WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 14 |

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский ...»

-- [ Страница 7 ] --

7. Ахмедов Х., Захидов Р.А., Огнева Т.А., Клычев Ш.И. Исследование оптико-энергетических характеристик конусных концентраторов. // Гелиотехника, 1991 №3, с. 29-33.

8. Клычев Ш.И. Докторская диссертация. Ташкент, 2004.

9. Аннаев А.О. О расчете конических концентраторов солнечных лучей и приемников к этим концентраторам. // Гелиотехника, 1967, № 1,

СОЛНЕЧНО-ТЕПЛОНАСОСНАЯ СИСТЕМА

ТЕПЛОСНАЖЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЖИЛОГО ДОМА

Е.П. Кудрявцев (ОАО «НПЦ «Недра», г.Ярославль) В рамках Национальной Программы “Доступное жилье” значительное внимание уделяется малоэтажному строительству.

При строительстве в сельской местности объекты могут быть рассредоточены и удалены от централизованных источников энергоснабжения, включая электрические сети и газовые коммуника ции. Такие условия абсолютно реальны для значительной части стра ны, в которой население проживает в районах, где системы централи зованного энергоснабжения полностью отсутствуют. Здесь использо вание возобновляемых источников энергии становится насущной не обходимостью, поскольку это не только решает задачу теплоснабже ния населения, но и позволяет значительно снизить потребление тра диционных энергоресурсов, цены на которые постоянно растут.

Одним из перспективных путей решения этой задачи представляется использование систем теплоснабжения на основе низкопотенциальной геотермальной энергии. Этот источник энергии является надежным и отличается повсеместной распространенностью и практической неисчерпаемостью [1]. В таких системах низкопотенциальная энергия приповерхностных слоев Земли используется для целей отопления и горячего водоснабжения (ГВС) с помощью тепловых насосов (ТН). В зависимости от конкретных условий и индивидуальных особенностей объектов, где предполагается установка системы, могут быть использованы различные технические подходы для отбора тепла земных недр [2].

Использование геотермальной энергии в комплексе с другими возобновляемыми источниками энергии позволяет повысить надежность и эффективность систем теплоснабжения и обеспечивает возможность использования в районах с низким уровнем солнечной инсоляции [3].

Именно эти достоинства таких систем способствовали их широкому использованию даже в таких северных странах как Швеция и Финляндия. Положительный опыт имеется и в России [4].

В таблице 1 приведены сравнительные характеристики систем теплоснабжения одноэтажного жилого дома при использовании га зового котла (А) и геотермальной теплонасосной системы (Б).

Сравнительные технико-экономические показатели систем теплоснабжения жилого дома с отапливаемой площадью 390 м для случаев: А-котел на природном газе, Б-грунтовый тепловой насос Продолжительность отопительно го сезона Расчетная нагрузка теплоснабже ния, - за счет сбросного тепла венти ляции К-во скважинных теплообменни ков при длине каждого 100 м Теплопроизводительность, всего 102,1 (87,8) 102,1 (87,8) в т.ч. - на отопление: тепловые насосы (ТН) + электродогрев + теплоутилизация (ТУ) вент. вы бросов) - баки-аккумуляторы с электро- тыс.

- распред. трубопроводы с отопи тельными приборами - агрегат приточно-вытяжной лизатором - СМР и пусконаладка (20% от стоимости оборудования) - проектные работы (12% от инве стиций) Среднесезонные коэффициенты:

- преобразования в ТН (напольное отопление) - использования первичной энер гии (или КПД котла) цию,Евро/год в т.ч. - эл. энергия при цене за кВт-ч: 0,04/0,06 EURO - природ. газ при цене за 1000 м 38/80 EURO Себестоимость производимой руб./Гка Экономия топлива относительно газового котла, установкой Снижение выбросов СО2 на жилой дом Снижение себестоимости 1 Гкал, приведённой к варианту "холод от скважин", по сравнению с конди ционером Снижение срока окупаемости при ценах на энергоносители в 2010 г.

по вариантам: тепло + холод от скважин / только тепло Из таблицы видно, что срок окупаемости систем на базе грун тового ТН существенно снижается в случае прямого использования в летний период холода от скважин на охлаждение помещений.

Одновременно решается задача регенерации скважин и накоп ления в них тепловой энергии для использования в последующий отопительный сезон. Стоимость тепловой энергии, рассчитанная с учетом соотношения энергозатрат на производство единицы тепла и холода в установках с кондиционером – 1 : 3, при отношении тре буемых в году количеств тепла и холода в средней полосе России 6 :

1 уменьшение себестоимости тепла составит 40%, а срок окупаемо сти будет ниже для варианта с грунтовой теплонасосной установкой – на 25% (4,5 года вместо 6 лет).

Эффективность рассмотренных систем может быть сущест венно повышена, если в их состав включить устройства фотоэлек трического и теплового преобразования солнечной энергии.

На рис.1 представлена схема солнечно-теплонасосной системы теплоснабжения.

Рис. 1. Схема системы теплоснабжения с использованием Комбинированный режим работы системы предполагает отбор тепловой энергии грунтовыми теплообменниками, по которым цир кулирует теплоноситель, и его догрев в теплообменнике с помощью солнечных коллекторов. Выработанная в ТН тепловая энергия акку мулируется в буферной емкости и поступает в систему отопления здания и на приготовление горячей воды в емкостной водонагрева тель. Работа всего электрооборудования системы отопления при этом обеспечивается фотоэлектрическими модулями.

Кроме плоских гелиоводонагревателей в таких системах мож но использовать и установки с концентрацией солнечной энергии.

Технология догрева теплоносителя в теплонасосной установке за счет энергии солнечной радиации позволяет разгрузить грунто вый теплообменник, особенно в отопительный период, когда на грузка максимальна. В этом случае в максимальной степени ис пользуется солнечная энергия с низким потенциалом, недостаточ ным для покрытия потребностей объекта в горячей воде и тепле в чисто солнечных системах.

На рис. 2 приведена схема одного из вариантов совместного размещения фотоэлектрических модулей и гелиоводогагревателей на крыше обслуживаемого дома Рис. 2. Размещение гелиоводонагревателей и фотоэлектрических При совместном использовании геотермального тепла и теп ловой солнечной энергии может быть достигнут наибольший тех нико-экономический эффект.

Это объясняется следующим:

- существенно снижаются капиталовложения на устройство грунтового теплообменника, т.к. требуется меньшая длина грунто вых коллекторов за счет компенсации их более дешевыми солнеч ными коллекторами;

- при комбинированном использовании двух источников дос тигается более высокая надежность функционирования системы вследствие высокой способности геотермальных систем к сезонному аккумулированию тепла и холода;

- обеспечивается использование энергии северного солнца, ко торой недостаточно для полного обеспечения потребности в тепле и горячей воде (в условиях России применение только солнечных коллекторов выгодно лишь в южных районах [5]).

1. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России / Под. ред. Безруких П.П. - СПб.: Наука, 2002. - 314 с.

2. Калинин М.И., Хахаев Б.Н., Баранов А.В. Геотермальное теплоснабже ние центральных регионов России с использованием мелких и глубоких скважин // Электрика. 2004. № 4. С. 8-12.

3. Strebkov D.S., Khakhaev B.N., Kharcenko V.V., Kalinin M.U., Kudryavtsev E.P., Chemekov V.V. Advanced technologies for heating and hot water sup ply in condition of low level of solar insolation // 11th International Confer ence on Solar Energy at High Latitudes “NorthSun 2007”, Riga, 30 May 1 June, Book of Abstract, p.63.

4. Калинин М.И., Хахаев Б.Н., Кудрявцев Е.П. Эффективное использова ние приповерхностных геотермальных ресурсов в геолого климатических условиях центральных регионов России // Вестник Яро славского регионального отделения РАЕН. – 2007. – Tом 1, №1. – С. 5. Попель О.С., Фрид С.Е. Солнечные водонагревательные установки в климатических условиях России // Энергия: экономика, техника, эколо гия. 2002. № 12. с. 26-35.

ПРИМЕНЕНИЕ БИОНИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ И СОЛНЕЧНОЙ

ЭНЕРГИИ В СЕЛЬСКИХ ЗДАНИЯХ И ПОСТРОЙКАХ АПК

Ю.А Хвостиков, асп. С.А. Полушин (ГНУ ВИЭСХ) Предлагаем для внимания новый бионический подход к ре шению проблемы энергосбережения при проектировании и строи тельстве сельских зданий и построек.

Архитекторы с древнейших времен занимались организаци ей и строительством жизненного пространства для человека в гар монии с природой. Опыт обитания и устройство жизнедеятельности народов планеты говорит о разумном отношении к животному и растительному миру. Но по ряду причин человек постепенно вышел из своей экологической ниши обитания и питания на Земле и стал сооружать вокруг себя вторую искусственную природу. Это явление стало негативно отражаться на всей его жизнедеятельности, в том числе на ведение сельского хозяйства, на жилище, на архитектуру, на развитие техники. Вырождение и упадок архитектурного творче ства достигло своего апогея в 18-19 вв. Небывалое развитие техники и машин во всем мире привели к гибели природы и упадку земледе лия.

Однако, как известно, рождение бионики и кибернетики на стыке наук, способствовало в начале 20 века революционному пре образованию многих наук, искусств и технологий. Техническая био ника также оказала положительное влияние как на архитектуру и строительство, так и на появление энергосберегающих технологий в мире и в России.

В начале 20 века появилось новое направление в архитектуре – органическая архитектура как синтез наук и искусств в симбиозе с природой.

Архитектурно-строительная бионика (АСБ) сформировалась как новое направление в современной архитектуре в Москве в 60-х годах 20 века. Лаборатория АСБ начала работать с 1970 года под руководством Ю.С. Лебедева. После гибели Лебедева лаборатория была в середине 90-х годов ликвидирована. С 2001 года наша ини циативная группа архитекторов и биоников участвует в возрожде нии лаборатории. Проведено в Москве несколько выставок, конфе ренций и круглых столов. С 2007 года нашими усилиями при уча стии института ВИЭСХ, фирмы «Росзарубежстрой» и Союза архи текторов России делается попытка организовать и провести между народный свободный конкурс «Бионический народный дом и эколо гическое поселение «Город Солнца» - 2008г.». Приглашаются все желающие и в проведении конкурса, и в выполнении нижеприве денной программы.

Организации и реализации проектов бионического дома и экологического поселения на селе с применением энергоэффектив ных технологий и энергии солнца.

1. Разработать архитектурно-планировочное задание на проек тирование сельских домов и экологических поселений.

2. Выбор архитектурного и инженерно-технических решений бионических домов (домов агронома, зоотехника, ветерина ра, учителя, школы и других построек) 3. Разработать критерии оценки и отбора бионических домов для демонстрации на выставках и конкурсах.

4. Определение формы участия в реализации этих проектов разных организаций и частных лиц, в том числе ГНУ ВИЭСХ, фирмы «Росзарубежстрой» и др.

5. Поиск финансирования выполнения Программы.

6. Организация и проведения архитектурных бионических вы ставок и конкурсов проектов архитекторов и инженеров.

7. Поиск путей решения проблемы создания научно технической и материальной базы для производства эколо гически чистых строительных материалов.

8. Разработать концепцию экологического бионического домо строения в соответствии с Федеральной экономической про граммой социального развития сел России.

«Бион – ячейка жизни»

Рассмотрим, с помощью каких средств и методов осуществ лялись научные исследования, выбор, отбор, оптимизация биониче ских аналогов в природе и их воплощение в архитектурных формах и конструкциях зданий.

Архитектурно-строительная бионика занимается проблема ми целенаправленного использования на научной основе законов и принципов природы и «технических» средств природы в архитекту ре и строительстве для создания гармонической жизненной среды обитания людей на Земле.

Бионические принципы и законы 1. Организации жизни (на всех уровнях жизни) 2. Метаболизма (обмен веществ, энергии и т.д.) 3. Саморазвития и роста (самоорганизация, автономия) 4. Равновесия и сохранения энергии 5. Экономии и целесообразности 6. Круговорота вещества, энергии и т.п.

7. Многообразия видов, структур и т.п.

8. Соразмерности и подобия (золотое сечении и т.п.) 9. Экологии и гармонии 10. Симметрии и асимметрии 11. Приспособляемости 12. Мембраны («дышащая» стена, кровля и т.п.) 13. Работы по форме (динамика) 14. «MINI-MAX» (максимальный объем, минимальная поверх 15. Энергоэффективности формы (отсутствие патогенных отрица тельных зон и т.д.) 16. Геометрического и математического моделирования 17. Оптимизации и моделирование.

В лаборатории АСБ за последние 30 лет разработан целый ряд архитектурных форм и конструкции зданий и сооружений. Вы полнено несколько десятков бионических моделей и макетов, проек тов бионических зданий и сооружений. Осуществлено строительст во нескольких архитектурно-бионических сообужений в Москве и других городах России, а также за рубежом, в том числе, с исполь зованием энергии солнца.

Из зарубежного опыта проектирования и строительства ар хитектурно-бионических сооружений для сельского хозяйства сле дует отметить опыт японского архитектора Кисе Курокава.

Известный японский архитектор К. Курокава полвека назад провозгласил переход от эпохи Принципа Машин к эпохе Принципа Жизни. Он считает, что вопрос выживания людей с точки зрения экологической перспективы зависит от способности существовать в симбиозе с другими жизненными формам и экосистемами на Земле.

В своей философии Симбиоза он утверждает взаимодействие таких различных компонентов, как:

- Симбиоз традиций и новейших технологий;

- Симбиоз природы и человека;

- Симбиоз искусства и науки;

- Симбиоз экономики и культуры - Симбиоз города и сельского хозяйства, Курокава - автор экологической и климатической архитекту ры, метаболизма, и главный архитектор г. Астана (столица Казах стана), инициатор ноу-хау зернового сельского хозяйственного про изводства, новейших биотехнологий и т.п., которые способствовали развитию симбиотических отношений между городом и сельскохо зяйственными регионами. Ярый защитник природы, он проектирует и строит жизнеустойчивый экогород и поселение с автономными ячейками с использованием энергии окружающей среды и солнца.

Считаем необходимым распространение нашего отечествен ного опыта: практические разработки лаборатории АСБ, реализа ция проекта «Экологический комплекс фермерских хозяйств нового типа с использованием энергосберегающих технологий и энергии солнца в ряде регионов России» (авторы Пюрвеев Д.Б., Гребнев В.Н., Титов С.А., Хвостиков В.А.).

Применение архитектурной бионики и энергосбережения в Во все времена архитектуре была свойственна двойствен ность. С одной стороны, она была органической (или бионической), ибо следовала законам природы, с другой стороны — искусствен ной, так как соответствовала идеалам, завещанным Эвклидом. Био ническую тенденцию развития архитектуры смело можно назвать «образованным искусством», а рациональную — «изящным искус ством». Бионическую архитектуру определяют формы, не основан ные на геометрии. Они динамические, неправильные, возникающие как результат контактов с реальностью. Каждую форму бионической архитектуры следует рассматривать как организм, который развива ется в соответствии с законом своего собственного существования, своего собственного особого ордера, в гармонии со своими функ циями и своим окружением, как растение или другие живые орга низмы. Развитие зарубежной бионической архитектуры в области индивидуального строительства в сельской местности можно на блюдать в работах архитектора Кена Келлога. Ниже приведено опи сание одного из реально построенных по его проектам сооружений.

Рис. 1. Вид дома Иена. Архитектор К. Келлог Традиционно для этого архитектора его дом не только энер гоэкономичен, но и способен выдержать землетрясения выше всех максимально существующих стандартов на 30 процентов.

Крышу дома на рис. 1 Келлог разработал с максимальным её покрытием солнечными батареями, которые делают дом практиче ски независимым от внешних систем электроснабжения.

Тенденции развития энергосберегающих технологий и архитектурной бионики в строительстве сельских домов В нашей стране развитие индивидуального строительства началось не так давно и одним из направлений является разработка и проектирование так называемых «экодомов». Экодом представляет бла гоприятное для здоровья человека жилье, построенное из нетоксичных, не вредных для здоровья человека, материалов. Он состоит из трех ос новных частей. Прежде всего, это теплая коробка дома. Экономически и технически целесообразно обогревать его за счет солнца при условии шестикратного увеличении теплозащиты здания по сравнению с тради ционным домом. Второй составляющей частью экодома являются его системы жизнеобеспечения (отопление, вентиляция, переработка орга нических отходов и бытовых стоков). Третьей составляющей экодома является приусадебный участок с биоботанической площадкой. Пло щадка, кроме своего прямого назначения для утилизации отходов, мо жет быть эффективно использована для выращивания овощей по био интенсивной технологии. Огород представляет органичную часть хо зяйства экодома в целом.

Энергоэффективность такого дома достигается использова нием утеплителей в конструкциях стен, основании дома, герметич ными окнами с тройным или четверным остеклением. Энергозатра ты снижаются за счет правильной ориентации экодома по отноше нии к господствующему направлению ветра, продуманным объем но-планировочным решениям, созданию буферных зон, а также бла годаря пассивному и активному использованию солнечной энергии и аккумуляторов тепла.

Представлены примеры отечественной бионической и био морфной архитектуры.

Рис. 2. Дом-"теплица" эффективно использует энергию солнца для обог рева помещений, уменьшая расходы на топливо в полтора - два раза 1. "Вместе по свету". Сибирский вестник экологического образования, 2000, №1-2.

2. Узиков М.Ю. Органическая архикожа Кена Келлога. // Архитектон, 2006. №14.

3. Лебедев Ю.С. Архитектурная бионика. М.: Стройиздат, 1990.

4. К архитектуре XXI века. Концептуальные проблемы. М., 2003.

СИСТЕМА СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

ИНДИВИДУАЛЬНОГО ДОМА

А.В. Волков, д-р техн. наук О.П. Ковалев, Обеспечение жизнедеятельности человека, при всё возрас тающих его потребностях, связано с ростом производства промыш ленной продукции, продуктов питания, повышением комфортности среды обитания и т.д. И, как следствие этого, производственная, на учная и творческая деятельность, перемещение в пространстве, ос вещение и теплоснабжение дома, приготовление пищи и в целом вся многогранная жизнь человека связана с потреблением различных видов энергии. Количество оборудования, потребляющего энергию и ведущего прямо или косвенно к загрязнению окружающей среды, растет более высокими темпами, чем численность населения.

В настоящее время, основным первичным энергоресурсом для выработки электрической и тепловой энергии, является органи ческое топливо, мировое потребление которого ежегодно возрастает на 2-4%, и в 2006 г. составило 10878,5 млн.тнэ [1]. На начало января 2001 года суммарная установленная мощность действующих элек тростанций в мире составляла 3365 ГВт, что соизмеримо с мощно стью многих явлений природы. В тоже время топливно энергетический комплекс является и одним из крупнейших загряз нителей окружающей среды, выбрасывающим до 70 % общего объ ема парниковых газов.

Нависшая над окружающей средой угроза, придала новый импульс наблюдающемуся технологическому взрыву в области ис пользования возобновляемых источников энергии. Уменьшение вредных воздействий на окружающую среду при сжигании органи ческого топлива для производства различных видов энергии пред ставляется возможным при выполнении следующих положений, ус пешное решение которых имеет определяющее значение не только для дальнейшего устойчивого развития отдельных регионов, но и страны в целом:

разработка и использование экологически чистых технологий получения энергии;

снижение антропогенной нагрузки путем рационального исполь зования топливно-энергетических ресурсов и прямого сокращения вредных выбросов действующими предприятиями.

Одним из перспективных путей решения этих проблем явля ется использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ), и в частности использование энергии солнца для получения тепловой энергии. Развитие данного направления привело к широкому ис пользованию в мировой практике солнечных водонагревательных систем, использующих солнечные коллекторы разнообразных кон струкций.

Так суммарный объем продаж солнечных водонагреватель ных установок (СВНУ) в Европейском сообществе, в 2006 г., пока зал существенный рост (+47 %) и составил, в пересчете на площадь солнечных коллекторов 3 млн. м2. Суммарная установленная пло щадь солнечных коллекторов в странах ЕС достигла 19,2 млн. м2. В США в 2006 г. установленная площадь солнечных коллекторов уве личилась на 29 % (более 1,8 млн. м2), а общая установленная пло щадь составила более 10 млн. м2. Но, несомненным лидером по ко личеству производимых коллекторов и СВНУ является Китай с суммарной установленной площадью солнечных коллекторов более 100 млн. м2, и где только в 2006 г. было изготовлено около 20 млн.

м2 [2, 3, 4].

С ростом цен на органическое топливо и тарифов на различ ные виды энергии, стремлении к энергетической независимости, и в тоже время при усилении борьбы за улучшение экологической об становки жизненного пространства - работы по использованию сол нечной энергии для теплоснабжения становятся все более актуаль ными и востребованными в России, в том числе и в Дальневосточ ном округе. Следует отметить, что в Дальневосточном округе ос новной расход тепловой энергии идет на отопление. Так, среднего довая температура воздуха по Приморскому краю составляет около 0°С, в Хабаровске 1,4 °С, Благовещенске 0°С, Биробиджане 0,7°С.

Отопительный сезон длится 6 – 7 месяцев в году.

В тоже время, с точки зрения потенциала солнечной энергии, Приморский край, как и большая часть Дальневосточного региона, относится к регионам России, где целесообразно использовать сол нечную энергию для теплоснабжения (Рис. 1).

Это вызвано влиянием муссонного климата, что создает ес тественную предрасположенность для внедрения в практику раз личных систем солнечного теплоснабжения зданий. Проведенный анализ приведенной облученности эталонных зданий, на примере г.Уссурийск (Приморский край), показал, что в ноябре-марте здания в Уссурийске получают больше солнечной энергии, чем в городах Ташкент, Алма-Ата, Ашхабад и других «солнечных» городах и рай онах СНГ [5].

Число часов солнечного сияния В среднем число солнечных дней по Приморскому краю со ставляет 310, при среднемноголетней продолжительности солнечно го сияния в году более 2000 часов [6].

Опыт разработки СВНУ [7] позволил совместно с Архитек турным институтом ДВГТУ (арх. П.А.Казанцев) разработать комби нированную систему солнечного теплоснабжения индивидуального дома, которая представляет собой сочетание архитектурных особен ностей здания, пассивной солнечной системы теплоснабжения и ак тивной солнечной системы с дублирующим источником (рис. 2).

Основные характеристики объекта:

Площадь (в плане) первого этажа - 86,4 м2, второго этажа – 71 м2;

Максимальная мощность тепловых потерь здания - 7,6 кВт;

Площадь окон составляет до 70 % площади стены южной ориента ции (здание ориентировано на Юг по азимуту 180-190 град).

Пассивная система солнечного теплоснабжения представляет собой массивный блок из нескольких слоев различных материалов освещаемый солнечными лучами через окна. Накопленная за свето вой день термальным массивом теплота обеспечивает сохранение комфортных температур в помещении в ночное время.

Активная солнечная система представляет собой солнечную водонагревательную установку и предназначена для горячего водо снабжения и частичной компенсации тепловых потерь здания. В ка честве дублирующего источника энергии в комбинированной сол нечной водонагревательной установке могут быть применены: элек трический котел, котел на жидком топливе и др.

Рис. 2. Модель дома с солнечной системой теплоснабжения Архитектурные особенности здания позволяют в холодный период за световой день обеспечить поступление максимального количества солнечной энергии внутрь здания. Отличительной чер той здания является подчинение его формы господствующим зим ним ветрам и инсоляционному прогреву жилых помещений в зим ний период времени. Геометрия кровли рассчитана на дополнитель ное размещение солнечной фотоэлектрической системы мощностью до 3 кВт. Северный фасад – без окон, но все комнаты дома освеща ются солнцем зимой не менее 4 часов в день. Солнечные коллекторы суммарной площадью F су = 12 м2 размещаются на южном скате крыши на скате с углом наклона 60 град.

Суммарные тепловые потери здания складываются из тепло вых потерь через ограждающие конструкции и расхода теплоты на нагрев вентиляционного воздуха и рассчитаны при температуре в помещении 18 °С. Затраты тепловой энергии на горячее водоснаб жение рассчитаны для трех проживающих при удельном расходе 100 л/(чел·сут.) и нагреве воды от температуры 5°С до 55°С.

Сравнение расчетных суммарных среднесуточных тепловых потерь здания и тепловых поступлений представлено на рис. 3.

160 Q, кВт.ч Рис. 3. Доля солнечной энергии в теплоснабжении индивидуального дома с комбинированной системой теплоснабжения Анализ тепловых потерь и теплопоступлений исследуемого объекта показал, что среднегодовой вклад солнечной энергии в теп лоснабжении объекта, с учетом горячего водоснабжения (300 л/сут.), может составить до 75 %, а недостающая часть компенсируется дуб лирующим источником. В случае применения системы вентиляции с рекуперацией теплоты, вклад солнечной энергии в теплоснабжении объекта может достигать 95 %.

Сотрудники лаборатории нетрадиционной энергетики ИПМТ ДВО РАН имеют научно-технический задел, опыт разработки и соз дания систем комплексного использования солнечной энергии, по зволяющие осуществить реализацию предлагаемой системы солнеч ного теплоснабжения. Авторами в Приморском крае наработан опыт использования солнечной энергии для теплоснабжения и, как след ствие этих усилий, более 10 компаний стали продвигать оборудова ние ВИЭ на Приморский рынок.

Рассмотренные архитектурные и технические решения реаль но осуществимы и способны закрыть круглогодичные потребности объектов не только в Приморском крае, но и в других районах Рос сии.

Предлагаемая система солнечного теплоснабжения индивиду ального дома обладает существенными достоинствами, снижающи ми текущие затраты на теплоснабжение:

1. Применены технологии использования солнечной энергии для теплоснабжения.

2. При разработке системы применено комплексное решение архи тектурных и теплотехнических задач.

3. Осуществляется значительная экономия органического топлива.

4. Обеспечивается снижение объемов загрязнения окружающей среды при производстве тепловой энергии.

5. Архитектура здания обеспечивает уменьшение тепловых потерь по сравнению с нормативными значениями.

6. Для повышения доли солнечной энергии в отопительной нагруз ке здания возможно последовательное увеличение площади сол нечных коллекторов.

1. «BP- Statistical Review of World Energy 2007», June 2007, 45 p.

2. Solar Thermal Markets in Europe (Trends and market statistics 2006) // European Solar Thermal Industry Federation, June 2007, 8 p.

3. Annual Energy Review 2006 / Energy Information Administration, Office of Energy Markets and End Use U.S. Department of Energy, Washington, DC 20585, June 2007, 402 p.

4. Sven Tetzlaff China catches up on technology // Sun & Wind Energy, Inter national issue, 3/2007, p. 51-61.

5. Энергоэффективные здания / Н.П.Селиванов, А.И.Мелуа, С.В.Зоколей и др./ Под ред. Э.В.Сарнацкого и Н.П.Селиванова. - М.: Стройиздат, 1988.-376 с.: ил.

6. Научно-прикладной справочник по климату СССР Серия 3, части 1 – 6, выпуск 26 Приморский край. Приморское территориальное управле ние по гидрометеорологии, 1988.

Ковалев О.П., Волков А.В., Лощенков В.В. Использование солнечной энергии в Приморском крае // Вестник ДВО РАН, № 5, Владивосток:

Дальнаука. 2001. С.92-98.

КОСМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ, ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ

ЭНЕРГЕТИКА И ЭКОЛОГИЯ В ШКОЛЕ БУДУЩЕГО

Академик РАСХН Д.С. Стребков, д-р техн. наук М.А. Шахраманьян, канд. физ.-мат. наук И.С. Нургалиев, канд. техн. наук И.И. Тюхов (ГНУ ВИЭСХ) Учебно-лабораторные стенды по курсу солнечной энергетики и геоинформационным технологиям, разрабатываемые кафедрой ЮНЕСКО, предназначены для использования в учебном процессе в лабораториях ВУЗов, техникумов, колледжей [1]. Упрощенные вари анты могут использоваться в школах.

1. Стенд по изучению характеристик полупроводниковых солнечных элементов (СЭ) и фотоэлектрических модулей. В состав типового стенда входят: батарея из трех СЭ с индивидуальными вы водами – прототип модуля, блок питания постоянного тока, освети тель (галогенная лампа-прожектор, электрической мощностью Вт), нагрузка и измерительные приборы. На рис. 1 (слева) приведе на фотография стенда. Все элементы монтируются на столешнице.

Использование нескольких СЭ значительно расширяет возможности использования стенда, так как можно исследовать различные типы включения СЭ (последовательное, параллельное, смешанное), а так же влияние затенения одного из элементов при работе в составе ба тареи. Наличие нескольких СЭ позволяет проводить сравнение их между собой, выяснять конкретные параметры каждого из них. Ос новным устройством в области прямого преобразования солнечной энергии является СЭ, из которых затем формируется солнечный мо дуль.

СЭ представляет собой кремниевую пластину с p-n-переходом, которая под действием света вырабатывает электрическую энергию.

Сверху нанесено просветляющее покрытие и контактная сетка, тыльная сторона имеет сплошной металлический контакт. СЭ при обычном освещении дает напряжение около 0,5 В, а ток прямо пропорционален интенсивности излучения и при площади СЭ около 100 см2 генерирует – около 1,5 - 2 А. Для учебных целей используются СЭ с КПД 6–10%.

Основными измеряемыми характеристиками являются:

световая характеристика: зависимость тока от напряжения при изменении нагрузки от нуля до бесконечности;

темновая характеристика: СЭ закрывают так, чтобы на него не попадал свет, после чего подают напряжение смещения разной полярности (в этом случае он работает как диод);

зависимость напряжения холостого хода от тока короткого замыкания при различных уровнях освещенности, позволяющая определять физические параметры р-п перехода.

На разработанном стенде можно проводить различные лабораторные работы. Среди них: изучение характеристик отдельных СЭ;

исследование различных способов соединения СЭ в батарею;

влияние затенения одного из элементов на работу батареи;

включение шунтирующих диодов в батарею для устранения влияния затенения и т. д.

2. Стенд по изучению характеристик концентраторов солнеч ного излучения (рис.1, справа). В состав стенда входят полупровод никовый лазер (с цилиндрической линзой), установленный на пово ротной платформе, которая закреплена на подвижной линейке, набор моделей концентраторов различной формы, солнечные элементы, цифровой мультиметр. Цилиндрическая линза служит для визуали зации излучения на бумаге, располагаемой на поверхности столеш ницы.

Рис. 1. Стенд для изучения характеристик солнечных элементов (слева) и для изучения солнечных концентраторов (справа) 3. Профили поперечного сечения исследуемого вида концен траторов устанавливаются на столе на специальные штыри. Оптиче ские отражатели моделей выполнены из зеркального алюминия мар ки Micro-Sun немецкой фирмы Alanod. Лазер имеет возможность передвигаться в горизонтальной плоскости вдоль подвижной ли нейки, меняя при этом угол поворота, что необходимо для моде лирования хода лучей при различных углах падения в пределах апертурного угла концентраторов. Регулируя угол наклона оси распространения света к горизонтальной плоскости можно до биться отчетливого изображения на поверхности стола лучей па дающего и отраженного от зеркального покрытия лучей. Питание лазера осуществляется от блока питания адаптерного типа, под ключаемого к сети ~220 В.

Целью данной лабораторной работы является ознакомление студентов с видами солнечных концентраторов, изучение принципов концентрации солнечного излучения, определение основных пара метров концентраторов, изучение влияния потерь при отражении излучения на энергетические показатели фотоэлектрического модуля с концентратором.

В данной лабораторной работе используются модели ряда ос новных видов отражающих концентраторов (по выбору заказчика):

параболический, цилиндрический, составной параболический (фо кон), составной цилиндрический и ассиметричный параболоцилинд рический концентраторы.

4. Учебно-лабораторный стенд для приема космических изо бражений земли (рис. 2). В состав стенда входят приемная антенна, приемник космической информации «Космос-2М». На компьютер заказчика устанавливается программное обеспечение для обработки получаемых сигналов. Стенд предназначен для получения и изуче ния изображений, получаемых со спутников. Космические снимки отражают природную и сельскохозяйственную деятельность и дела ют возможным прогнозирование погодных условий. С помощью ус тановки, например, оценивается отраженное излучение, степень об лачности над поверхностью Земли, скорость ветровых потоков, тем пература поверхности. Оценка солнечной радиации может быть ис пользована в сельском хозяйстве для прогнозирования урожая, ис пользования солнечной энергетики и т. д.

Пользователь получает возможность работать напрямую с кос мической информацией, что позволяет объективно оценивать при родные и антропогенные процессы и явления.

Рис. 2. Приемная антенна (слева) и приемник спутниковой информа Технические характеристики: ширина полосы обзора: 3000 км;

рабочие диапазоны датчиков на спутнике: 1-й (0,58–0,68 мкм) – из мерение отраженного земной поверхностью излучения;

2-й (0,725– 1,1 мкм) – измерение излучения в ближней ИК- области;

частота по лучения снимков – в среднем 1 раз в 3-4 часа.

Рис. 3. Пример спутниковой фотографии В качестве первого примера анализа латентной информации является определение параметров эквивалентной схемы СЭ, которые студенты определяют по измеренным характеристикам на первом стенде.

Вторым примером является обработка спутниковых сним ков, принимаемых в виде черно-белых изображений, мало напоми нающих обычные географические карты. После специальной обра ботки, включающей наложение контурного изображения и преобра зования изображений различных спектральных интервалов, «скры тая» информация преобразуется в удобное и привычное изображе ние в виде наглядной географической карты с возможность в инте рактивном режиме получения ряда метеорологических параметров в заданных областях.

4 октября 2007 года исполнилось 50 лет со дня запуска пер вого искусственного спутника Земли, открывшего космическую эру в истории человечества. В честь знаменательного юбилея Департа мент образования и Департамент науки и промышленной политики Москвы приступили к созданию проекта «Космические техноло гии, экология и безопасная энергетика в школе будущего». В его подготовке и реализации приняли участие государственное учреж дение «Аэрокосмос», Московский комитет по науке и технологиям, международная кафедра ЮНЕСКО при ВНИИ электрификации сельского хозяйства, НПО «Содис», НПО «Альтоника». Космиче ские достижения становятся всеобще доступными и превращаются в неотъемлемую часть образовательного процесса, инструментом це лостного видения глобальных проблем. Такое «перековывание кос мических мечей на космические орала» было нашей мечтой с совет ских времен [2].

2007 год ознаменовал уникальный этап с тремя крупнейши ми юбилеями, кроме юбилея спутника были: 150-летие Константина Эдуардовича Циолковского - основного теоретика освоения космо са, мыслителя и исследователя мирового масштаба, и 100-летие Сер гея Павловича Королева - Генерального Конструктора первых кос мических аппаратов и организатора блестящего советского космиче ского прорыва.

50-летие запуска первого искусственного спутника Земли, оказавшего колоссальный вклад в дальнейший научно-технический, политический, мировоззренческий и образовательный прогресс, от мечалось мировым сообществом чествованием участников событий 50 летней давности в рамках Международного Гелиофизического года – 2007 [3].

1. Нургалиев И.С., Стребков Д.С., Тюхов И.И., Шахраманьян М.А. Ла тентная информация при измерениях в физике и в гуманитарных нау ках. // Материалы 9-й Научно-практической конференции «Теория и практика измерения латентных переменных в образовании», 21- июня 2007 г., г. Славянск-на-Кубани, с. 122-127.

2. Егоршин А., Нургалиев И. За новыми силами. // «Правда». 3 августа 3. Нургалиев И.С. «Международный гелиофизический год – 2007 под эгидой ООН» // Успехи Физических Наук, 2006, том 126, с. 566.

ОБУЧЕНИЕ ОСНОВАМ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

В ШКОЛЕ

Канд. техн. наук Г.А. Гухман, А.В. Мальцева Одной из важнейших задач современного общества является формирования у его членов экологического мировоззрения, пони мания неразрывной связи человека и природы, воспитание чувства ответственности за результаты своей деятельности. В связи с этим очень важно уже в процессе обучения информировать учащихся не только об обстановке в окружающем нас мире, но и о возможности человека влиять на нее, познакомить их с методами борьбы с за грязнением окружающей среды и хищническим использованием природных богатств. Надо показать им, что среди этих методов важное место занимает экологически чистая энергетика – примене ние экологически чистых технологий использования возобновляе мых источников энергии для получения необходимой человеку электрической, тепловой и механической энергии. Изучение эколо гически чистой энергетики позволяет познакомить учащихся с но вейшими достижениями науки и техники, с современным уровнем развития технологии в этой области. Такое обучение целесообразно начинать еще в школе, поскольку, как показывает опыт развитых стран, уже имеющих историю развития экологически чистой энер гетики, сопротивление широкому ее внедрению обусловлено не только техническими и экономическими причинами, но и психоло гической неготовностью общества использовать новые нетрадици онные методы и источники получения энергии.

Солнечные батареи заслуженно считаются одним из самых экологически чистых источников электрической энергии, а разнооб разие их конструкций и размеров позволяет использовать их во мно гих сферах жизни человека. Хотя физические основы преобразования солнечной энергии в электрическую сложны для понимания учащи мися средней школы, основные принципы конструирования батарей из отдельных элементов, подбор (расчет) размера батареи для работы в заданных человеком условиях и с необходимыми ему устройствами не вызывают, как показывает практика, больших затруднений. Осо бенности конструкций солнечных батарей позволяют в школьных условиях создавать миниатюрные макеты действующих установок большой мощности, применяемых для энергообеспечения жилья, промышленных и бытовых устройств.

Учебно-исследовательские задачи по созданию макетов эко логически чистых энергетических установок с использованием сол нечных батарей открывают широкую перспективу для разработки экологических проектов различной направленности. В процессе вы полнения таких задач учащийся исследует различные аспекты влия ния человека на окружающую среду, а главное – овладевает приема ми разработки технологий, не причиняющих ей вреда.

В ходе развития учебно-исследовательского проекта по сол нечной энергетике школьники занимаются конкретными природо охранными проблемами, выполняют работу экологической тематики, адаптированную к повседневной жизни и предполагающую возмож ность самостоятельно создавать приборы и действующие образцы прототипов бытовых энергетических устройств, основанных на про грессивных технологических принципах, а затем предлагают способы использования их для решения конкретных экологических проблем или применяют их в повседневной жизни (дома, на даче, в лесу т.д.).

Возможность создавать то, что имеет непосредственное от ношение к жизни самого учащегося, его семьи, друзей, приносит кон кретную практическую пользу и может послужить для реализации его собственных оригинальных идей, стимулирует развитие познаватель ных интересов школьника и развивает его творческую активность.

На базе школы № 444 Департамента образования г. Москвы более 10 лет назад была создана учебно-исследовательская лаборато рия солнечной энергетики, которая является составной частью систе мы непрерывного естественнонаучного экологизированного образо вания.

На начальных этапах работы лаборатории был разработан пи лотный курс для учащихся первого года обучения (восьмые классы).

Восьмиклассники обучались способам преобразования и использова ния солнечной энергии, фотоэлектрическому преобразованию сол нечной энергии, применению солнечных элементов и солнечных ба тарей в качестве экологически чистых источников энергии в технике и в повседневной жизни человека. Они выполняли исследовательские работы, способствующие практическому закреплению теоретического материал, – по методам измерений электрофизических параметров солнечных элементов и сборок из них, по изучению влияния условий работы солнечных элементов на их выходные характеристики, по ос новам конструирования и сборки солнечных батарей, по обеспечению питания бытовых электроприборов с помощью солнечных батарей. В ходе выполнения таких работ учащиеся получают первоначальное представление о принципах исследовательской деятельности, о мето дах проведения измерений и обработки результатов. В качестве за вершающего этапа практического цикла им предлагалось выполнить небольшое самостоятельное исследовательское задание (например, рассчитать и собрать солнечную батарею для питания бытового при бора малой мощности и проанализировать возможности применения этого устройства в повседневной жизни, а также оценить его экологи ческие достоинства и недостатки).

Практика преподавания разработанного курса показала, что учащиеся хорошо усваивают предложенный им материал, приобре тают навыки расчета, конструирования и сборки технических уст ройств, получают понятие о методах исследования их свойств и на чальный опыт работы на лабораторных измерительных установках. У них пробуждается интерес и желание продолжать исследовательскую работу в лаборатории и изучать другие аспекты получения и преобра зования солнечной энергии и использования солнечных элементов и батарей.

По результатам анализа работы школьной лаборатории с восьмиклассниками, курс по солнечной энергетике был переработан и расширен. С целью развития активности и самостоятельности уча щихся в исследовательскую работу лаборатории был введен цикл за нятий для учащихся второго года обучения, представляющий собой комплекс практико-теоретических занятий, состоящий из лаборатор ных работ, последовательное выполнение которых приводит к реше нию учащимися заданных исследовательских задач-проектов и, как правило, созданию реально действующих приборов или устройств. В процессе выполнения такой работы ученик не только изучает на практике закономерности функционирования определенного устрой ства, но и пытается оптимизировать его конструкцию в соответствии с «задумками» его дальнейшего использования.

Например, в качестве одной из комплексных задач предлага лась тема «Зона отдыха будущего». Это место, где должно быть хо рошо и уютно всем – и человеку и природе. В первую очередь надо обеспечить отдыхающих энергией. Учащиеся решили показать, что всю энергию для зоны отдыха можно получить только из экологиче ски безопасных источников энергии.

Они разработали конструкции и сделали, хотя и в игрушечном варианте, действующие образцы – машинку, катер, гараж, маяк, подъ емник и домик, работающие от солнечных батарей. Ребята представи ли свою работу на IX международной выставке молодежных научно технических проектов ЭКСПО-Наука-2003» (рис. 1). Проект выпол Рис. На следующем этапе обучения учащиеся самостоятельно выбирают себе тему для индивидуального ком плексного проекта, целью которого яв ляется создание действующего варианта устройства с солнечной батареей, на пример, солнечной установки для ком бинированной выработки электричества и тепла (на фотографии, рис. 2, ученик 10 класса Женя Вербов работает над солнечной батареей для этой установ Несколько лет работы показали, что в учебно-исследовательской дея тельности могут с успехом участвовать и школьники младших клас сов. С учетом возрастных особенностей учащихся и требований школьных программ был разработан цикл факультативных исследо вательских практикумов, рассчитанный на несколько лет.

Сейчас в лаборатории занимаются учащиеся из разных клас сов. Младшие – пятиклассники и шестиклассники – постигают азы:

знакомятся с разными солнечными установками и устройствами, учатся применять их в повседневной жизни, осваивают основные приемы экспериментальной работы в лаборатории и делают первые шаги в своей научной деятельности – придумывают, конструируют и строят собственные устройства на основе солнечных элементов.

Старшеклассники – «научные работники» с опытом. Они соз дают действующие модели сложных солнечных установок, которые можно использовать на практике. Первое поколение «научных работ Рис. подарок близкому человеку – сделайте солнечную батарею-фантазию.

И вы будете уверены – второй такой нет. Ученица седьмого класса Алиса Гатаулина сделала действующий макет уличного светильника колокольчика с солнечной батареей в виде листьев (рис. 3).

Даже пятиклассник может придумать очень полезный пода рок маме – например светильник из ананаса (рис. 4) с солнечной бата реей (проект награжден дипломом на выставке НТТМ в 2005 г.) трав и фруктов ученик 10 класса Миша Колобаев сделал воздушную солнечную сушилку. Для ускорения процесса сушки она снабжена вен тилятором, работающим от солнеч ной батареи, и тепловым аккумуля тором (рис. 5). За эту сушилку он получил диплом на выставке НТТМ 2007.

ширением и углублением деятельности лаборатории солнечной энергетики является участие в экспериментальном проекте Депар тамента образования г. Москвы «Космические технологии, эколо гия, безопасная энергетика в школе будущего». Сформулированная в Концепции этого проекта цель обучения по сути совпадает с це лью обучения школьников в лаборатории – создать у них цельную картину окружающего мира, заложить основы научного мировоз зрения и активной жизненной позиции (прежде всего в области эко логии и энергетики), познакомить их с современными методами на учно-исследовательской работы, пробудить интерес к эксперимен тальной работе, заинтересованность как в самом учебном процессе, так и в его результатах, стимулировать стремление к самореализа ции и к достижению («здесь и сейчас») практических социально значимых результатов.

Участие в проекте способствует повышению заинтересован ности ребят в работе и придает их деятельности новый импульс.

ВИХРЕ-КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Канд. техн. наук Е.Д. Сорокодум (ГНУ ВИЭСХ, ООО «Вихре-колебательные технологии», г. Москва) Во многих технологических процессах используется пере мещение перерабатываемой среды различными способами: с помо щью вихревого или вибрационного движения, вращающимися рабо чими органами, мощными акустическими волнами и др. Известные устройства имеют ряд серьезных недостатков: обработка перераба тываемой среды происходит не одновременно и не однородно, ха рактерны сложность и высокая стоимость оборудования, низкая эф фективность процесса.

Предлагается технологической процесс на основе вовлече ния перерабатываемой среды одновременно в вихревое и колеба тельной движение. Вихревое движение среды получается исключи тельно с помощью колебаний с пециальной формы (ноу-хау). Вся перерабатываемая среда увлекается во вращательное и колебательное движения, что обеспе чивает быструю и однородную обработку среды. Перерабатываемой средой может быть жидкость или сыпучий материал. Ниже приведе ны области, где может быть применена предлагаемая вихре колебательная технология (рис. 1).

Рис. 1. Мельница на основе использования Для переработки среды используются цилиндрические емко сти. Емкость не вращается, никаких вращающихся или иных орга нов внутри емкости нет - только перерабатываемая среда, которая очень интенсивно вращается, и при этом все частицы среды совер шают колебательное движение, чем обеспечивается высокая эффек тивность технологического процесса. Благодаря вибрации в обраба тываемой среде в очень вязких средах резко увеличиваются теку честь среды и ускорение технологических процессов. Процесс мо жет быть как порционный, так и непрерывный. Система управления позволяет управлять не только вибратором, но и в ручном или про граммном режиме управлять самим технологическим процессом. На основе наших ноу-хау (генерирование вихрей с помощью колеба ний), можно создать вихре-колебательные аппараты различного на значения, работающие намного быстрей, чем известные технологи ческие аппараты.

Перемешивающие устройства. Экстракторы. Перемеши вающие устройства могут быть герметичные (закрытые), с откры тым верхом, с открытым верхом и низом (рис. 2) Рис. 2. Перемешивающее устройство, использующее Проведены опыты по смешиванию различных жидкостей, в частности воды с подсолнечным маслом. При этом смесь не рас слаивалась в течение нескольких дней. Предварительные опыты по казали возможность получения биотоплива на основе смешивания рапса с этанолом (без подогрева).

Мельницы. Сыпучий материал вовлекается в вихре колебательное движение, показанное на рис. 1. При вращательном движении обрабатываемой среды в наших емкостях возникают цен тробежные ускорения в несколько тысяч земных ускорений. Это обеспечивает очень большие прижимающие усилия между частица ми движущейся среды (вращательное и вибрационное движение од новременно), и частицы материала взаимно перетирают друг друга.

Получены положительные экспериментальные результаты по быст рому перетиранию песка, битого стекла, предварительно измельчен ного слежавшегося цемента в мешках, золы.

Опыты показали, что можно получать нано-порошки Мойки. Способность водяного вихря на наших лаборатор ных стендах вовлекать различные частицы в вихре-колебательное движение может быть использовано для мойки корнеплодов (карто феля, морковки и др.), песка и других сыпучих материалов.

Можно получить тонкий слой жидкости с моющим раствором, движущийся в вихре-колебательном движении по внутренней поверх ности цилиндрической емкости. Это можно использовать для мойки различных стеклянных и металлических сосудов и кегов (рис. 3 и 4).

Рис. 3. Мойка для мелких корнеплодов и фруктов использующая В вибромойке для корнеплодов (картофель, свекла и др.) в несколько раз увеличивается скорость процесса, повышается каче ство мойки, уменьшаются мощность, габариты установки и расход металла.

Рис. 4. Схема мытья внутренней поверхности кега для пива В вихреколебательных мойках бутылок, тары, бочек, кегов и т.п. в несколько раз увеличивается скорость процесса, повышается качество мойки, уменьшаются количество расходуемых моющих веществ и мощности, габариты установки и расход металла.

Сушилки. Благодаря большим центробежным ускорениям можно удалять влагу из материала без подогрева и испарения.

Сепараторы. Благодаря большим центробежным ускорени ям можно сепарировать многокомпонентные смеси, как это делается в центробежных сепараторах. В отличие от них в наших сепараторах благодаря наличию вибраций, обрабатываемая среда имеет повы шенную текучесть, что облегчает и ускоряет процесс сепарации.

Домашний миксер. На сегодняшний день в оздоровлении широко применяются лекарственные и биологически активные ве щества растительного происхождения (БАВ). В домашних условиях для экстракции различных лекарственных трав традиционно исполь зуют их заваривание в горячей или кипящей воде. Но известно, что при температуре выше 55 градусов биологически активные вещества разрушаются. Поэтому положительное лекарственное воздействие на человеческий организм уменьшается многократно. Наряду с этим чай теряет аромат. Настаивать травы в воде с комнатной температу рой нужно в течение 5-20 часов, что долго и может привести к про кисанию. Известно большое количество конструкций миксеров для использования в домашних условиях. В основном это вихревые миксеры, создающие вращение жидкости с помощью вращающихся рабочих органов различного типа. Миксеры используются для при готовления различных смесей в домашних условиях. Использование бытовых миксеров также не приводит к резкому сокращению вре мени экстракции. Кроме этого, они издают резкий неприятный звук при работе. Ввод вращения внутрь сосуда производится с помощью сложных устройств через верх или днище сосуда, что так же являет ся недостатком. Известны также экстракторы, использующие вибра цию. Время экстракции с помощью применения вибраций резко со кращается. Но в бытовых миксерах этот тип экстракции не нашел широкого применения из-за сложности и дороговизны конструкции.

Интенсивность, качество экстракции и перемешивания, зави сят от градиента скорости (изменения скорости вдоль характерного размера) и равномерности обработки среды.

Несмотря на сложность физических процессов, протекаю щих в перемешиваемой среде, миксер получается очень простой и дешевый. Ниже показан упрощенный рисунок миксера (голубым цветом показана вращающаяся жидкость).

Предлагаемый миксер выполняет функции экстрактора и смешивающего устройства.

Миксер может выпускаться двух модификаций:

1. Миксер для домашнего пользования (рис. 5).

Рис. 5. Mixer using vortex oscillation interfusion Емкость 0.5-1 литр. Для приготовления чая, лекарственных экс трактов, смесей, коктейлей, взбивания и т.п. Из-за высокого качества и быстроты приготовления, простоты конструкции (нет громоздких вво дов через верх или днище сосуда) предлагаемый экстрактор намного лучше существующих. Может использоваться также для мойки про дуктов. При соответствующем дизайне и рекламной кампании предла гаемый миксер может вытеснить с рынка существующие образцы миксеров. Потенциальный рынок - миллионы штук в год.

2. Промышленный миксер.

Емкость 2-20 литров. Назначение и характеристики те же, что и для домашнего миксера. Для кафе, ресторанов и т.п. Потенци альный рынок - десятки тысяч штук в год.

- очень малошумный (возможно, что здесь отсутствует эф фект лопастной частоты и очень малое гидродинамическое сопро тивление о стенки цилиндра, где вихрь вращается);

- аномально высокая скорость вращения (скорость вращения в несколько раз больше, чем скорость колебания органа, породивше го вихрь;

в обычных насосах - наоборот - скорость вращения из-за эффекта «проскальзывания» меньше скорости лопастей или колеса);

- аномально низкое аэрогидродинамическое сопротивление вихря о стенки;

- при дальнейшем увеличении скорости, должен появиться эффект разделения температуры по сечению вихря (в отличие от вихревых трубок Ранка, здесь не нужен компрессор, нет шума, объ ем может быть как герметичный, так и открытый);

- наряду с вихревым и насосным эффектом, одновременно, в одном объеме, может использоваться центробежный эффект (цен тробежный эффект рождается за счет вращения среды, но при пол ном отсутствии вращающихся рабочих органов);

- при движении частиц среды в теле вихря имеются одно временно, вращательные и колебательные компоненты;

Рис. 6. Центробежный насос, Рис. 7. Осевой насос, использующий осциллирующий использующий осциллирующий - вращение начинается сразу во всем объеме;

- колебательная компонента движения производит действие по измельчению и перемешиванию среды с взвесями.

Протекающие при этом физические процессы очень сложны и до конца непонятны. Однако конструкция устройства очень про ста: серийно выпускаемый очень дешевый вибратор, корпус рабоче го органа, блок управления и каркас (рис. 6 и 7).

Предлагаемые вихре-колебательные технологии могут найти применения во многих других отраслях. Это может быть экстрак ция низкопотенциальной энергии окружающей среды, улучшение сжигания топлива, получение воды из атмосферы, создание класте ров в различных жидкостях, сжижение газов, и многое другое. См.

наш сайт www.vortexosc.com

ВЕТРО-ГИДРОГЕНЕРАТОРЫ С КОЛЕБЛЮЩИМСЯ КРЫЛОМ

(ГНУ ВИЭСХ, ООО «Вихре-колебательные технологии», г. Москва) Сейчас сотни фирм изготавливают ветро-гидрогенераторы разного типа с вращающимися рабочими элементами (турбинами, лопастями и т.п.). Но широкое внедрение этих источников энергии сдерживается их малой эффективностью, высокой стоимостью, тех ническими недостатками их конструкций. Причин много:

1. Недостатки в связи с использованием стационарной аэро гидродинамики.

Низкая эффективность экстракции кинетической энергии течений и ветра (10-40%). При больших углах атаки на лопасти про исходит срыв ламинарного обтекание и как следствие этого падения подъемной силы и отбора кинетической энергии набегающего потока.

Ветро-гидрогенераторы начинают работать только с относи тельно высоких скоростей течений и ветра.

Центробежные силы смещают поток к концам лопасти, тем самым уменьшают отбор кинетической энергии потока.

Концы лопастей винта движутся с очень большой скоростью, что приводит в воде к срыву обтекания и образованию кавитации, в воздухе, к срыву обтекания, и к сверхзвуковой скорости.

2. Недостатки конструкторские.

Вращающаяся лопасть может иметь максимально возмож ный коэффициент использования кинетической энергии ветра (тече ний) при данном угле атаки лопасти, только для определенной ско рости ветра (воды). При скоростях выше и ниже этой скорости, ко эффициент использования энергии ветра резко падает. Частично этот недостаток уменьшается в винтах изменяемого шага. Также, угол оптимального угла атаки должен специально подбираться по размаху лопасти (это частично выполняется с помощью специаль ной конфигурации лопасти).



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 14 |
 




Похожие материалы:

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) Открытое акционерное ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АГРОХИМИИ им. Д. Н. ПРЯНИШНИКОВА ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ им. В. В. ДОКУЧАЕВА УТВЕРЖДАЮ УТВЕРЖДАЮ Министр сельского хозяйства Президент Российской академии Российской Федерации сельскохозяйственных наук _А. В. Гордеев _Г. А. Романенко 24 сентября 2003 г. 17 сентября 2003 г. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ КОМПЛЕКСНОГО МОНИТОРИНГА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ...»

«МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно- производственной конференции Москва 2006 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н.Костякова МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно-производственной конференции, посвященной 40-летию начала осуществления широкомасштабной программы мелиорации Москва 2006 УДК 631.6 М 54 ...»

«ПЧЕЛОВОДСТВО А.Г МЕГЕДЬ В.П. ПОЛИЩУК Допущено Государственным агропромышленным комитетом Украинской ССР в качестве учебника для средних специальных учебных заведений по специальностям Пчеловодство и Зоотехния Киев Выща школа 1990 ББК 46.91я723 М41 УДК 638.1(075.3) Рецензенты: преподаватель М. И. Совкунец (Борзнянский совхоз-техникум Черни говской области), И. Ф. Доля (заведующий пчелофермой Республиканского учеб но-производственного комбината по пчеловодству) Переведено с издания: Мегедь О. Г., ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет. Институт наук о Земле ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVII Докучаевские молодежные чтения посвященной 110-летию Центрального музея почвоведения им. В.В. Докучаева НОВЫЕ ВЕХИ В РАЗВИТИИ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК СРЕДСТВА ПОЗНАНИЯ ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVI Докучаевские молодежные чтения посвященной 130-летию со дня выхода в свет книги Русский чернозем В.В. Докучаева ЗАКОНЫ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: НОВЫЕ ВЫЗОВЫ 4– 6 марта 2013 года ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XV Докучаевские молодежные чтения посвященной 150-летию со дня рождения Р.В. Ризположенского ПОЧВА КАК ПРИРОДНАЯ БИОГЕОМЕМБРАНА 1– 3 марта 2012 года Санкт-Петербург ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В.Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения посвященной 165-летию со дня рождения В.В.Докучаева ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ СТРЕССОВ 1– 4 марта 2011 года Санкт-Петербург ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ СЕВЕРО-ЗАПАДНАЯ ВЕТЕРИНАРНАЯ АССОЦИАЦИЯ МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ЗНАНИЯ МОЛОДЫХ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ И АПК СТРАНЫ Санкт-Петербург 2012 1 УДК: 619 (063) Материалы международной научной конференции студентов, аспи рантов и молодых ученых Знания ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕРИАЛЫ ХІІ МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ (Гродно, 18-20 мая 2011 года) В ТРЕХ ЧАСТЯХ ЧАСТЬ 3 АГРОНОМИЯ ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ ЗООТЕХНИЯ ВЕТЕРИНАРИЯ ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ К 60-летию вуза Гродно УО ГГАУ УДК 63 (06) ББК М Материалы ХІІ Международной студенческой научной конференции. – Гродно, 2011. – ...»

«Казанский (Приволжский) федеральный университет Общество почвоведов им. В.В. Докучаева Институт проблем экологии и недропользования АН РТ НАСЛЕДИЕ И.В. ТЮРИНА В СОВРЕМЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ В ПОЧВОВЕДЕНИИ Материалы международной научной конференции Казань, 15-17 октября 2013 г. И.В.Тюрин (1892-1962) Казань 2013 УДК 631.4 ББК 40.3 Печатается по решению Ученого совета Института фундаментальной медицины и биологии ФГБОУ ВПО Казанский (Приволжский) федеральный университет Наследие И.В. Тюрина в ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издательство Санкт-Петербургского университета 2012 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2012 УДК 631.4 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: Б.Ф. Апарин (председатель), Е.В. Абакумов, ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издательство Санкт-Петербургского университета 2009 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2009 УДК 631.4 + 577.34 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: И.А. Горлинский (председатель), Б.Ф. ...»

«X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ 25-27 сентября 2013 г. г. Благовещенск АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ БОТАНИЧЕСКОГО САДА-ИНСТИТУТА ДВО РАН АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ WWF РОССИИ БЛАГОВЕЩЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОЮЗА АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РУССКОГО БОТАНИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА СОВЕТ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ АФ БСИ ДВО РАН X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ 25-27 сентября ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЫ IX МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ 31 марта 2011 Димитровград 2011 г. УДК 631 Редакционная коллегия: Главный редактор Х.Х. Губейдуллин Научный редактор Т.А. Мащенко Редакционная коллегия И.И. Шигапов А.М. Кадырова ...»

«Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки (Россия) Германо-российский кооперационный проект Развитие и внедрение современных технологий производства молока и говядины в РФ III РОССИЙСКО-ГЕРМАНСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ Перспективы развития сельского хозяйства: кормопроизводство и кормление КРС как предпосылка высокой продуктивности в молочном и мясном скотоводстве ...»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина В.А. Марков, Е.С. Иванов, Е.А. Лупанов Биоразнообразие и охрана природы Учебное пособие Рязань 2009 ББК 20.1я73 М26 Печатается по решению учебно-методического совета Государ ственного образовательного учреждения высшего профессиональ ного образования Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина в соответствии с ...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.