«Солнечные теплицы» (стр. 1 из 7)
МОУ «Лицей № 43»
Реферат
«Солнечные теплицы»
Выполнил:
ученик 11 класса
МОУ Лицей №43
Лапшин Владимир
Саранск
2010
Содержание:
1.Введение.
2.Как обеспечить максимальное улавливание солнечных лучей?
3.Естественное освещение.
4.Устройство теплицы.
5.Сохранение температурного режима теплицы на основе энергии, получаемой от солнца.
6. Использование солнечной энергии в теплице.
7. Выбор материалов для теплицы.
8. Графики температур в дневной и ночной период.
9. Солнце как источник энергии
10. Количество солнечной энергии попадающей в теплицу
11. Создание запасов аккумулированной тепловой энергии
12. Конструкция и материалы
13. Многоцелевое назначение теплицы
14. Углы падения солнечных лучей и их интенсивность
15. Отражение солнечного излучения от поверхности земли
16. Микроклимат теплицы
17.Вывод.
18. Список использованной литературы.
Введение:
В основном мы используем традиционные энергоресурсы, такие, как нефть, уголь, природный газ. При этом наносится колоссальный ущерб экологии нашего общего дома под названием ЗЕМЛЯ. Сотни тысяч баррелей нефти сливаются в океан, миллионы тонн окиси углерода выбрасываются в атмосферу, четыре сотни АЭС вырабатывают десятки тонн радиоактивных отходов. Но дело не только в этом - запасы этих традиционных источников далеко не бесконечны. Поэтому их относят к невозобновляемым источникам энергии. Например, в год в мире потребляется столько нефти, сколько ее образуется за 2 млн. лет. В связи с этим последнее время большое внимание уделяется так называемым возобновляемым источникам энергии, таким, как энергия ветра, солнца, прилива и т.д. В этом ряду солнечная энергетика занимает не последнее место. Полное количество солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли за неделю превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и урана. Конечно, скептики могут заявить, что солнечная энергия в связи с ее цикличностью (день-ночь ) и особенно сезонностью для многих районов достаточно экзотична. И это в известной степени верно. Максимальные значения скорости ветра наблюдаются в осенне-зимний период, когда поступление солнечной энергии уменьшается, а летом отсутствие ветра вполне компенсируется солнечной энергией. Производство солнечных элементов в мире сегодня превышает 500 МВт ежегодно. Если в использовании солнечной энергии в промышленных масштабах еще много проблем, то в повседневный быт многих и многих миллионов людей гелиосистемы вошли прочно и навсегда.
Теплицы — биолого-теплотехнические устройства, и они 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. Из молекул углеводов образуются органические вещества, необходимые для жизни и роста растений.
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 и аккумулирование избыточной теплоты. Ну а теперь подробнее.
Как обеспечить максимальное улавливание солнечных лучей? (пример- теплица из стекла)
Через окна южной стороны в солнечную погоду в теплицу проникает значительное количество солнечной энергии. Стекло свободно пропускает коротковолновое световое излучение.
Схема распределения солнечного теплового потока. Разрез через стекло.
Количество солнечной энергии, поступающее через обращенное на юг окно в средний солнечный день, зимой больше, чем в средний солнечный день летом. Это объясняется рядом причин:
- Несмотря на то, что продолжительность светового дня летом больше, чем зимой, количество часов возможного освещения солнцем окна, выходящего на юг, зимой больше, чем летом. Например, на 35° с.ш. 21 июня продолжительность солнечной инсоляции может составлять 14 ч. Однако солнце появляется с северо-востока после 8 ч 30 мин и уходит на северо-запад после 15 ч 30 мин; таким образом, непосредственное прямое освещение Солнцем обращенной на юг стены длится всего лишь 7 ч. Однако 21 декабря Солнце освещает южную стену полные 10 ч, т.е. все время, пока оно находится над горизонтом.
- Плотность потока солнечной радиации на плоскости, перпендикулярной солнечным лучам, летом и зимой примерно одинакова. Потери энергии солнечной радиации при прохождении лучей через атмосферу компенсируются тем, что зимой Солнце ближе к Земле, чем летом.
- Поскольку зимой Солнце находится ниже над горизонтом, его лучи направлены в окна под более прямыми углами, чем летом, когда Солнце находится на большей высоте. На 35° с.ш. а средний зимний час на 1 м2 окна может поступить в 1,5 раза больше энергии, чем летом.
- Излучение зимнего неба (из-за рассеивающего эффекта атмосферы) в 2 раза превышает излучение летнего неба.
- Чем ближе к прямому углу угол падения солнечных лучей на окно, тем выше общий коэффициент пропускания. Зимой этот коэффициент выше, чем летом.
- При правильном затенении окно можно закрыть от большей части прямого летнего солнечного излучения.
Естественное освещение
Недостаток естественного освещения проявляется в зимние и весенние месяцы, когда солнце стоит низко в небе.
В летние месяцы тень от деревьев, ограды, дачных построек – минимальна
В январе дерево, ограда или строение отбрасывают тень приблизительно в три раза длиннее своей высоты. В апреле тот же предмет или постройка дают тень гораздо короче: чуть больше их собственной высоты. Тень продолжает укорачиваться вплоть до середины лета.
Рисунок слева показывает длину тени, отбрасываемой оградой или стеной дачного строения разной высоты в апреле и сентябре.
Длина тени, отбрасываемая оградой или стеной дачного строения разной высоты в декабре и январе.
Для создания подсветки внутри теплицы или парника можно устроить светоотражающие экраны. Их нужно расположить таким образом, чтобы лицевая сторона их была направлена к окну. В качестве подобных светоотражателей можно использовать зеркало или лист оцинкованного железа.
Устройство теплицы
При конструировании теплицы следует сделать так, что бы боковые стенки теплицы были вертикальными, так как наклонные - непрактичны, они не дадут выращивать высокорослые растения.
Удобной является трапециевидная форма теплицы, с глухой задней стеной (наиболее высокой), плоской наклонной крышей и вертикальными стенками. Она позволит использовать плоские материалы (стекло, поликарбонат и др.), проста по конструкции, легко делится на секции перегородкой. Сама теплица может быть увеличена в размерах или уменьшена при необходимости.
Примеры:
а - с наклонными светопрозрачными стенками;
б - с цилиндрическими светопрозрачными стенками;
в - с наклонной крышей и вертикальной передней прозрачной стенкой;
г - с наклонной передней прозрачной стенкой;
д - с теплоизолированной передней стенкой:
1 - светопрозрачная изоляция; 2 - прозрачная крыша; 3 - теплоизолированная стенка.
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 этом обеспечивается оптимальный энергетический баланс, т.е. разность между улавливаемой солнечной энергией и теплопотерями.
Сторона, обращенная на север, может быть непрозрачной. Ее надо сделать утепленной, а изнутри теплицы оклеить алюминиевой фольгой. Тем самым она значительно утеплится, и в освещении практически не потеряем.
Для круглогодичного использования теплицу нужно разместить так, чтобы остекленная поверхность располагался с севера на юг, с отклонением к западу на 16-20°, а угол наклона стеклянной кровли соответствовал 27-28°.
Сохранение температурного режима теплицы на основе энергии, получаемой от солнца.
В то время когда солнечные лучи не попадают на теплицу, температура воздуха в ней постепенно понижается . Это может пагубно повлиять на, допустим, растущие там растения . Для решения этой проблемы можно использовать воду. Так как теплопроводность воды меньше чем теплопроводность воздуха, то нагревание будет проходить по-разному. Для воды понадобится больше времени для повышения температуры, чем для воздуха и соответственно для понижения. И именно это свойство может нам пригодиться. Создадим некую систему. В теплице поставим канистру с водой так, чтобы она находилась в середине теплицы (рис.1).