Способ термопреобразования солнечной энергии

Способ термопреобразования солнечной энергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее предлагаемое изобретение относится к области создания энергоустановок на основе использования солнечной энергии.

Известны технические решения в области преобразования солнечной энергии в тепловую энергию нагреваемой воды, расплавленных солей с низкой температурой плавления и движущихся воздушных потоков.

Известны также способы и технические варианты их реализации, направленные на получение электрической энергии посредством нагрева темных поверхностей солнечными лучами с последующим преобразованием тепловой энергии в скоростной воздушный поток, который приводит во вращение ветротурбоэлектроагрегат, вырабатывающий электрическую энергию.

Эти технические решения дополняют друг друга полезными технологическими приемами, средствами и приспособлениями, однако не открывают путей преодоления существующей до настоящего времени в этой области техники определяющей конфликтной ситуации. Она состоит в следующем: так как количество солнечных лучей, которое попадает в замкнутую тепловую камеру для термического преобразования, тем больше, чем выше светопроницаемость последней, то существует обоснованная тенденция к увеличению относительно фиксированных размеров тепловой камеры площади ее светопроницаемых поверхностей, однако при этом соответственно возрастают через последние и тепловые потери в окружающую среду, в том числе, конвективно-кондуктивные и лучевые потери тепловой энергии изнутри, а также поглощение и отражение солнечных лучей самой светопроницаемой поверхностью.

В результате такой ситуации в солнечных коллекторах тепловой энергии, со светопроницаемыми и теплоизолирующими покрытиями, не удается устойчиво получать температуру нагреваемого рабочего тела, например воды, выше 70°С, когда величина тепловых потерь и снижение КПД процесса останавливают ее рост, при этом величина ее быстро снижается с уменьшением интенсивности солнечной радиации.

Детальное обобщение и анализ результатов в этой области техники, оценка достигнутого уровня и ожидание перспектив изложены в монографии Д. Мак-Вейг "Применение солнечной энергии", М.: Энергоиздат, 1981 г. (перевод с английского языка Г.А. Гухман и С.И. Смирнова).

Известен также гелиоэнергетический способ производства электроэнергии, основанный на преобразовании температуры нагретой водной поверхности (водоема в период повышенной солнечной радиации) в нагрев жидкости как рабочего тела с низкой температурой кипения и испарения, подаче паров рабочего тела в паротурбинный агрегат, с косвенным участием воздуха как второго рабочего тела в процессе энергопреобразования [см. а.с. СССР №1495492 "Океаническая энергетическая установка" F 03 G 7/04; F 01 K 25/00, опубл. 23.07.89].

Данный способ позволяет получать тепловую энергию с необходимой для потребителей температурой только через получение и термическое преобразование электрической энергии. Применение специальных жидкостей, например эфиров, сильно ограничивает, однако, область использования данного способа.

Известен способ преобразования энергии солнечных лучей, основанный на использовании принципа поглощения солнечных лучей темной поверхностью и передаче полученной тепловой энергии воздушной среде [см. а.с. СССР №1416745 "Энергетическая установка" F 03 D 9/00, опубл.15.08.88; заявку ФРГ №3312977 "Солнечная ветроустановка" F 03 D 9/00, опубл. в 1984 г.; заявку Франции №22698682 "Коллектор солнечной энергии повышенной эффективности" F 24 J 2/16, 2/20, 2/48, опубл.03.06.94; а.с. СССР №1625999 F 24 J 2/42" Солнечный двигатель", опубл.07.02.91]. Технические решения, приведенные в указанных патентных материалах, а также дополнительные, известные авторам настоящего предлагаемого изобретения из других источников патентной и научно-технической информации, - в различных технологических вариантах и с применением различных устройств и приспособлений предусматривают однотипный первичный процесс преобразования солнечной энергии: посредством поступления солнечных лучей на темные гелиопоглощающие поверхности через светопроницаемые теплоизолирующие покрытия. С помощью последних, совместно с гелиопоглощающими поверхностями, образуют замкнутые пространства, в конечном счете каждое из них - в виде тепловой камеры, где и производят нагрев воды или воздуха с целью их дальнейшего использования в теплом или горячем виде. Характерной особенностью для всех этих технических решений является то, что светопроницаемое покрытие тепловых камер выполняется с помощью применения стекла, в одно - двухрядном остеклении, или полимерных пленок, которые не обеспечивают достаточно качественной теплоизоляции. Увеличение толщины и количества рядов светопроницаемого теплоизолирующего материала приводит к нарастанию потерь лучевой энергии на входе в тепловую камеру посредством соответствующего увеличения отражения и поглощения лучей. Именно поэтому не достигается значительных ограничений энергетических потерь (теплопотерь), а потенциальная возможность увеличения температуры рабочего тела до величин, достигающих и превышающих температуру кипения воды с целью получения технологического пара, а также приемлемых значений скорости гелиотермического преобразования и его КПД, не реализуется. Поэтому до сих пор еще не созданы конкурентоспособные промышленные гелиосистемы по производству тепловой и электрической энергии, коммунальные средства теплоснабжения, которые могли бы исключить экологически разрушительное сжигание природного энергосодержащего сырья (газа, нефти, угля). Этим объясняются продолжающиеся усилия в поиске разрешения вышеописанной конфликтной ситуации в гелиоэнергетике.

Одним из направлений в этом поиске является разработка вариантов применения гелиоконцентраторов, которые позволили бы относительно недорогими средствами увеличивать поступление солнечных лучей в тепловые камеры, в условиях фиксированных размеров гелиопоглощающих поверхностей. Наиболее близким к настоящему предлагаемому изобретению является техническое решение, связанное с применением гелиоконцентрирующих поверхностей, установленных на подвижных рельсовых платформах, траектория движения которых в течение светового дня охватывает в соответствующей части периметр крупного светопроницаемого теплоизолированного пространства [см. а.с. СССР №1449703 "Аэродинамическая гелиостанция" F 03 G 7/02, F 24 J 2/42, опубл. 07.01.89]. В этом техническом решении солнечные лучи, воспринимаемые гелиоконцентратором на значительных облучаемых пространствах, направляются сквозь светопроницаемое покрытие для нагрева воздушной среды и трубного коллектора с целью последующей выработки электроэнергии, с использованием для этого в качестве рабочего тела нагреваемого воздуха, а также - воды. Преимущество данного технического решения заключается не только в дополнительном энергетическом насыщении замкнутого пространства, что само по себе имеет важное значение, но и в том, что гелиоконцентратор выполнен как лучеотражатель, не требующий высокоточной фокусировки с соответствующим высокодинамичным и высокоточным регулированием, воздействующий на значительные объемы и территории пространства. Кроме того, его преимущество заключается в том, что лучеотражающие (гелиоконцентрирующие) поверхности устанавливаются на мобильном средстве, с помощью которого его можно укрыть от сильного ветра в соответствующем месте, и это позволяет выполнять такой гелиоконцентратор в легких, а значит, дешевых конструкциях. Такое применение гелиоконцентраторов, в облегченных конструкциях, содействует созданию экономических условий для поэтапного обеспечения конкурентоспособности гелиоэнергетики. В этом смысле известные типовые гелиоконцентраторы уступают варианту по рассматриваемому прототипу, так как в первых приведенная стоимость одного квадратного метра гелиоконцентрирующей поверхности находится в пределах 6500-7500 рублей, а во втором случае составляет величину, в 2-3 раза меньшую, которая в особых конструкциях имеет перспективу дальнейшего многократного снижения.

Однако в изложенном техническом решении согласно названному прототипу не разрешается указанная основополагающая конфликтная ситуация: применение и совершенствование отдельно стоящих упрощенных и удешевленных гелиоконцентраторов-лучеотражателей не снижает величины теплопотерь через светопроницемые поверхности тепловых камер - замкнутых гелиопоглощающих полостей, величина которых остается большой. Темпы роста тепловых потерь резко увеличиваются с повышением температуры во внутренней среде последних.

Задачей настоящего технического решения согласно предлагаемому изобретению является создание такого способа и комплекса технических приемов термопреобразования солнечной энергии, при реализации которого можно было бы принципиально ликвидировать ставший типичным указанный конструктивно-технологический предел в ограничении тепловых потерь из замкнутой светопроницаемой тепловой камеры при сохранении количества поступающей в нее солнечной энергии, а также усилить теплоизоляцию ее внутренней среды до любого, наперед заданного, экономически целесообразного уровня и принципиально повысить коэффициент полезного действия и экономическую эффективность процесса гелиопреобразования.

Техническим результатом настоящего концептуального решения является создание солнечных интенсифицированных тепличных комплексов - гелиокотелен, которые позволяют производить тепловую энергию через термопреобразование солнечных лучей, с удельной стоимостью, значительно более низкой, чем это характерно для современных ТЭЦ и котельных, работающих на природном газе, и которые являются энергетической основой создания высокоэффективных гелиоветроэлектрических станций.

Частными техническими результатами предложенного способа термопреобразования солнечной энергии являются снижение капитальных затрат при строительстве теплоэлектростанций и котельных, создание комплексов бытовых и передвижных гелиоэнергетических установок, в том числе для горячей обработки пищевых продуктов в качестве наружной, традиционной для многих регионов, плиты или печи, в которой можно готовить пищу, в частности выпекать хлеб, даже в условиях суровой русской зимы, а также запасаться в них высокопотенциальной тепловой энергией на ночной период или даже на несколько суток.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что относительно известных технических решений и способа преобразования солнечной энергии, согласно названному прототипу, основанных на повышении теплоизоляционных характеристик и светопроницаемости поверхностей замкнутой гелиопоглощающей камеры, где осуществляют преобразование энергии солнечных лучей в тепловую энергию и которую ограничивают со всех сторон теплоизолирующим материалом, в частности в виде теплоизолирующих днища, стенок и потолка, причем последние выполняют преимущественно из светопроницаемых материалов, величину поверхности, конструктивные параметры, размещение и предварительные технологические обработки которых определяют таким образом, чтобы солнечные лучи проникали через них в возможно большем энергетическом количестве в гелиопоглощающую камеру, максимально нагревая размещенные в ней технологические гелиотермопреобразующие материалы, и одновременно с этим чтобы обеспечивалось максимально возможное ограничение тепловых потерь, включая их лучевые компоненты, через светопроницаемые материалы, занимающие по площади большую часть поверхностей указанных стенок и потолков и значительно снижающие их теплоизоляционные характеристики, применении в гелиопоглощающей камере технологических материалов с повышенными лучепоглощающими характеристиками, удельными теплоемкостями и теплоаккумулирующими свойствами и накоплении тепловой энергии в технологических материалах гелиопоглощающей камеры на продолжительный период, определяемый техническими требованиями энергопотребителей и статистическими характеристиками погодных и сезонных условий, имеются отличия в том, что внутреннюю среду гелиопоглощающей камеры отделяют от внешней окружающей среды со стороны внутренних поверхностей ее стенок и/или потолков преимущественно светонепроницаемым теплоизолирующим материалом, толщину и теплоизоляционные характеристики которого задают лишь по условиям минимизации результирующих тепловых потерь из гелиопоглощающей камеры, в то время как солнечные лучи из окружающего пространства целевым образом направляют внутрь гелиопоглощающей камеры, по меньшей мере, через два последовательно расположенных концентратора и проводника солнечных лучей, первый из которых выполняют в качестве внешнего концентратора солнечных лучей с помощью лучеотражающих поверхностей, располагаемых в окружающем гелиопоглощающую камеру пространстве таким образом, чтобы отраженные ими солнечные лучи поступали на облучаемые участки последней, например, ориентируют их по образу усеченной четырехгранной пустотелой пирамиды, грани которой снабжают лучеотражающим материалом и создают посредством них периферийные границы ее меньшего основания, примыкающего непосредственно к наружной поверхности гелиопоглощающей камеры и являющегося выходным проемом внешнего концентратора солнечных лучей, и большего основания, являющегося его входным проемом, который направляют навстречу прямым и отраженным солнечным лучам, проходящим через него из окружающего пространства и поступающим, благодаря лучеотражающим поверхностям его граней, сконцентрированным потоком на соответствующие участки поверхностей гелиопоглощающей камеры, причем площадь входного проема внешнего концентратора солнечных лучей многократно превышает площадь его выходного проема, при этом угловое положение, по меньшей мере, одной из граней последнего регулируют относительно наружной поверхности гелиопоглощающей камеры в функции времени суток и годовых сезонных периодов, для чего между указанными смежными гранями относительно поверхности гелиопоглощающей камеры создают свободные технологические зазоры, позволяющие изменять их взаимное положение, а в качестве второго применяют встроенный концентратор и проводник солнечных лучей, который образуют посредством создания поля встроенных на всю толщину светонепроницаемого теплоизолирующего материала, охватывающего гелиопоглощающую камеру, объемных геометрических форм, например в виде пустотелых усеченных четырехгранных пирамид и/или конусов, поверхности которых покрывают лучеотражающим материалом, а свободные основания закрывают тонким светопроницаемым теплоизолирующим материалом, благодаря чему данные геометрические формы, содержащие фиксированный объем теплоизолирующей газовой среды, позволяют сохранить высокие теплоизоляционные параметры гелиопоглощающей камеры и одновременно придать ей высокую солнечно-лучевую и тепловую энергонасыщенность, при этом внешний концентратор солнечных лучей снабжают дополнительными лучеотражающими поверхностями, размещенными на различных расстояниях в окружающей среде в фиксированных и/или регулируемых в функции времени и погодных условий положениях относительно поверхности почвы, включая горизонтальные, наклонные и вертикальные положения, и закрепленными, например, посредством дополнительно установленных опор, канатных конструкций и/или приспособлений с подъемными резервуарами и надувными формами, близлежащих строений, подручных средств и соответственно ориентированных складок местности, с помощью которых направляют потоки отраженных солнечных лучей под оптимальными углами в направлении входного проема внешнего концентратора солнечных лучей, в том числе в зимнее время, когда солнечная радиация на высоких широтах характеризуется значительно сниженной величиной, - дополнительные потоки солнечных лучей, отраженных снежным покровом с больших окружающих территорий, при этом на наружных поверхностях светонепроницаемого теплоизолирующего материала гелиопоглощающей камеры, в котором расположены встроенные концентраторы и проводники солнечных лучей, размещают их большие по площади основания, геометрические параметры и взаимное расположение которых выбирают таким образом, что близлежащие стороны смежных оснований отстоят друг от друга на минимальных расстояниях, определяемых технологическими условиями реализации и устойчивостью конструкции в эксплуатации, в то время как на внутренней поверхности ее светонепроницаемого теплоизолирующего материала располагают меньшие основания встроенных концентраторов и проводников солнечных лучей, площадь каждого из которых многократно меньше площади большего основания и определяет сечения концентрированных потоков солнечных лучей, входящих в гелиопоглощающую камеру, причем между близлежащими сторонами меньших оснований образуют расстояния, значительно превышающие длину их максимального поперечного сечения, благодаря чему дополнительно снижают тепловые потери гелиопоглощающей камеры, включая их лучевые компоненты, а между входящими в нее концентрированными потоками солнечных лучей располагают внутренние опорные конструкции последней и отделяют их от ее внутренней среды дополнительным теплоизолирующим слоем из материала с повышенной температурной устойчивостью, при этом созданную воздушную среду, в которой расположены названные опорные конструкции, отделенную дополнительным теплоизолирующим слоем, соединяют со средствами утилизации тепловых потерь гелиопоглощающей камеры, посредством которых нагреваемый ими воздух откачивают и применяют как теплоноситель различного назначения, причем для направления концентрированных потоков солнечных лучей, выходящих из встроенных концентраторов и проводников солнечных лучей и имеющих повышенные энергетические плотности относительно их значений в окружающей среде, создают внутренние лучеотводы, например, в виде пустотелых стеклянных трубок, снабженных лучеотражающими поверхностями, которые закрепляют посредством образованных проходных отверстий в дополнительном теплоизолирующем слое и которым придают форму, обеспечивающую на их выходе увеличение поперечного сечения каждого концентрированного потока солнечных лучей и направление его на фиксированные участки гелиопоглощающих и теплоаккумулирующих технологических материалов, в том числе, с применением промежуточных лучеотражающих и лучеэкранирующих поверхностей.

Такое техническое решение позволяет экономически эффективно снять традиционный конструктивно-технологический предел ограничения тепловых потерь из замкнутой внутренней среды тепловой камеры - гелиопоглощающей полости при одновременном сохранении, более того - увеличении площади светопроницаемой поверхности гелиопоглощающей полости (фиксированных размеров) и обеспечить не только сохранение количества поступающей в нее солнечной энергии при наращивании ее теплоизоляционных показателей, но и увеличение его за счет дополнительного, "принудительного" направления солнечных лучей внутрь гелиопоглощающей камеры из окружающего пространства, посредством применения пристроенного к ней внешнего концентратора солнечных лучей. Последний выполнен, преимущественно, из четырех граней, образующих совместно приближенную форму усеченной пустотелой пирамиды. Каждая из четырех граней в ней содержит поверхности, прокрытые лучеотражающим материалом, например алюминиевой фольгой, защищенной от атмосферного воздействия тонким слоем светопроницаемого материала. В настоящий период стоимость 1 м² светопроницаемого материала с односторонним алюминиевым (зеркальным) покрытием находится в пределах 0,3-0,7 доллара, а в случае организации крупномасштабного промышленного производства таких зеркальных поверхностей с защитной пленкой их стоимость не будет превышать 0,2-0,3 доллара за 1 м² при повышенном качестве.

У наружной поверхности гелиопоглощающей камеры эти грани сходятся между собой, образуя меньшее основание пирамидообразной фигуры как выходной проем внешнего концентратора солнечных лучей. В противоположную сторону от наружной поверхности гелиопоглощающей полости грани расходятся между собой, образуя в конце большее основание пирамидообразной фигуры как входной проем внешнего концентратора солнечных лучей. Поток солнечных лучей, входящий в последний, отражаясь от зеркальных поверхностей граней, выходит через меньшее основание его со значительно большей удельной энергией - энергетической мощностью.

Пирамидообразное определение формы внешнего концентратора солнечных лучей исходит из принципиального, лишь образного подобия, так как одни его грани, в силу тех или иных условий, могут быть длиннее, чем в точных контурах пирамиды, другие - короче; в реальных условиях в местах стыка смежных граней могут оказаться "щели", а не ребра пирамиды. Однако общее определение формы как "пирамидообразной" является справедливым для рассмотрения принципов работы концентратора солнечных лучей.

Для еще большего наращивания энергии солнечных лучей, направляемых в гелиопоглощающую полость, может быть применен последовательно и второй внешний концентратор солнечных лучей с большими входным и выходным проемами. Это реализовано в предложенном техническом решении в другом варианте - путем размещения в окружающем пространстве дополнительных лучеотражающих поверхностей, преимущественно плоских и более сложной формы, отраженные лучи от которых поступают во входную полость первого внешнего концентратора. Эти поверхности, будучи недорогими, могут иметь настолько крупные площади, что поток отраженных солнечных лучей через внешний концентратор их в гелиопоглощающую полость может достигать любых, наперед заданных, значений и определять повышение температуры в последней до величины, намного превышающей температуру кипения воды, например до 200-300°С. Посредством такой, уже высокопотенциальной, тепловой энергии предусматривается получение пара или паровоздушной смеси, со значительным их перегревом, чтобы с высоким КПД преобразовать их тепловую энергию в электрическую посредством применения паротурбоэлектроагрегата. Отработавшие в последнем пар или паро-воздушная смесь могут использоваться во вторичном контуре производства электрической энергии в рамках гелиоветроэнергетического преобразования, а затем уже направляться потребителям теплой воды и воздуха, в частности, в жилые дома и животноводческие фермы, теплицы, др. Дополнительным лучеотражающим поверхностям могут быть приданы более сложные формы, в том числе сферические.

Дополнительные лучеотражающие поверхности могут располагаться в бытовых и мобильных (передвижных, туристических) условиях с помощью простых опорных приспособлений, подручных средств - окружающих деревьев, жилых домов и других строений, складок местности. При этом их положение может периодически корректироваться в зависимости от положения солнечного диска на небосводе. Каждый квадратный метр подобной лучеотражающей поверхности может иметь в разработанных конструкциях стоимость в пределах 120-130 рублей, чем определяется уникальная экономическая эффективность предложенного способа. Лучеотражающие поверхности могут выполняться посредством весьма легких пластин небольшого размера, легко переносимых и транспортируемых, из пенистых и композитных материалов, а также посредством тканей и пленок, поверхность которых снабжается лучеотражающим материалом и которые при транспортировке (или в бытовых условиях) могут сворачиваться, снабжаться легкими, складывающимися опорными приспособлениями.

В промышленных вариантах таких термопреобразующих установок дополнительные лучеотражающие поверхности могут закрепляться посредством гибких материалов, закрепляемых с помощью канатов и удерживающих опор, с дистанционным, автоматическим или ручным управлением. При этом, в случае больших размеров и мощностей тепловых камер, гелиокотелен, последние могут выполняться в цилиндрической или тороидальной форме с шириной преимущественно 5-20 м, охватывая свободный объем пространства вокруг оси, в котором осуществляются последующие энергетические, гелиоветроэнергетические и термоаэродинамические процессы производства электрической энергии - в последующих энергетических контурах. В этом случае канатные трассы, на участках которых располагаются дополнительные лучеотражающие поверхности, могут по кругу, со значительным радиальным расстоянием, охватывать виртуальный цилиндрический периметр гелиокотельной - солнечного интесифицированного тепличного комплекса. При этом канатные трассы могут, синхронно с перемещением солнечного диска по небосводу, передвигаться, одновременно перемещая лучеотражающие поверхности. Если последние закреплены с помощью двух взаимодействующих канатных трасс - верхней и нижней - то положение одной из них, например приземной, может корректироваться простейшими механизмами в течение сезонных периодов, чтобы в соответствующем положении лучеотражающих поверхностей относительно гелиопоглощающей камеры определялся и их оптимальный угловой наклон не только в течение светового дня, но и в течение сезонных периодов. При повышении скорости ветра сверх допустимой гибкие лучеотражающие поверхности могут соответственно складироваться, прятаться. По указанным канатным трассам (или другим) - могут выдвигаться в соответствующий сектор окружающего пространства ураганно-защитные наклонные "стены".

Способ позволяет также применение нескольких концентрических канатных трасс, расположенных на различных по высоте уровнях и/или практически на одном уровне при размещении их на значительных (соответствующих) расстояниях друг от друга. Способ предусматривает возможность размещения лучеотражающих поверхностей в тех или иных формах на весьма значительных расстояниях от солнечного интенсифицированного тепличного комплекса, как это удобнее по хозяйственным и технико-экономическим интересам, так как энергетические потери солнечного луча при его прохождении в чистой воздушной среде многокилометровых расстояний ничтожны, а также использовать снежный покров для соответствующего направления отраженных от него солнечных лучей, причем как с южной, так и с северной сторон. В определенных случаях лучеотражающие поверхности могут размещаться с помощью подъемных резервуаров, заполненных легким газом и направляемых канатными натяжными устройствами.

Способ позволяет создавать гелиоэнергетические котельные в микрорайонах городов, на жилых, в том числе многоэтажных домах, располагая гелиопоглощающие и теплогенерирующие полости на их кровлях, с расположением внешних концентраторов солнечных лучей посредством этих же кровель и с размещением лучеотражающих поверхностей в соответствии с особенностями застройки жилищных массивов, в том числе стен противоположных домов, проезжих территорий и улиц. В большей части, например, Белоруссии 1000 м² таких площадей будет давать 100 кВт мощности тепловой энергии. Наращивание мощности солнечных интенсифицированных тепличных комплексов за счет дополнительной установки лучеотражающих поверхностей экономически (в 30-50 раз) выгоднее наращивания мощности ТЭЦ, АЭС, ГЭС в любой его форме. Это указывает на большие потенциальные возможности гелиоэнергетики. Например, в Республике Беларусь, где условия гелиоветроэнергетики наименее привлекательны в сравнении с любым регионом России (в связи с особыми природно-климатическими данными, весьма привлекательными в других аспектах), эти потенциальные преимущества выглядят следующим образом.

Осредненная по году мощность солнечной радиации на территории РБ составляет 0,13 кВт/м². В то же время стоимость создания лучеотражающей поверхности активной площадью 1000 м², совместно с опорами, удерживающими канатами и средствами их периодической переориентации составляет 4000 долларов США. Из этого следует, что приращение тепловой мощности гелиопреобразующей камеры в составе солнечного тепличного комплекса составляет, с учетом КПД, 4000 долларов за 100 кВт, то есть 40 долларов за 1 кВт. При этом удельная стоимость строительства (или расширения) ТЭЦ, работающей на природном газе, в РБ составляет величину около 500 долларов США за 1 кВт, то есть в 12,5 раза дороже. Но главное - устраняется необходимость в приобретении и сжигании природного газа. Сравнение, примерно, такого же порядка относится и к коммунальным котельным. Для достижения такого уникального результата в РБ, на ее территории можно осуществить строительство солнечных интенсифицированных тепличных комплексов, содержащих гелиопоглощающие камеры, внешние концентраторы солнечных лучей и весьма мощно развитые дополнительные лучеотражающие поверхности, согласно предложенному способу, по предполагаемому изобретению, и это освободит ее от внешних закупок энергоносителей для производства тепловой и электрической энергии.

На Украине, в Сибири, на Дальнем Востоке, на побережье северных рек и морей, в Африке, на Ближнем Востоке, Индии, Китае, Юго-Восточной Азии, в Южной Америке экономическая эффективность предложенного способа будет существенно более высокой.

За основу обеспечения высокой теплоизоляции гелиопоглощающей камеры в предложенном способе взято применение светонепроницаемого теплоизолирующего материала. Его толщина и теплоизоляционные свойства выбираются только по условиям качества теплоизоляции, то есть без конфликтной увязки с необходимостью выполнения возможно больших светопроницаемых участков в стенках и потолке гелиопоглощающей камеры. Светопроницаемость достигается размещением последних в толстом светопроницаемом, базовом теплоизолирующем материале (стенок и потолка) тонкостенных геометрических форм в виде четырехгранных усеченных пирамид и /или усеченных конусов, располагаемых вершинами внутрь гелиопоглощающей полости. К примеру, если в промышленной гелиокотельной выбрана толщина стенок и потолков размером 400 мм, то усеченная пирамида-световод, поверхность которой покрыта лучеотражающим материалом, имея входное основание, например, 150×150 мм², может иметь выходное основание (внутри) 30×30 мм², что по площади меньше первого в 25 раз. Это означает, что лучевые потери внутреннего тепла также снижаются, как минимум, в 25 раз. Если же строительные блоки толщиной 400 мм выполнены из нескольких параллельных составных модулей и между ними образованы воздушные зазоры, то последние используются для увеличения качества теплоизоляции, в том числе, через утилизацию тепловых потерь. Например, если в каждом таком модуле строительного блока размещен свой участок усеченной пирамиды-световода, и основания каждой такой пирамиды (или каждого участка всей полной пирамиды) закрыты тонкими слоями светопроницаемого теплоизолирующего материала, то воздушная среда, образованная между модулями строительных блоков, в последовательном порядке может прокачиваться через внутреннюю среду гелиопоглощающей полости. Воздушная среда из последней под давлением, порциями впрыскивается вместе с водой в испарительные полости, размещенные в гелиотермопреобразующем теплоаккумулирующем материале. Образовавшаяся паровоздушная смесь направляется в паровую турбину. Таким образом тепловая энергия, с применением средств ее утилизации, вообще практически не теряется бесполезно из гелиопоглощающей полости, а ее КПД приближается к необычно высокой величине - более 95-97%. Воздух с утилизируемой тепловой энергией прокачивается из слоя в слой вдоль наружной поверхности указанных геометрических форм, охлаждая их и защищая светопроницаемые основания участков пирамид-световодов от запыления.

Пучки концентрированного потока солнечных лучей, входящие во внутреннюю среду гелиопоглощающей полости, имеют малые поперечные сечения и значительные расстояния между собой. Это позволяет создать прочный внутренний несущий каркас для стенок и потолка гелиопоглощающей полости, располагаемый между этими пучками, не уменьшая и не перекрывая для этих целей наружную светопроницаемую поверхность, которая составлена из лучепроводящих квадратов размером, например, 150×150 мм², располагаемых своими сторонами вплотную друг к другу.

Так как во внутренней воздушной среде гелиопоглощающей полости проектно может предусматриваться и высокая температура (100°С и более), что определяется производительностью прокачки воздуха, то внутренний несущий каркас отгораживается от этой среды температуроустойчивым теплоизолирующим материалом, например плитами из пенобетона. В таком случае несущий каркас располагается в воздушном слое, который непрерывно освежается и не имеет высокой температуры. Выходные каналы пучков концентрированного потока солнечных лучей оптически совмещаются со вторыми внутренними световодами, которые специально устанавливаются, например, в виде стеклянных трубок соответствующих поперечных сечений, боковые поверхности которых покрыты зеркальным лучеотражающим материалом. Эти внутренние световоды или лучеотводы закреплены в проходных проемах, образованных в дополнительном теплоизолирующем слое, и на втором конце выполнены в форме, расширяющей и направляющей лучевой пучок (по координатам) в соответствующие места гелиопоглощающей полости, в том числе на соответствующие лучеотражающие поверхности, которые направляют лучи непосредственно в зоны расположения высокотемпературного гелиотермопреобразующего и теплоаккумулирующего технологического материала (например, стеарина с примесями солей щелочных металлов и других веществ), имеющего высокую теплоемкость при фазовом переходе из твердого состояния в расплавленное - жидкое и наоборот, а также повышенную, выше 100°С, температуру плавления.

В комбинации с лучеотражающими поверхностями, в вариантах проектных режимов с высокими температурами во внутренней воздушной среде гелиопоглощающей камеры, применяются и лучеэкранирующие поверхности, снижающие или ограждающие возвратное попадание инфракрасной лучевой компоненты тепловой энергии в выходные проемы пирамидообразных (конусообразных, комбинированных) встроенных концентраторов и проводников солнечных лучей. Одной из таких поверхностей является темная металлическая поверхность, накрывающая расплавленный технологический материал, содержащая тепловые радиаторы, погруженные в него. Эта поверхность может быть тонкой, гофрированной, получаемой посредством штамповки, и заполненной сверху сыпучим гелиопоглощающим и высокотеплопроводным материалом.

Для наиболее эффективного использования встроенных концентраторов и проводников солнечных лучей необходимо обеспечивать поступление в них солнечных лучей из окружающего пространства под минимальными углами относительно их осей. Это обусловит минимальное число отражений солнечных лучей от их лучеотражающих поверхностей и предельное снижение энергетических потерь в них через поглощение. Кроме того, КПД пирамидообразных встроенных концентраторов и проводников солнечных лучей увеличивается, если внутри их образуют, по меньшей мере, по одной дополнительной лучеотражающей грани, которая проходит через оси концентраторов или параллельно осям. Простейшим вариантом, улучшающим эффективность встроенных концентраторов и проводников солнечных лучей, является встройка в них двух лучеотражающих поверхностей, расположенных крестообразно, с одновременным увеличением стороны квадрата их входных проемов.

В дополнение к этому, внешний концентратор солнечных лучей выполняется также в форме, близкой к пирамидообразной, с близкими к трапецеобразным гранями, которые не соединены механически между собой, и поэтому можно менять их взаимное расположение. В этом смысле нижняя грань в период низкого положения солнечного диска поворачивается периферийной стороной вниз, например, под углом 30°.

Верхняя грань пирамидообразного внешнего концентратора солнечных лучей имеет вид козырька, и ее в период нахождения солнечного диска в области зенита, а также в других определенных пол