СОЛНЕЧНАЯ ТЕПЛОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
SOLAR THERMAL POWER PLANT

Изобретение относится к области энергетики, в частности к устройствам для получения тепловой, электрической энергии, ее аккумулирования, а также для опреснения соленой воды, сушки овощей и фруктов.
Известна стеновая панель здания, содержащая светопрозрачное покрытие и размещенный за последним теплоаккумулирующий элемент с вертикальным воздушным каналом, образованным наружной лучепоглащающей и внутренней теплопередающей стенками. В верхней и нижней частях внутренней стенки выполнены отверстия, сообщающие канал с помещением здания. При этом в нижнем отверстии установлена регулирующая заслонка, в которой с целью повышения аккумулирующей способности и обеспечения регулирования теплового режима здания в воздушном канале установлены капсулы, заполненные теплоаккумулирующим веществом. Наружная лучепоглащающая стенка выполнена полой и разделена по высоте перегородкой, образующей в полости замкнутый контур, заполненный жидкостью, причем в верхней части контура установлен регулирующий клапан, корпус которого разделен подвижной мембраной со штоком на две герметичные воздушные камеры, одна из которых расположена со стороны жидкостного контура, а другая - со стороны воздушного канала (Патент РФ №1601472, F24J 2/42, 25.11.1988 г.) [1].
Недостатком этого изобретения является низкая теплоемкость аккумулятора тепла.
Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, является стеновая панель здания, содержащая теплоаккумулирующую стену, светопрозрачное покрытие, где теплоаккумулирующая стена заполненна фазопереходным теплоаккумулирующим материалом. В верхней и нижней частях этой панели выполнены отверстия, в которых установлены терморегулируемые заслонки (Патент РФ №2223451, F24J 2/42, 06.03.2002 г.) [2].
Недостатками данного изобретения являются низкая теплоемкость аккумулятора тепла и низкая лучепоглощающая способность.
Задачей изобретения является создание устройства для получения горячей воды, пара, опреснения соленой воды, получение электроэнергии, теплоэнергии и ее аккумулирование.
Сущность изобретения заключается в следующем. Теплоаккумулирующее тело выполнено из каменных или бетонных блоков в виде четырехгранной пирамиды, причем с образованием полости в центре нее и каналов, отходящих от этой полости к поверхности пирамиды. Один из этих каналов выполнен в виде змеевика и соединяет верхнюю точку пирамиды с верхней точкой полости. Другие каналы имеют внутри вентиляторы и соединяют нижние точки полости с точками, лежащими на линиях пересечения боковых граней пирамиды с ее основанием. Светопрозрачное покрытие выполнено из стекла в виде вакуумной камеры, облегающей поверхность пирамиды со всех ее сторон, кроме основания, причем таким образом, что между ее поверхностью и поверхностью пирамиды образована герметичная полость, которая сообщается с атмосферой через редукционный клапан. Кроме того, поверхность вакуумной камеры со стороны пирамиды покрыта светопропускающей и теплоотражающей пленкой. В свою очередь, поверхность пирамиды имеет светопоглощающее покрытие. Указанная камера сообщена с вакуумным насосом. Основание пирамиды изолировано от грунта теплоизоляцией. Теплоэлектростанция дополнительно снабжена котлом высокого давления, который помещен в полость пирамиды и посредством подкладок установлен на ее нижней горизонтальной поверхности. Котел оснащен датчиком уровня воды и заполнен водой с образованием полости над ней до уровня датчика. Полость названного котла снизу сообщена посредством трубы с насосом подачи воды, над водой - с турбиной, которая кинематически связана с генератором. Кроме того, теплоэлектростанция оснащена светоотражателями с возможностью направления светового потока на поверхность граней пирамиды. В совокупности это позволяет создать устройство для получения горячей воды, пара, опреснения соленой воды, получение электроэнергии, теплоэнергии и ее аккумулирование. Технический результат достигается тем, что теплоаккумулирующее тело имеет форму пирамиды и выполнено из каменных или бетонных блоков с возможностью их нагрева в дневное время. Мощность теплоэлектростанции увеличивается за счет светоотражающих покрытий расположенных вокруг пирамиды и направленных на ее грани. Увеличение светопоглощающей способности осуществляется за счет вакуумной камеры, которая имеет свойства теплоизолятора, светопоглощающей пленки нанесенной на грани пирамиды и теплоотражающей пленки нанесенной на внутреннее стекло вакуумной камеры.
На чертеже изображена солнечная теплоэлектростанция. Солнечная теплоэлектростанция содержит теплоаккумулирующее тело, светопрозрачное покрытие и арматуру. Теплоаккумулирующее тело выполнено из каменных или бетонных блоков в виде четырехгранной пирамиды 1, причем с образованием полости 5 в центре нее и каналов 4 и 17, отходящих от этой полости 5 к поверхности пирамиды 1. Один из этих каналов выполнен в виде змеевика 4 и соединяет верхнюю точку пирамиды с верхней точкой полости 5. Другие каналы 17 имеют внутри вентиляторы 18 и соединяют нижние точки полости 5 с точками, лежащими на линиях пересечения боковых поверхностей пирамиды с ее основанием. Светопрозрачное покрытие выполнено из стекла в виде вакуумной камеры 2, облегающей поверхность пирамиды 1 со всех ее сторон, кроме основания, причем таким образом, что между ее поверхностью и поверхностью пирамиды 1 образована герметичная полость, которая сообщается с атмосферой через редукционный клапан 19. Кроме того, поверхность вакуумной камеры 2 со стороны пирамиды 1 покрыта светопропускающей и теплоотражающей пленкой 20. В свою очередь, поверхность пирамиды 1 имеет светопоглощающее покрытие 3. Указанная камера 2 сообщена с вакуумным насосом 9. Основание пирамиды 1 изолировано от грунта теплоизоляцией 10. Теплоэлектростанция дополнительно снабжена котлом высокого давления 6, турбиной 14 и генератором электрического тока 13. В полость 5 пирамиды 1 помещен котел высокого давления 6, и посредством подкладок 16 установлен на ее нижней горизонтальной поверхности. Котел 6 оснащен датчиком уровня воды 7 и заполнен водой с образованием полости над ней до уровня датчика. Полость названного котла 6 снизу сообщена посредством трубы 12 с насосом подачи воды 11, полость над водой сообщена с турбиной 14 посредством трубы 15, которая кинематически связана с генератором 13. Кроме того, теплоэлектростанция оснащена светоотражателями 8 с возможностью направления светового потока на поверхность граней пирамиды 1.
Принцип работы теплоэлектростанции следующий. Прямое солнечное излучение и излучение, отраженное от системы зеркал 8, проходя сквозь вакуумную камеру 2 поступает на поверхность пирамиды 1 с нанесенным слоем светопоглащающего материала 3. С помощью вакуумного насоса 9 в вакуумной камере 2 создается регулируемый вакуум. Вакуумная камера 2, являясь теплоизолятором, сохраняет солнечную энергию, поступающую на поверхность пирамиды. Светопропускающая пленка 20, нанесенная на ближайшее стекло к пирамиде, 1 пропускает солнечное излучение и отражает излучение нагреваемой поверхности пирамиды 3. Солнечное излучение, попадая на поверхность пирамиды 3, нагревает ее, часть тепла передается телу пирамиды 1, часть нагревает парогазовый теплоноситель. Нагретый парогазовый теплоноситель поступает в верхнюю точку подкупольного пространства пирамиды 1, откуда в перегретом состоянии с помощью вентиляторов 18 нагнетается в газоподводящий канал 4 и, отдав часть тепла телу пирамиды 1, поступает в полость 5, где находится котел высокого давления 6. Давление в системе циркуляции парогазовой смеси поддерживается редукционным клапаном 19, сообщенным с атмосферой. По трубе 12 с помощью насоса 11 в котел поступает вода, уровень которой регулируется датчиком 7. Обтекая котел 6, нагретый парогазовый теплоноситель отдает энергию воде, находящейся в котле 6. При этом вода преобразуется в пар, который под давлением поступает по трубе 15 на лопатки турбины 14 и приводит ее в движение. Турбина 14 приводит в движение генератор 13. Отработанный пар используют для технических нужд или для опреснения соленой воды. Парогазовый теплоноситель, отдав большую часть энергии котлу с водой 6, вентиляторами 18 нагнетается в канал 4 и выходит по каналам 17 в нижние точки поверхности пирамиды 1. После чего цикл теплообмена повторяется. В течение дня в теле пирамиды 1 аккумулируется тепло. В ночные часы тело пирамиды 1 отдает тепло циркулирующему парогазовому теплоносителю, который в свою очередь продолжает нагревать котел.
Таким образом, приведенные технические решения в совокупности позволяют создать устройство для получения горячей воды, пара, опреснения соленой воды, получение электроэнергии, теплоэнергии и ее аккумулирование.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕ:
1. Патент РФ №1601472, F24J 2/42, 25.11.1988 г.;
2. Патент РФ №2223451, F24J 2/42, 06.03.2002 г.