Рис. 61. Плита с плоским солнечным коллектором:

i —плита; 2 —солнечный коллектор; 3 — аккумулятор теплоты; 4 — труба

Рис. 60. Солнечная печь типа «горячий ящик»:

/ — металлнческкй ящкк; 2 — теплоизоляция; 3 — лучепоглощающая полость для приготовления пищиг 4 — прозрачная крышка; 5 — колесо; 6 — теплоизолированная крышка

личию тепловой изоляции теплопотери значительно снижаются и пища может вариться в течение длительного времени на солнце. Наиболее эффективно такую печь можно использовать для разогрева полуфабрикатов и ранее приготовленной пищи.

Однако в большинстве процессов приготовления пищи требуются более высокие температуры, которые могут быть достигнуты только при применении оптических устройств для концентрации солнечной энергии. Во .многих случаях это нерентабельно, но, без сомнения, техии-^ чески возможно. В районах с сухим жарким климатод может использоваться солнечная печь с плоским коллек- тором солнечной энергии и аккумулятором теплоть (рис. 61). Для повышения эффективности следует исполь-

Рис. 62. Плита с параболическим концентратором:

J — тележка; 2 —столик; 3 —кастрюля; 4 — параболический ковцевтраторг 5 — ручка для поворота концентратора

зовать свегопрозрачную крышку и отражатель. Посуда должна быть окрашена в черный матовый цвет. Теплоноситель в коллектор поступает по нижней трубке, а из не« го в аккумулятор — по верхней трубке.

Пример конструкции солнечной печи с параболо-ци«

линдрическим концентратором показан на рис. 62, а и б.

Солнечная печь для приготовления пищи включает четырехколесную тележку, переносной столик с отверстием для кастрюли, параболический концентратор, закрепленный шарнирно на раме тележки. Положение отражателя в течение дня регулируется путем поворота вокруг оси в шарнирах. Для облегчения регулировки на его оси следует поместить маленькое зеркальце, а в плоскости столика печи сделать полупрозрачное окошко из матового или цветного стекла — отраженный зайчик должен все время попадать в это окошко. Это будет означать, что солнечные лучи концентрируются на донышке кастрюли. Для снижения тепловых потерь вокруг боковой необлучаемой поверхности кастрюли должна быть размещена тепловая изоляция. Отражатель может быть изготовлен из пластмассовой тонкостенной оболочки с наклеенными фацетными плоскими зеркальцами.

Если эту печь использовать в тропической зоне, то во избежание затенения отражателя его необходимо вынести в сторону и фиксировать и регулировать его положение с помощью шарнирно закрепленной оси и рычагов (рис. 62,6).

На широте 40—45° с. ш. для приготовления порции на четырех человек с помощью этой печи требуется 15— 20 мин для приготовления омлета, 45—60 мин для варки риса, 1,5—2 ч для приготовления жареного мяса. В нерабочем состоянии отражатель может быть зафиксирован и установлен в вертикальное положение. Это не-обходимо для предотвращения возможного повреждения его зеркальной поверхности.

14. СОЛНЕЧНЫЕ ОПРЕСНИТЕЛЬНЫЕ, ХОЛОДИЛЬНЫЕ И ВОДОПОДЪЕМНЫЕ УСТАНОВКИ

Солнечные опреснители. Население ряда районов юга страны испытывает острый дефицит пресной воды, и в то же время там имеются значительные запасы соленых вод, непригодных для питья. Обессоливание минерализованных вод или опреснение морской воды успешно осуществляется с помощью солнечной энергии. Первая в мире гелиоустановка для обессоливания загрязненных минерализованных вод была построена в поселке Лас Салинас на севере Чили еще в 1872 г. и в течение 36 лет снабжала пресной водой рудник, давая в день 20 м^

питьевой воды. Это была простая установка бассейнового типа, занимавшая площадь 4600 м^.

Устройство и принцип работы солнечной опреснительной установки бассейнового типа наглядно иллюстрируются схемой, приведенной на рис. 63. Морская или минерализованная вода, заполняющая мелкий бассейн с теплоизоляцией н гидроизоляцией, под действием поглощаемой солнечной энергии испаряется, а образующиеся водяные пары конденсируются на наклонной стеклянной крыше бассейна, и капли дистиллята стекают

Рис. 63. Солнечный опреснитель (дистиллятор) бассейнового типа:

/ — мииерализоваииая вода; 2 — бассейн; 3 — теплоизоляция; 4 — гидроизоля-ftH*; 5 —стеклянная крыша; 5 — конденсат; 7 —приемный желоб; S —трубка

для дистиллята

в приемный желоб, откуда этот дистиллят по трубкам через гидрозатвор отводится в емкость для его сбора. На рис. 64 показана несколько измененная конструкция солнечного опреснителя, имеющего двойную полусферическую оболочку из прозрачной пластмассы. Внутри оболочки движется минерализованная вода, подводимая по нижнему патрубку и отводимая по верхнему патрубку. Благодаря этому производится предварительный подогрев воды за счет теплоты конденсации паров.

Первая в СССР опытно-производственная солнечная-установка для обессоливания минерализованных вод была сооружена в 1968 г. в поселке Бахарден в пустыне Кара-Кум в Туркмении. Она имела площадь 600 м^, ле-

том давала от 2,4 до 4л пресной воды в денье 1 м^площади бассейна и обслуживала овцеводческую ферму.

Начиная с 60-х годов в различных странах был сооружен ряд крупных солнечных опреснительных установок бассейнового типа. В настоящее время в мире эксплуатируется не менее 25 .мощных солнечных установок для опреснения морской воды с единичной площадью бассейна от 100 до 30 000 с суммарной площадью более 50 тыс. м^ и общей производительностью более 200 м^ пресной воды в день. Наиболее крупная солнечная опреснительная устаиовка эксплуатируется с 1984 г. в Абу-Даби (Объединенные Арабские Эми-

Рис. 64. Пластмассовый дистиллятор с подогревом воды;

7 — морская вода; 2 — корпус бассейна; 3 — теплоизоляция; 4 — гидроизоляция; 5—виутреиияя прозрачная оболочка; ff —конденсат; 7 —дистиллят; 8 — отвод дистиллята; Р —иаруя1иая прозрачная оболочка; /О —холодная вода // —нагретая вода

раты), которая была разработана совместно США и Японией. Это установка нового типа, и расчетная производительность составляет 120 м^ пресной воды в день, а фактически достигнутая среднегодовая производительность 80 м в день. К числу крупных солнечных опреснительных установок относятся четыре установки в Гредин.— на островах Патмос (площадь бассейна 8500 м^ производительность 40 м^ дистиллята в день), Кимолос и Сими (площадь 2600—2800 м^), две установки в Кубер Педи в Австралии производительностью 14 м^ в день, установка в Пакистане (Гвадар) площадью 16 000 № п производительностью 60 пресной воды в день. Установки большой производительности построены также в Испании, Индии и других странах.

Существующие типы солнечных установок для опреснения морской воды и обессоливания минерализованной ноды можно разделить на три группы:

ISO

1)опреснители бассейнового типа, в которых солнечная энергия используется непосредственно для испарения воды в процессе дистилляции. В качестве дополнительного источника энергии может использоваться, например, нагретая охлаждающая вода;

2)установки с процессами увлажнения воздуха и конденсации паров и многократным использованием солнечной энергии в многоступенчатых или параллельно включенных расширителях-испарителях, при этом перенос водяных.паров осуществляется вследствие конвекции воздуха;

> 3) установки, в которых источником энергии служит солнечная радиация, но принцип работы их подобен обычным топливным опреснительным установкам, причем движение рабочей жидкости и водяных паров осуществляется с помощью насоса и вакуум-насоса.

Для нагревания от 20 до 50 °С 1 кг или 1 л воды и ее испарения требуется около 2400 кДж теплоты или 670 кВтЧ на 1 м^ воды. В течение летнего солнечного дня на 1 м^ поступает около 20 МДж солнечной энергип, при КПД солнечного опреснителя 0,36 за день испаряется слой воды толщиной 3 мм.

Благодаря более эффективному использованию теплоты (в частности, для предварительного подогрева опресняемой воды за счет теплоты конденсации водяных паров) в многоступенчатых сол.нечных опреснительных установках ее расход значительно ниже теоретического (670 кВт-ч на 1 мЗ) и составляет всего 50— 60 кВт-ч/м^, а в системах с применением обратного осмоса и электродиализа и того меньше—5—15 кВт-ч/м. В установках последних типов потребление энергии пропорционально солесодержанию воды, и при дистилляции за.грязненной маломинерализованной воды расход энергии составляет 1 кВт-ч/м-1

Для крупномасштаб[1ых солнечных опреснительных установок с суточной производительностью 100—200 м / воды в день многоступенчатые установки имеют преимущество,- так как они потребляют меньше энергии на перекачку, и оборудование в меньшей степени поддается коррозии. В уже упоминавшейся крупной опреснительной установке в Абу-Даби используются вакуумированные трубчатые стеклянные коллекторы площадью 1862 м^. В них вода нагревается до 80 °С и выше п подается в тепловой аккумулятор, благодаря чему обеспе-