Солнечные панели для сельского хозяйства

Применение солнечной энергии в сельском хозяйстве

Сельское хозяйство – сфера деятельности с долгосрочной окупаемостью, высоким уровнем рисков и тяжелыми условиями труда. К большому количеству стоящих перед организатором фермы или владельцем ЛПХ задач часто добавляется еще одна, связанная со сложностями подачи электроэнергии в сельской местности. Внезапные и длительные ее отключения вне городов обычно связаны с недостаточной мощностью в сети, обрывами ЛЭП вследствие погодных явлений. В то же время энергозатраты любого хозяйства чрезвычайно велики.

Мировой опыт использования солнечной энергетики в сельском хозяйстве

В современной практике выращивания сельскохозяйственных культур популярность набирает технология двойного использования земель – солнечные электростанции располагают непосредственно над фермерскими полями в Японии, Италии, Франции и Германии. Перед монтажом установок исследователи тщательно просчитывают особенности падения тени и риски ее негативного влияния на рост и развитие растений, величину урожая.

Опоры для гелиопанелей выполняются без применения бетона, что позволяет быстро осуществлять демонтаж конструкций при необходимости. Технологии использования солнечной энергии в сельском хозяйстве жарких южных стран (Кипр, Турция, Греция, Египет) особенно интересны, поскольку незначительное затенение в сочетании с модернизацией гидротехники должно благоприятно сказаться на объемах выращиваемой продукции.

В России также имеются примеры внедрения инновационных технологий получения солнечной энергии для сельского хозяйства и дешевого электричества в частных домовладениях. Показателен опыт генерального директора «1C-Битрикс» Сергея Рыжикова в Калининграде, успешно осуществившего перевод своего дома на обеспечение солнечной энергией. Он использует и возможности двустороннего счетчика, сбрасывая излишки выработки в городскую сеть.

Применение солнечной энергии в сельском хозяйстве

Технологии применения солнечной энергии для агропромышленного комплекса решают широкий спектр задач в сфере сельскохозяйственной деятельности. Могут быть внедрены в любой ее отрасли. Наличие свободных территорий и значительной площади крыш и стен домов и хозяйственных построек позволяет получать и накапливать большие количества бесплатной электроэнергии.

Монтаж фотоэлектрических систем выполняется для производства электроэнергии, которую можно применять для работы насосов, электропастуха на выпасах, медогонок на пасеке, электроножей и другого оборудования, а также обеспечения электричеством жилых зданий.

Воздушные коллекторы служат для обогрева и вентиляции помещений, создавая комфортную среду проживания для людей, сельскохозяйственных животных и поддерживая показатели температуры и влажности на заданном уровне.

Парники и теплицы, оборудованные гелиопанелями, не только сохраняют тепло и накапливают его, задерживая внутри, но и обеспечивают необходимый растениям микроклимат.
Применение устройств для отопления и проветривания в зерно- и овощехранилищах, на складах позволяет обойтись без непрерывного участия обслуживающего персонала в поддержании заданных параметров среды и сохранить урожай, здания и технику наилучшим образом.

Сокращение затрат с помощью солнечных панелей

Солнечные коллекторы и системы S-WALL производства компании Solar Fox для личных домовладений и промышленных предприятий призваны решать задачи отопления и вентиляции на объектах любой мощности. Монтаж установок выполняется быстро и не требует разрешений со стороны государственных органов надзора; они могут легко включаться в наличествующие инженерные системы и оснащаться датчиками при необходимости.

Все работы по производству и сборке гелиопанелей выполняются сотрудниками компании-разработчика без привлечения незнакомых со спецификой оборудования подрядных организаций. Воздушные коллекторы оснащены современной системой безопасности, предотвращающей появление замыканий или возгорания.

Солнечные системы вентиляции и обогрева сокращают издержки, окупаясь в период от 12 месяцев до трех лет.

Источник

Солнечные электростанции для фермерского хозяйства

Жизнь фермера сложна и полна забот. Как правило, земля для фермы находится далеко от каких- либо инженерных сетей, поэтому «создавать удобства» приходится самостоятельно. Не является исключением и электроэнергия для жилого дома и хозяйственных нужд. На начальном этапе строительства фермы можно использовать дизельный генератор, потом, конечно, понадобится нечто серьезнее.

Солнечная электростанция для фермы в Ломоносовском районе

Ферма расположена в Ломоносовском районе Ленинградской области, электричества в тех местах нет, и в обозримом будущем не планируется.

Строительство фермы — процесс, сильно растянутый во времени. Естественно, сразу большие солнечные электростанции на объекте смонтировать не возможно. Ведь для этого нужны большие капиталовложения, да и устанавливать оборудование по большому счету ещё некуда, строительство основного дома даже не начато. Изначально на объекте появились две солнечные батареи HH-MONO200W по 200Вт каждая, установленные фермером собственноручно на подсобное помещение. Немного, кажется, однако этого скромного количества вполне хватало на минимальные нужды семьи из трёх человек в течение целого года.

Так как солнечная электростанция должна в итоге эволюционировать до большой автономной системы, такие элементы как преобразователь напряжения и контроллер заряда сразу были установлены соответствующей мощности на напряжение 48Вольт:

• Гибридный инвертор 6кВт.
• Контроллер заряда 100А, позволяющий установить до 24 солнечных батарей мощностью 200Вт.

Теперь количество солнечных батарей увеличено до шести. Так как этот вариант все равно временный, солнечные батареи решено было установить на земле, благо места на ферме достаточно. Для размещения солнечных панелей под правильным углом были собраны специальные конструкции из алюминиевого профиля. Как видно на видео, в сборке нет ничего сложного. Практически каждый может смонтировать подобную конструкцию у себя на участке.

После завершения строительства дома солнечную электростанцию предстоит монтировать уже на крыше, в том виде, в котором это планировалось изначально:

• Солнечные батареи HH-MONO200W в количестве 24 единиц;
• Аккумуляторы 200Ач – 16 единиц.

Контроллер заряда и преобразователь напряжения планируется использовать уже имеющиеся. Эта большая солнечная электростанция будет обеспечивать ферму электроэнергией практически в полном объеме.

На примере этого объекта хорошо видно, что предварительное планирование системы энергоснабжения помогает избежать дополнительных расходов в будущем, при увеличении мощности электростанции.

Источник

Как солнечные батареи используют в сельском хозяйстве

Сокращение расходов на электроэнергию крайне актуально для всех сфер сельского хозяйства. Приобретение солнечных батарей для использования в этой области быстро окупается. Солнечную энергию можно использовать не только для обогрева жилых домов, но и для снабжения водой скота и орошения полей.

Области применения солнечных батарей в сельском хозяйстве

Наиболее показательным опытом использования солнечной энергии является ее применение в процессе сушки зерновых культур. Длительное время урожай зерновых было принято сушить на открытом воздухе. Однако этот способ имеет один существенный недостаток — большое количество зерновых культур портится во время такой сушки, так как этот способ не предусматривает защиты от животных и погодных факторов. Использование солнечной батареи позволяет быстро и равномерно просушить даже скоропортящиеся злаки. Стоит учитывать, что правильно проведенный процесс сушки является залогом более длительного хранения сельскохозяйственных культур без ущерба их качеству. За счет снижения порчи злаков при обработке, доходы фермерских хозяйств возрастут. Внедрение солнечных батарей в этой сфере связано с сравнительно небольшими финансовыми затратами. Если в фермерском хозяйстве уже имеется сушилка для зерна, необходимо переоборудовать ее, заменив топливо солнечной энергией. В перспективе подобная модернизация позволит фермеру существенно снизить расходы.

Для обеспечения функционирования теплиц также удобно использовать солнечные батареи. Стандартное поддержание заданного температурного режима посредством радиаторов связано с большим расходом природного газа или топлива. Использование теплоотвода на солнечных батареях более эффективно и сопряжено с гораздо меньшими затратами.

Установка солнечных батарей позволяет воспроизводить электроэнергию. Ее применение в сфере сельского хозяйства обширно — от обеспечения функционирования насосов для орошения до приведения в рабочее состояние электроножей, медогонок и другой техники. Также не стоит забывать о снабжении электроэнергией жилых помещений. Вырабатываемая энергия может использоваться для работы воздушных коллекторов. Они обеспечивают вентиляцию и комфортную температуру в загонах для скота.

В удаленных фермерских хозяйствах нередко происходят перебои с подачей электроэнергии. Применение солнечных батарей позволяет решить эту проблему. Также стоит учитывать, что техническое обслуживание подобного оборудования создает гораздо меньше сложностей по сравнению с двигателями, которые функционируют на дизельном топливе. Солнечные батареи не имеют движущихся элементов, что делает их менее подверженными поломкам. Полученную с их помощью энергию можно использовать для реализации системы электрического ограждения пастбищ для скота (электропастух). Довольно значительной статьей расхода для фермерского хозяйства может стать освещение птицефермы. Минимизировать издержки с помощью солнечных батарей вполне реально. Объясняется это тем, что в подобных системах используются энергосберегающие приборы. Они позволяют уменьшить в значительной степени траты на электричество.

В условиях постоянных перебоев в подаче электроэнергии нередки случаи серьезных убытков для сельского хозяйства. Неоспоримыми преимуществами использования солнечной энергии является то, что она обходится гораздо дешевле топлива. В условиях крупных фермерских хозяйств внедрение солнечных батарей способно в значительной степени снизить себестоимость продукции, тем самым повысив доходы от ее реализации. Покупка и установка солнечных батарей быстро окупятся. Можно использовать полученную энергию для нейтрализации проблем, возникающих при засухе. Важно учитывать, что при использовании солнечных батарей обеспечивается не только выработка, но и хранение энергии. Подобная возможность будет крайне актуальна при перебоях в подаче электроэнергии. В периоды, когда нет необходимости использования солнечной энергии она накапливается, а затем расходуется в соответствии с потребностями пользователей.

Источник

Солнечные панели для сельского хозяйства

Опыт использования солнечной энергии в этой отрасли был наработан в конце восьмидесятых годов прошлого столетия. Он описан в работе Городова М. И., Грачевой Л. И. и др. В тот период получили распространение два направления использования этой энергии: нагрев воды для технологических и бытовых целей и сушка продукции.

Одной из первых в Крыму была установка, смонтированная в конце 70-х годов в колхозе им. Калинина Первомайского района. Площадь гелиополя составляла около 400 м. Полученная тепловая энергия использовалась для отопления и горячего водоснабжения объектов социальной сферы села.

Затем была изготовлена гелиодушевая установка в электроцехе этого же колхоза, которая позволяла нагревать до 40—50 0С 1 м3 воды. Изготовлена она была по модульному типу из 10 стальных гелиоприемников конструкции Братского завода отопительного оборудования. Циркуляция теплоносителя в установке естественная по одноконтурной линии за счет температурного напора, появляюще­гося в результате нагрева солнечной радиацией воды в гелиоприемнике. Подпитка установки осуществляется от водопроводной сети. При эффективной площади гелиополя 8,2 м2 гелиодуш создает мощность 4,4 кВт, чем позволяет экономить до 3 тут. в год.

В тот период велась активная работа по использованию солнечной жнергии во многих регионах Крыма. На территории Нижнегорского района была установлена гелиодушевая, позволяющая ежедневно принимать душ всему персоналу хозяйства (до 30 человек). Установка позволяла нагревать 0,8 м воды от 15 град. С до 50 град. С, вырабатывала за сезон 3,9 Гкал и экономила до 1,6 тут. Одной из особенностей данной установки является то, что с целью повышения ее теплопроизводительности, была введена система дискретной ориентации гелиополя относительно положения солнца над горизонтом.

В детском саду села Скалистое Бахчисарайского района была смонтирована гелиоустановка с естественной циркуляцией, включающая 16 гелиоприемников, При эффективной площади гелиополя 10 м установка позволяла нагревать до 45—50 градусов 1—1,5 м3 воды, развивая мощность 7 кВт и экономя до 4 тут. за сезон.

Г елиоприставки к топливным котельным молочно-товарных ферм были установлены на птицефабрике «Южная», в учебно-опытном хозяйстве «Коммунар» Симферопольского района, колхозе «Россия» Белогорского района. Система солнечного горячего водоснабжения (ГВС), использовавшаяся на МТФ на 400 голов птицефабрики «Южная», позволяла в ясные дни покрывать тепловую нагрузку фермы, которая потребляла до 8 м3 горячей воды на технологические нужды.

Гелиоприставка нагревала до 50—56 м3 воды, которая аккумулировалась в баке-аккумуляторе. Догрев аккумулированной воды до 80 градусов осуществлялся паровыми котлами КВ-300, В результате применения гелиоустановки потребление ТЭР на МТФ сократилось на 81 тут. за сезон. В том же хозяйстве была установлена гелиоприставка к топливной котельной, которая при благоприятных условиях нагревала до 45—50 градусов 6—7 м3 воды с последующим догревом в основной котельной. Среднее потребление воды для технологических нужд фермы составляло 20-25 мз. Экономия первичных ТЭР — 30 тут. за сезон.

На МТФ учебно-опытного хозяйства «Коммунар» работала гелиоприставка к топливной котельной, которая позволяла экономить до 30 тут. за сезон.

В колхозе «Россия» Белогорского района гелиоэнергетическая приставка позволяла подогреть до 25 м с догревом до заданной температуры в баке-аккумуляторе.

Согласно обзорной информации, опубликованной в 2003 году на сайте http://www. mensh. ru, в сельском хозяйстве существуют большие возможности для применения солнечных установок — в растениеводстве, животноводстве, садоводстве. Это, прежде всего:

• горячее водоснабжение и отопление ферм по разведению крупного рогатого скота, свиней, птиц;

• подогрев воды в бассейнах для разведения рыбы;

Например, в сельском хозяйстве Голландии — страны с наиболее современным сельским хозяйством — потребляется 1/3 всей тепловой энергии, используемой в аграрном секторе экономики стран ЕЭС, причем 90% приходится на энергопотребление в садоводстве и огородничестве, а доля теплиц составляет 20%. Горячая вода с температурой 10…80°С потребляется для различных целей на фермах. Так, для отопления свинарников, птичников, молочных ферм требуется воздух или вода с температурой 20…45°С, для горячего водоснабжения — вода с температурой до 80°С. От общего объема теплопотребления в сельском хозяйстве Голландии, эквивалентного 3 млн. т нефти в год, использование солнечной энергии обеспечивает экономию около 0,2 млн. т нефти, а при условии применения улучшенной тепловой изоляции, в том числе и подвижных теплоизоляционных экранов, экономия достигает 1 млн. т нефти в год.

Установки отопления и горячего водоснабжения, применяемые в сельском хозяйстве, во многих случаях имеют простое конструктивное исполнение и ориентированы на применение местных материалов.

Солнечные теплицы (опубликовано: mensh, июль 27, 2003). В скандинавских странах, Голландии, ФРГ потребление энергии в теплицах составляет 1…1,5% общенационального энергопотребления и достигает 20…35% общего потребления энергии в сельском хозяйстве.

Теплицы могут быть весьма существенно усовершенствованы, если их превратить в солнечные теплицы. Солнечная энергия в обычной теплице используется главным образом для процесса фотосинтеза, при котором растения поглощают и аккумулируют до 10% энергии падающего солнечного излучения. При этом из диоксида углерода и воды под действием солнечного света образуются углеводы и молекулярный кислород. В обычных теплицах из-за большой площади светопрозрачных поверхностей возникают значительные теплопотери, для компенсации которых требуется определенный расход топлива в системе отопления. Теплицы могут обогреваться горячей водой, водяным паром, нагретым воздухом, инфракрасным излучением или продуктами сгорания топлива.

При создании солнечной теплицы, прежде всего, нужно позаботиться о существенном снижении теплопотерь за счет применения теплоизоляции. Кроме того, необходимо обеспечить улавливание максимально возможного количества солнечной энергии

Рис. 7.3. Принцип работы гелиотеплицы

Сама солнечная теплица служит пассивной солнечной отопительной системой. Для повышения ее эффективности необходимо использовать аккумулятор теплоты. На рис. 7.3 показана схема солнечной теплицы с двойным остеклением, теплоизолированной северной стенкой, имеющий отражательное покрытие на внутренней поверхности, и грунтовым аккумулятором теплоты. Обычная пленочная солнечная теплица может иметь подпочвенный аккумулятор теплоты (рис. 7.4). Теплица имеет площадь 500 м2, а аккумулятор расположен под теплицей на глубине 0,5 м, выполнен в виде ямы шириной 5,4, длиной 80 и глубиной 1,2 м, которая заполнена кусками гранита размером 150…200 мм. Аккумулятор имеет кирпичные каналы, сообщающиеся с теплицей трубами диаметром 350 мм. В одном канале установлен вентилятор мощностью 0,1 кВт.

Рис. 7.4. Пленочная солнечная теплица с грунтовым аккумулятором теплоты: 1 — теплица; 2 — аккумулятор; 3, 4 — каналы; 5, 6 — трубы; 7 — вентилятор.

Теплый воздух из солнечной теплицы проходит по первому каналу, отдает часть теплоты аккумулятору и затем возвращается через второй канал к вентилятору. Днем аккумулятор заряжается теплотой, а ночью разряжается. Годовая экономия топлива составляет 400…500 т условного топлива на 1 га обрабатываемой площади.

Расход энергии в солнечных теплицах уменьшается при применении двойного остекления, подвижной защитной тепловой изоляции и усовершенствовании солнечных установок. Аккумулирование теплоты наиболее целесообразно осуществлять в грунте под солнечной теплицей. Для этого днем нагретая в солнечном коллекторе вода пропускается по системе пластмассовых труб, уложенных в грунт на небольшой глубине, и при этом происходит зарядка аккумулятора теплоты. Для использования

холодная вода; нагреваясь, она направляется на обогрев гелиотеплицы либо непосредственно, либо после дополнительного подогрева.

Имеются различные геометрические формы пристроенных солнечных теплиц. Они различаются по степени использования солнечного излучения, по возможности наиболее рационального использования внутреннего пространства и, соответственно, по конструкции. Угол наклона южной остекленной поверхности к горизонту зависит от широты местности и для средней полосы России может приниматься равным 50…60°, при этом угол наклона крыши 20…35°. Оптимальное отношение площади поверхности грунта к площади светопрозрачной поверхности составляет 1:1,5. При

разность между улавливаемой солнечной энергией и теплопотерями, и хорошее использование внутреннего пространства. При вертикальном расположении передней стенки не обеспечивается максимальное улавливание солнечной энергии.

Пристроенная к дому (или встроенная в дом) солнечная теплица является его частью и все сооружение воспринимается как единое целое, поэтому, значение имеет общая архитектура. Одной из наиболее удачных конструкций солнечных домов с гелиотеплицей, является дом Д. Балкомба в Санта Фе (Нью-Мексико, США). Подобную конструкцию имеет весьма интересный дом Чемпионов в Недерланд (Колорадо, США). В обоих случаях для улавливания солнечной энергии использована гелиотеплица в виде двухсветного двустенного атриума.

Рис. 7.5. Отдельно стоящая солнечная теплица:

1 — светопрозрачная изоляция; 2 — теплоизолированная передняя стенка; 3 — теплоизолированная северная стенка; 4 — крыша; 5 — теплоизоляция; 6 — теплоизолированный фундамент; 7 — аккумулятор теплоты.

Конструкция отдельно стоящей гелиотеплицы показана на рис. 4. Южная сторона теплицы имеет прозрачную изоляцию, опирающуюся на стенку. Северная стенка и крыша выполнены из непрозрачных строительных материалов и изнутри покрыты слоем тепловой изоляции. Для уменьшения теплопотерь необходимо теплоизолировать также стенку и наружную поверхность фундамента. У северной стенки в теплице размещается тепловой аккумулятор, например, ряд бочек или канистр с водой. Оптимальные значения углов наклона поверхностей выбираются по максимальному углу высоты Солнца в зимние месяцы для данного района. Солнечная теплица должна иметь оптимальное расположение: ее устанавливают на ровном незатеняемом месте с естественной защитой от ветра, например, с помощью кустарников или забора с северной стороны. Для максимального улавливания солнечной энергии конек крыши необходимо ориентировать вдоль оси восток-запад.

Рис. 7.6. Солнечная теплица с галечным аккумулятором теплоты:

1 — светопрозрачная изоляция; 2 — опорная стенка; 3 — северная стена; 4 — теплоизоляция; 5 — галечный аккумулятор; 6 — ящики с рассадой; 7 — защищенный грунт; 8 — теплоизолированный фундамент.

На рис. 7.6. показан вариант гелиотеплицы с галечным аккумулятором теплоты. Внутренняя поверхность северной стенки имеет отражательное покрытие, т. е. окрашена белой матовой краской. Это обеспечивает лучшую освещенность теплицы и уменьшает теплопотери. При хорошей теплоизоляции северной стены теплопотребление теплицы снижается в 2 раза. Во избежание неконтролируемого воздухообмена должны быть тщательно уплотнены двери, окна, фрамуги вентиляционных отверстий. Однако кратность воздухообмена не должна быть ниже 0,5…1 ч, т. к. для жизнедеятельности и людей и растений необходим приток свежего воздуха.

Для теплоизоляции непрозрачных поверхностей ограждающих конструкций используются различные материалы: минеральная вата, пенополистирол, прессованная солома, опилки, стружка.

В качестве материала светопрозрачной изоляции используются: стекло, полимерная пленка, листы прозрачной пластмассы.

Для предотвращения запотевания (выпадения конденсата) на светопрозрачной изоляции следует уменьшить коэффициент теплопотерь применением двухслойной светопрозрачной изоляции.

Снижение влажности воздуха и температуры достигается благодаря вентиляции солнечной теплицы, которая обеспечивает также и газообмен. При естественной вентиляции воздухообмен зависит от площади и расположения вентиляционных отверстий с клапанами. Для свободно стоящей гелиотеплицы эти отверстия должны лежать в направлении преобладающих ветров, чтобы с увеличением скорости ветра увеличивался воздухообмен. Площадь отверстий должна составлять приблизительно 1/6 площади теплицы, причем площадь нижних отверстий для входа воздуха должна быть на 1/3 меньше площади выпускных отверстий, а разность их отметок по высоте должна составлять не менее 1,8 м.

Для предупреждения перегрева в теплице должна быть достаточная масса теплоаккумулирующего материала, должен быть обеспечен хороший воздухообмен и предусмотрено затенение теплицы, что значительно снижает температуру воздуха и растений и интенсивность лучистого теплообмена. Объем аккумулятора теплоты (водяного, галечного, грунтового), площадь остекленных поверхностей и толщина теплоизоляции определяются расчетным путем с учетом климатических данных.

В туннельных гелиотеплицах могут использоваться плоские коллекторы солнечной энергии и грунтовые аккумуляторы теплоты с пластмассовыми трубами, проложенными в грунте для циркуляции нагретого или холодного воздуха. В одном из вариантов может быть предусмотрена система впрыска нагретой воды в теплицу, благодаря чему обеспечивается требуемый температурно-влажностный режим. При сравнении с неотапливаемой теплицей при использовании солнечной отопительной системы температура воздуха на 3…8°С выше.

Эффективность солнечной теплицы значительно возрастает при применении теплового насоса, отбирающего теплоту у грунта, грунтовых вод или наружного воздуха.

Сушка сельскохозяйственных продуктов. Эти вопросы описаны в работе Городова и Грачевой. Если заменить рабочее тело воду на воздух, то получается воздушный солнечный коллектор, который используется для сушки сельскохозяйственных продуктов. Конструкции коллекторов описаны ниже.

Крыша сушильного помещения может служить источником косвенного нагрева воздуха, если последний пропускать в пространстве, ограниченном полиэтиленовой пленкой и крышей, равным 250 мм. Сама крыша при этом покрывается либо черной пленкой, либо окрашивается в черный цвет, либо покрывается рубероидом. Крыша с целью снижения потерь теплоты через нее, изнутри покрывается слоем полиуретана.

Если нет возможности использовать крышу в качестве воздухонагревателей, то изготавливают временные (на период сушки) коллектора наземного расположения, Например, матрацного типа. Такой гелиоколлектор изготавливается из двух слоев черной полиэтиленовой пленки толщиной 0,4 мм, сваренной между собой с двух противоположных сторон сплошным швом и точечной сваркой в шахматном порядке по всей поверхности.

Рукавообразный гелиоколлектор изготавливается также из черной полиэтиленовой пленки, сваренной в виде трубы диаметром 1,9 и длиной в пределах 300 м, соединяется одним концом со входным отверстием сушильного помещения, а другим с соплом вентилятора (например мощностью 7,3 кВт и производительностью по воздуху 10,5 м3/с). При таких параметрах при радиации 582 Вт/м, за 4—5 дней высушивается до 17 % влажности 30 т сена, при начальной влажности 30 %. Но этот тип коллектора не надежный, т. К. у него была высокая зависимость производительности от скорости ветра и он занимает большую площадь (1,5—1,6 тыс. м2).

Известно сенохранилище, имеющее систему активного вентилирования и кран-балку с гидрофицированным грейфером для механизации погрузочно-разгрузочных работ. Подача воздуха осуществляется по 18 напольным каналам и вентиляторами 06-320 № 10. К вентиляторам подключается солнечный воздухонагревательный коллектор. В качестве приемника энергии используется две трубы, вставленные одна в другую. Наружная труба изготавливается из про­зрачной полиэтиленовой пленки толщиной 0,1 мм, шириной 2800 мм. Внутренняя труба изготавливается из черной полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм и шириной 2000 мм. Продуваемый вентилятором воздух расправляет пленку и придает ей трубообразную форму. Ввиду того, что прозрачная и черная трубы изготавливаются из полос различной ширины, между ними образуется зазор примерно 250 мм. Для увеличения площади активной поверхности параллельно соединяют несколько таких труб длиной 15 м. Подача воздуха через такие коллекторы осуществлялась со скоростью 1,3 мз/с. В таком коллекторе в ясный солнечный полдень температура подогретого воздуха поднимается на 13 град, выше температуры атмосферного, работоспособность сохраняется в среднем с 8 до 20 ч.

Существует также установка тепличного типа подогрева воздуха, по абсорбционному принципу. В этом солнечном коллекторе в качестве черной поверхности использована асфальтовая поверхность, покрытая черной полиэтиленовой пленкой. Над абсорбером смонтирован шатер из однообразных элементов прозрачной пленки, закрепленной в деревянные рамки. Один из средних элементов шатра имеет проем, через который отводится подогретый воздух. Он отсасывается из центральной части установки по трубопроводу, ведущему к вентиляторам для активного вентилирования сена. Изменением расстояния между трубопроводом и всасывающим патрубком вентилятора, регулируется интенсивность подачи теплого воздуха. Размещается он к югу от сарая, продольной осью вдоль сарая.

При указанных параметрах установка позволяет при площади горизонтальной поверхности, занятой абсорбентом энергии 110 м2, размерах рамы 2500×1800 мм, толщине пленок 0,2 мм достичь среднюю производительность 536 Вт/м2.ч., подачу воздуха

вентилятором 10—12 м3/ч,

Экспериментальные исследования показали, что наилучшее преобразование солнечной энергии в тепловую обеспечивает коллектор трубообразной формы с защитной оболочкой, например, пленочный бескаркасный гелиоколлектор. При рабочей площади 150 м2 он обеспечивает годовую нагрузку — 400 часов и выработку теплоты в пределах 340 Вт/м2.

Итак, что дают эти коллектора? Они способствуют тому, что кормовые достоинства после досушки кормов воздухом, подогретым с помощью солнечного коллектора, на 6—8 % выше, чем не подогретым.

Подогретый в солнечном коллекторе воздух также положительно влияет на процесс производства сушенных плодово-овощных продуктов. Этот процесс один из наиболее экономичных способов заготовления продуктов сельского хозяйства. Это позволяет продлить срок хранения, переработки и снабжения населения сушенными плодово-овощными продуктами. Затраты при этом в два раза меньше, чем при их консервировании.

Учитывая совпадение периодов созревания овощей, ягод и их переработки с максимумом солнечного излучения, в качестве энергетического источника используют гелиосушильные установки.

В гелиосушильных установках соединяются преимущества воздушносолнечных (сушка под навесом) — малые капитальные затраты, отсутствие традиционных источников энергии, и сушки в сушильных установках с использованием источников теплоты — чистота продукции, ускорение процесса. Для сушки плодово­овощных культур используют гелиосушильные установки различных конструкций, которые можно классифицировать по таким признакам: в зависимости от способа подвода тепла к материалу, по способу на­грева сушильного агента, по принципу циркуляции сушильного агента, по конструкции сушильной камеры, по конструкции защитной изоляции, по способу монтажа, по кратности использования сушильного агента в рабочей камере, по режиму работы, по размещению, по конструкции гелиоприемника.

В зависимости от способа подведения тепла к материалу гелиосушилки разделяются на камерные, радиационнные и комбинированные.

В камерах атмосферный воздух нагревается в гелиовоздушном нагревателе и далее поступает в сушильную камеру, где помещен высушиваемый продукт.

В радиационных — гелиовоздухонагреватель и сушильная камера соединены в одной установке, то есть высушиваемый материал является лучевоспринимающей поверхностью.

В комбинированных же высушиваемый продукт размещается как в гелиоподогревателе, так и в сушильной камере,

По способу нагрева сушильного агента (воздуха) выделяют сушилки с гелиовоздухонагревателем и топливным дублером. При этом догрев воздуха осуществляется или путем смешивания с продуктами горения, или догревом в рекуперативном теплообменнике топливного дублера. В ночное время нагрев воздуха осуществляется от теплового аккумулятора.

По принципу циркуляции сушильного агента различают сушилки с естественной циркуляцией, достигаемой за счет размещения гелиоустановки, и принудительной циркуляцией, в которых движение сушильного агента осуществляется при помощи вентилятора.

По конструкции сушильной камеры получили распространение ленточные туннельные и камерные. По конструкции защитной изоляции гелиосушилки выделяют каркасы железобетонные, деревянные, кирпичные, пластмассовые, металлические и надувные пленочные.

По типу прозрачной изоляции — полимерные пленки, или оконное стекло с однослойным или многослойным остеклением.

По способу монтажа гелиоустановки делятся на стационарные и сборно-разборные, которые после окончания сезона сушки разбираются и складываются на хранение до начала нового сезона.

По кратности использования сушильного агента в рабочей камере: с однократным использованием и рециркуляцией.

По режиму работы: периодические и непрерывные.

По размещению: горизонтальные или наклонные к горизонту под углом.

По конструкции гелиоприемника: с плоским гелиоприемником и с концентраторами солнечной энергии. Концентраторы могут быть с параболоцилиндрическими и с плоскими зеркалами, при помощи которых увеличивается интенсивность солнечного излучения на единицу тепловоспринимающей площади.

Увеличение интенсивности солнечного излучения характеризуется показателем кратности радиации. Кратность радиации оказывает прямое воздействие на продолжительность сушки. Так при кратности выше 20 — продукт высушивается за 40—45 часов, но при этом сахар карамелизируется, поверхность плодов обгорает, они становятся жесткими с неприятным вкусом горелого продукта.

Наилучший режим работы наблюдается при кратности от 7,5 до 9. Продукт имеет высокое качество и хороший товарный вид. Достичь это возможно, например, за счет сушки в сушилке с параболоцилиндрическим зеркалом. Сушилка предназначена для сушки сыпучих материалов и состоит из отражателя параболоцилиндрической формы, трубы, покрашенной в черный цвет и размещенной вдоль фокусной линии, вентиляционного желоба, который соединяется с приемным бункером и имеет привод.

При работе сушилки солнечные лучи, отражаясь от криволинейной поверхности, попадают на трубу и поглощаются ее зачерненной поверхностью Утилизированное тепло передается обрабатываемому материалу, который подается и одновременно перемещается при помощи шнека. Но эта установка и ей подобные не лишены недостатков, что заключается в большой стоимости кон­центраторов и следящего устройства, малой производительности.

Интенсифицировать процесс сушки при одновременно невысокой стоимости дополнительного оборудования возможно при помощи плоских отражателей В данной установке коэффициент кратности солнечной радиации достигает двух, но недостатком таких гелиосушилок является необходимость постоянно, в течение дня, через каждые полчаса осуществлять переориентацию относительно солнца.

Наиболее распространенные и простые в изготовлении низкопотенциальные гелиосущилки. В сравнении с сушкой пищевых продуктов на воздухе в естественных условиях они не загрязняют высушиваемый продукт пылью и насекомыми, защищают от воздействия росы и осадков, ускоряют скорость сушки в 4-6 раз по сравнению с сушкой на открытом воздухе. Работоспособность низкопотенциальных гелиоустановок основана на принципе «горячего ящика», Различают установки камерного и парникового типа. Первая сушилка камерного типа была построена еще в 1932 году. Она использовалась для сушки продуктов. В состав установки входили солнечные воздухонагреватели, воздуховоды, вентилятор, сушильная камера.

При работе, нагретый в воздухонагревателе, воздух подается в сушильную камеру и, отобрав влагу высушиваемого материала, выходит в вытяжную трубу, установленную на противоположном конце сушильной камеры.

Данная камерная сушилка позволяет полностью механизировать процесс, получать чистый и высококачественный готовый продукт, а также в случаях непогоды работать на горячем воздухе, получаемом в топливном воздухонагревателе. Но конструкция также имеет недостатки, такие, как неравномерное разделение скорости теплоносителя по поперечному сечению камеры, а также низкая

производительность по сухофруктам (на каждый м2

лучевоспринимаюшей поверхности — 0,33 кг сухофруктов в день).

На продуктивность камерных гелиосушилок влияет конструкция воздухонагревателя. Установлено, что наиболее целесообразно использовать перфорировано-гофрированные приемники солнечного излучения. Это способствует повышению теплосъема в сравнении с плоскими приемниками и соответственно КПД на 25—30 %. Зависит это, во-первых, от большой степени турбулизации воздуха при прохождении через перфорации приемника, и во-вторых, от более высокой температуры самого приемника.

Конструкция солнечной фруктосушилки парникового типа состоит из опорных кирпичных столбов с перегородками, по которым уложены стропила с углом наклона 20 град. Фрукты, пройдя

предварительно обработку, раскладываются на решетку из расчета 10

кг сухофруктов на 1 м поверхности. Металлические листы с фруктами устанавливаются под стеклом, где и осуществляется процесс сушки. Паровоздушная смесь удаляется потоком воздуха через зазор между нижней кромкой верхнего и верхней кромкой нижнего стекла.

Недостаток сушилки такого типа — несоответствие угла наклона камеры к горизонту, необходимого для оптимального проникновения солнечных лучей под стекло и для образования тяги воздуха. Так, увеличение угла наклона увеличивает тягу воздуха, но ухудшает вхождение лучей солнца под стекло, высушиваемые продукты скатываются и выпадают из сушилки.

Среди радиационных фруктосушилок заслуживает внимания сушилка, которая состоит из трех секций. Лучевоспринимающая поверхность каждой секции составляет 32 м2. Секции построены по принципу одностороннего равностороннего парника (угол наклона 30 град.).

Продуктивность радиационной фруктосушилки в 1,5—3 раза выше, чем камерных гелиосушилок. Объясняемся это тем, что сам продукт поглощает излучение и этим самым уменьшает затраты, связанные с передачей теплоты конвекцией от гелиоприемника к продукту.

С целью повышения продуктивности в гелиосушилках используют двухстадийный способ сушки, который лег в основу комбинированной гелиосушилки.

Сырье сушат в сушильной камере при температуре 30—40 0С (относительной влажности 75—85 %), до достаточной влажности 35—50 %, а потом в установке, в которой температура выше в сравнении с камерой. Это достигается путем использования вместо обычного вентилятора электрокалорифера, который подогревает воздух поглощаемый через радиационную часть сушилки до 70—80 град. С и подает его в сушильную камеру.

В результате интенсифицируется процесс сушки в камере и не заканчивается ночью. Такой принцип сушки позволяет максимально использовать энергию солнечного излучения и заметно уменьшает время сушки.

Интенсифицировать процесс можно, используя комбинированное движение воздуха в гелиосушилках. В этих установках сушка осуществляется сначала в камере с принудительным движением воздуха, а по мере достижения критической влажности продукт переносится в камеру с естественной циркуляцией.

Источник