакуум. На внешнюю поверхность внутренней трубки
нанесено запатентованное фтороуглеводородное покрытие, позволяющее использовать установку
в неблагоприятных условиях и неподвержено действию кислотных дождей и морских соленых
ветров. Рама изготовлена из металла и покрыта специальным порошковым покрытием,
обеспечивающим защиту от неблагоприятных погодных воздействий. Продукция соответствует
мировому стандарту ISO 90001 (2000) и одобрена к использованию комиссией по контролю
качества в странах ЕС.
Условия эксплуатации.
Рекомендуется устанавливать систему на крыше. Система подключается к водопроводу
дома и заполняется водой под контролем электронного датчика, обеспечивающего рабочее
давление в системе и бесперебойную подачу воды. Система работает круглогодично, причем
зимой работает до -25 °С.
Выгоды от использования системы.
В пасмурную дождливую погоду, при температуре окружающей среды 20 С 200 литровый бак
нагревается до температуры 97 °С за 5-6 часов. Это позволяет использовать 500 литров воды с
температурой 39 С в течении суток. Бак работает как термос, за ночь температура воды в баке
может понизиться менее чем на 1 С.
Среднесуточная потребность в горячей воде человека составляет 50 л, исходя из этого
рассчитывается емкость бака.
За счет минимальной толщины стеклянного покрытия, вакуумные коллекторы обладают
наименьшей тепловой инерцией. Благодаря этому вакуумный коллектор намного быстрее
освобождается от оледенения, инея, снега, приходит в рабочее состояние и радует Вас теплом, в то
время пока другие типы коллекторов все еще продолжают простаивать.
Работая в области высоких температур и вакуума, вакуумный
коллектор препятствует размножению и развитию бактерий и микроорганизмов в нагреваемой
воде.
Бак-гидроаккумулятор представляет собой систему поддержания и сохранения тепла,
полученного от энергии солнца, а также и от других источников энергии (например,
традиционного котла, работающего на электричестве, газе или дизтопливе), которые помогают
системе при недостаточном количестве солнечной радиации.
Микропроцессорный блок управления предназначен для контроля температуры в
солнечном коллекторе и гидроаккумуляторе, а также для выбора, в зависимости от величины этих
температур, оптимального режима работы системы в течение суток.
Используя энергию солнца, гелиосистемы позволяют ежегодно экономить традиционное
топливо:
- до 75% - для горячего водоснабжения (ГВС) при круглогодичном использовании;
- до 95% - для ГВС при сезонном использовании;
- до 50% - для целей отопления;
- до 80% - для целей дежурного отопления
Предлагаемые высокоэффективные солнечные водонагреватели позволяют:
•
получить автономный источник тепловой энергии, обеспечивающий объект горячей
водой и отоплением в случае внезапного отключения
электро- или газоснабжения;
•
снять нагрузку с уже установленного котла или бойлера до 97%, и увеличить его срок
службы от двух раз;
•
снизить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, сохранить чистоту воздуха,
природу и своё бесценное здоровье.
Солнечная кухня
Основным условием для использования солнечной кухни является большое количество
прямого солнечного света. В Украине годовое поступление солнечного И излучение составляет
3500- 5200 Мдж/м2. Конечно же, солнечная энергия неравномерно распределяется по месяцам.
Поэтому лучше всего пользоваться солнечной кухней с апреля по октября. Если летом в полдень
солнечная радиация составляет более 1000 Вт*год/кв. м, то мощность кухни площадью 0,5 кв. м
составит 500 вт, Таким образом, в южных регионах одна такая кухня потенциально может
экономить по крайней мере пивме-гаватгодин энергии в год (что доривнюеться количества
(энергии, которую потребляет в течение целого года постоянно включена лампочка мощностью 60
Вт).
Как устроена солнечная кухня
Самый простой и дешевый тип солнечной кухни позволяет нагревать еду до 150 градусов
по Цельсию. Она состоит из изолированного ящика с стеклянным или пластиковым окном.
Солнечная радиация проходит сквозь окно и абсорбируется стенками, дном и кастрюлей. Чем
темнее кастрюля и внутренняя стенка ящика, тем лучше они нагреваются. Окно действует как
ловушка солнечной энергии по принципу парникового эффекта. Двойное окно действует лучше.
Для увеличения входной радиации используются отражатели, которые направляют свет на окно
ящика. Для уменьшения потерь тепла желательно, чтобы ящик не касался земли.
Как построить солнечную кухню
1. Сделайте два ящика из толстого картона, фанера и тому подобное.
Один ящик должен быть меньшего размера для того, чтобы вставить его внутрь большого. Оба
лучше сделать низкими и широкими, а высота внутреннего ящика всего на несколько сантиметров
должен превышать кастрюлю с крышкой. Его верхний край нужно сделать очень ровным, чтобы
положено сверху стекло плотно закрывало его по периметру.
2. Пространство между ящиками составляет 5-10 см, для теплоизоляции его заполняют сеном,
смятой бумагой, сухими листьями но др. Днища ящиков не должны сталкиваться, их тоже
изолируют.
3. Меньший ящик изнутри покрывается алюминиевой фольгой так, чтобы в покрытии не было
щелей, иначе пара, которая образуется под время
приготовление еды, может разрушить картонные стенки.
4. Сделайте отражатель из негибкого материала и также покройте его фольгой. Соедините
отражатель с ящиком?. Продумайте крепление для фиксирования разного угла отражателя.
5. Положите черную металлическую пластину (1-2 мм толщиной) на дно внутреннего ящика, это
главный нагревательный элемент.
6. Используйте стекло или прозрачный пластик для покрытия внутреннего ящика. Это окно
должно плотно закрывать ящик для предотвращения потерь горячего воздуха. Резиновый жгут по
периметру ящика, конечно, обеспечит плотность.
Кухня готова!
Общие инструкции
Поместите ящик на солнечное, желательно безветренное место. Окружающая температура влияет
на температуру внутри ящика, потому теплая погода всегда имеет преимущество. Когда вы
используете кухню впервые, зафиксируйте время на приготовление разных видов еды.
Впоследствии на практике вы сможете предварительно оценить время для приготовления того или
другого кушанья. Когда поднимаете стеклянное окно ящика, будьте осторожные - оно горячо,
потому используйте рукавицы.
Наилучший результат выходит в солнечный безоблачный день с температурой выше 20 градусов
по Цельсию. Ящик должен быть размещен против свинца так, чтобы внутри него не было тени.
Используйте отражатели для направления дополнительного света внутрь ящика. Позицию ящика и
отражателей нужно изменять в соответствии с движением солнца каждые 1-2 часа.