Гелиотеплопреобразователь с текучим теплоносителем для гелиотеплоэлектростанций

Гелиотеплопреобразователь с текучим теплоносителем для гелиотеплоэлектростанций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к гелиоэнергетическим комплексам, преобразующим солнечные лучи в тепловую энергию, аккумулирующим ее и распределяющим по объектам потребления с целью производства товарной тепловой и электрической энергии.

В основе предлагаемого изобретения находится создание таких конструкций гелиотеплопреобразователей, в которых применяются темные поверхности, поглощающие солнечные лучи, транспортируемые теплоносители в виде воздуха, специальных газов или жидкостей с повышенной теплоемкостью и теплопроводностью, переносящих тепловую энергию солнечной радиации в теплоаккумуляторы, содержащие теплонакопители - теплоаккумулирующие материалы в виде сыпучих веществ (например, щебня и песка), жидких сред (например, воды, минеральных масел, расплавленных парафинов, кремнийорганических соединений) или их смесей и снабженные средствами регулирования давления и скорости текучего теплоносителя в них. При этом теплоаккумуляторы являются теплоизолированными накопителями и источниками тепловой энергии заданной мощности на заданный, часто длительный период, и они обеспечивают тепловой энергией технологические средства гелиотеплоэлектростанций для выработки товарной тепловой и электрической энергии.

Известны технические решения в этой области, среди которых наиболее близкими для промышленной реализации, по мнению авторов, в результате изучения патентной и научно-технической информации, являются следующие.

Устройство, созданное патентом РФ №2200915 «Способ создания мощных гелиоэнергоустановок» (F24J 2/42, опубл. 20.03.2003 г.), содержит теплоаккумулирующую емкость, погруженную в водную среду водоема, заполненную водой как теплоаккумулирующим материалом и ограниченную по периметру посредством стенок и днища, изготовленных с помощью полимерной пленки, закрепленной на гибком проволочном каркасе, и теплоизолированную от окружающей среды светопроницаемым куполом. Над открытой поверхностью теплоаккумулирующей емкости под светопроницаемым теплоизолирующим куполом размещена платформа, изготовленная из гибкого проволочного каркаса, заполненного воздухопроницаемым гелиопоглощающим материалом, в частности, металлическими плитками со сквозными отверстиями. В этой гелиотеплопреобразующей конструкции воздухопоток из внешней среды в качестве транспортируемого теплоносителя проходит над теплоаккумулирующей водной средой, нагреваемой солнечными лучами через светопроницаемое покрытие, и далее проходит снизу вверх через указанную гелиопоглощающую воздухопроницаемую платформу, в которой дополнительно нагревается энергией солнечной радиации, и направляется к средствам съема и преобразования тепловой энергии гелиотеплоэлектростанций, в том числе на вход ветротурбоэлектроагрегата, снабженного управляемой тяговой трубой. Данное устройство является реализуемым в промышленных масштабах и может обеспечить выработку электроэнергии значительной мощности. Однако, в данном устройстве конструкция гелиопреобразующей его части требует улучшения, в первую очередь, сокращения длины траектории движения теплоносителя и повышения его температуры. Наиболее существенным недостатком его является однократное прохождение воздуха как теплоносителя над теплоаккумулирующей емкостью с водной поверхностью и через гелиопоглощающую воздухопроницаемую платформу, под светопроницаемым куполом, для преодоления чего требуется создание циркуляционных каналов теплоносителя. Поэтому в известной конструкции для получения заданной мощности гелиоэнергоустановки требуется увеличение поверхностей теплоаккумулирующей емкости и воздухопроницаемой платформы, и следовательно, удельной стоимости гелиотеплопреобразователя относительно целесообразного уровня для таких гелиоэнергетических объектов. Требуется также более качественное теплоизолирующее покрытие теплоаккумулирующей емкости.

Устройство, созданное патентом РФ №2199023 «Ветроэнергетический комплекс» (F03D 9/00, F24J 2/42, опубл. 20.02.2003 г.), содержит теплоаккумулирующую емкость с использованием щебня как теплоаккумулирующего материала, накрытого светопроницаемым теплоизолирующим материалом, поверхность которого под светопроницаемым куполом вбирает в себя тепловую энергию солнечных лучей. Воздух как теплоноситель проходит из окружающей среды снизу через полости, пустоты между камнями горячего щебня и, нагреваясь, поступает в зону тыльной стороны ветроколеса и ускоряет его вращение. Под щебнем размещено воздухопроницаемое несущее основание.

В данном случае имеет место тот же главный недостаток, что и в первом случае, - однократное прохождение теплоносителя через теплоаккумулирующую емкость. Как и в первом случае, необходимо в данной установке применение циркуляционных каналов теплоносителя. Положительным фактором является прохождение воздуха как теплоносителя через толстый слой щебня, имеющий высокую (заданную) суммарную теплоемкость и низкую удельную стоимость, что позволяет использовать его как наполнитель теплоаккумулирующей емкости с заполнением свободных полостей в нем газовым или жидкостным теплоносителем.

Оба приведенных устройства содержат базовые элементы технического решения, которое является основой для создания более совершенного гелиотеплопреобразующего устройства и целью настоящего предлагаемого изобретения.

Задачей последнего является разработка такой конструкции теплоаккумулирующей емкости в совокупности с теплоаккумулирующим материалом и теплоносителем, такой траектории движения транспортируемого теплоносителя и такого конструктивного совмещения гелиопоглощающей поверхности с этой траекторией и светопроницаемыми теплоизолирующими поверхностями, чтобы объемы и расстояния перемещения теплоносителя были минимизированы, теплопотери в системе значительно снижены, а удельная себестоимость гелиотеплопреобразователя на созданной конструктивной основе получила бы перспективу устойчивого снижения до величины удельной себестоимости котлов ТЭЦ и даже ниже, несмотря на применение в качестве первичного источника тепловой энергии низкопотенциальной солнечной энергии.

Технический результат настоящего решения, согласно предлагаемому изобретению, заключается в том, что, в отличие от указанного прототипа, применены днище и боковые поверхности - стены теплоаккумулирующей емкости из жесткого пенистого материала, например газобетона, пенобетона или пеностекла, с высоким содержанием теплоизолирующих пузырьков в нем, так что его удельные вес и себестоимость являются низкими при весьма малой теплопроводности. При этом днище из пенистого теплоизолирующего материала располагается на ровном несущем основании, например на грунтовом со щебеночной и песчаной подготовкой, так чтобы его вертикальная нагрузка на сжатие была равномерной. Стены теплоаккумулирующей емкости, образующие ее боковой периметр, выполнены из плит пенистого материала, закрепленных к специально созданной ажурной опорной конструкции, отделяющей их от внешней среды (грунтовой, воздушной или водной), содержащей в ее свободной внутренней полости теплоизолирующую текучую среду, подключенную к системе утилизации (полезного использования) тепловых потерь, которые поступают в нее из внутренней полости теплоаккумулирующей емкости. Кроме того, последняя снабжена также верхним теплоизолирующим покрытием, которое выполнено с применением нижнего и верхнего слоев жесткого пенистого материала, а между ними размещен промежуточный слой из гибкого или сыпучего воздухонасыщенного материала с особо высокими теплоизоляционными свойствами посредством вертикальных удерживающих перегородок.

Основной опорной базой верхнего теплоизолирующего покрытия теплоаккумулирующей емкости является сам теплоаккумулирующий материал и текучий теплоноситель, размещенные в теплоаккумулирующей емкости, причем давление в последнем задается и стабилизируется автоматическими средствами, что значительно удешевляет конструкцию. Стены теплоаккумулирующей емкости удерживаются под давлением ее внутренней среды, указанной ажурной несущей конструкцией, а кроме того - специально установленными предварительно напряженными конструкциями из труб, канатов или балок прямоугольных сечений, закрепленных к ажурным несущим конструкциям, между их противоположными сторонами.

Таким образом, в отличие от указанного прототипа теплоаккумулирующая емкость выполнена в оригинальной конструкции, обеспечивающей высокий уровень теплоизоляции, теплоутилизацию тепловых потерь, а также ее устойчивость и долговечность.

Гелиотеплогенерирующая конструкция в данном техническом решении также содержит значительную модернизацию устройств по вышеуказанным патентам в виде создания их высокоэффективного технологического аналога. Она выполнена в виде пустотелого короба с гелиопоглощающими верхним или нижним основаниями, посредством чего транспортируемый (прокачиваемый) теплоноситель нагревается солнечными лучами в солнечный период времени и уносит тепловую энергию во внутреннюю среду теплоаккумулирующей емкости, непрерывно циркулируя между ними, для чего содержатся соответствующие средства для обеспечения циркуляции (кругооборота) теплоносителя. Эти средства - воздухокомпрессоры, вентиляторы или гидронасосы с соответствующей аппаратурой и трубопроводами. При этом применены короткие теплоизолированные трубопроводы в циркуляционных каналах, вследствие чего температура нагрева теплоносителя на входе в теплоаккумулирующую емкость определяется, главным образом, допустимыми физико-химическими характеристиками теплоносителя и может достигать или превышать 100°С, а в специальных случаях - достигать 200 и более °С. При этом, вместо массива мелких сквозных каналов для прохождения воздуха как теплоносителя в гелиопоглощающей платформе прототипной конструкции, в новом техническом решении применены соответственно расположенные сквозные отверстия в верхнем покрытии теплоаккумулирующей емкости, заделанные трубопроводами, и применены трубопроводы, подключенные к циркуляционному каналу, что представляет собой также высокоэффективный технологический аналог прототипной конструкции.

Для снижения теплопотерь в окружающую среду от указанных гелиопоглощающих коробов, над последними, согласно предлагаемому изобретению, размещены вторые - верхние короба, вместо куполов в прототипных конструкциях, выполненные в виде светопроницаемых теплоизолирующих конструкций с замкнутой теплоизолирующей воздушной (или специальной газовой) средой, которая подключается периодически, через временные интервалы, или с регулированием скорости непрерывного протока текучей среды - преимущественно воздуха, в соответствии с интенсивностью теплопотерь, к дополнительным средствам утилизации теплопотерь. В составе гелиотеплопреобразователя применены также технологические проходы и проезды, а поверхности технологических проходов теплоизолированы боковыми сторонами пирамидообразных гелиоконцентраторов, расположенных над указанными коробами, причем теплоаккумулирующие емкости термодинамически соединены с соответствующими потребителями тепловой энергии. Все это обеспечивает решение главной задачи - значительное повышение КПД гелиотеплопреобразователя, температуры в теплоаккумулирующем материале и запаса тепловой энергии впрок.

Частными техническими результатами предлагаемого изобретения являются резко сниженная удельная себестоимость гелиотеплопреобразователя, позволяющая осуществлять массовое строительство гелиотеплоэлектростанций, возможность культивирования растительных насаждений на отведенной для энергетического производства территории, надежность и долговечность работы энергетического комплекса и ряд других.

Указанный технический результат, с учетом вышеизложенного, при осуществлении предлагаемого изобретения достигается тем, что относительно известного устройства, включающего теплоаккумулирующую емкость, заполненную преимущественно сыпучим теплоаккумулирующим материалом, преимущественно щебнем, и текучим транспортируемым теплоносителем, в частности газовой средой, например воздухом, или жидкой средой, например водой, причем она выполнена с помощью теплоизолирующих днища и стенок, а также верхнего теплоизолирующего покрытия в виде воздухопроницаемой гелиопоглощающей платформы с применением на ней металлических пластин или листов темного цвета со сквозными отверстиями в них, соединяющими их поверхности с внутренней средой теплоаккумулирующей емкости, воздушную полость, размещенную над последними, внешний периметр которой ограничен закрепленной над ней светопроницаемой теплоизолирующей поверхностью, циркуляционный канал с применением агрегатов, транспортирующих жидкие и/или газообразные материалы, посредством которого внутренняя среда теплоаккумулирующей емкости соединена с указанной воздушной полостью, за счет чего создан теплонакопительный термодинамический контур с текучим теплоносителем, и второй циркуляционный канал, соединяющий при помощи термодинамических средств внутреннюю полость теплоаккумулирующей емкости со средствами съема и преобразования тепловой энергии, включенными в состав технологического оборудования гелиотеплоэлектростанции, за счет чего создан теплосъемный термодинамический канал, передающий тепловую энергию по ее технологическому назначению, имеются отличия в том, что верхнее покрытие теплоаккумулирующей емкости выполнено посредством конструктивного совмещения жесткого теплоизолирующего материала, как несущей подложки, твердого пенистого материала и/или легкого воздухонасыщенного наполнителя с повышенными теплоизоляционными свойствами, размещено на теплоаккумулирующем материале как на основной опорной базе и снабжено расчетным количеством и технологически заданным расположением названных сквозных отверстий, с трубными вставками в них, и, по меньшей мере, над частью его наружной поверхности установлены пустотелые гелиопоглощающие короба, основания каждого из которых изготовлены из темного теплопроводного материала и/или светопроницаемого теплоизолирующего материала в сочетании с темными поверхностями нижних оснований и герметично накрыты светопроницаемыми теплоизолирующими конструкциями в виде светопроницаемых теплоизолирующих вторых - верхних коробов, создающих замкнутую теплоизолирующую воздушную среду над ними, при этом данные короба выполнены вытянутыми в длину, преимущественно, с севера на юг, их поперечные боковые стороны содержат проходные проемы и средства соединения их между собой, за счет чего они состыкованы в длину в транспортабельные группы, подключенные к внутренней среде теплоаккумулирующей емкости по теплонакопительным циркуляционным каналам, а замкнутая теплоизолирующая воздушная среда, расположенная в светопроницаемых теплоизолирующих верхних коробах и их групповых соединениях, подключена как средство утилизации теплопотерь к теплоаккумулирующей емкости и/или к указанному технологическому оборудованию гелиотеплоэлектростанции с помощью дополнительных теплоизолированных воздухопроводов, при этом теплоаккумулирующая емкость, которая, в свою очередь, вытянута в длину преимущественно с запада на восток, снабжена предохранительными средствами защиты от избыточного колебания давления и измерителями температуры ее внутренней среды, а между смежными гелиопоглощающими коробами на внешней поверхности теплоизолирующего верхнего покрытия теплоаккумулирующей емкости образованы технологические проходы, примененные одновременно для возделывания культивируемых растений, причем внутренняя среда последней связана термодинамическими средствами, по меньшей мере, с одним тепловым преобразователем, который своим горячим теплоотводом присоединен при помощи теплопередающих средств к названным средствам съема и преобразования тепловой энергии гелиотеплоэлектростанции, при этом названная внутренняя среда теплоаккумулирующей емкости термодинамически связана также с электротермическим преобразователем, подключенным к источнику электрической энергии гелиотеплоэлектростанции.

Отличие состоит также в том, что на поверхности почвы или над ней с помощью теплоизолирующих подложек размещены, преимущественно параллельно теплоаккумулирующей емкости, дополнительные гелиопоглощающие короба, накрытые светопроницаемыми теплоизолирующими верхними коробами в качестве средства утилизации тепловых потерь, снабженные технологическими проходами между ними, при этом данные короба размещены в параллельные ряды, вытянутые в длину, а теплоаккумулирующая емкость и параллельные ей ряды дополнительных гелиопоглощающих коробов снабжены технологическими проездами между ними, которые применены одновременно для выращивания овощей, ягод и других культивируемых растений, в частности, в посадочных емкостях, расположенных на технологически определенной высоте над уровнем почвы, и для размещения сооружений двойного назначения - энергетического и хозяйственно-экономического, с применением их наружных поверхностей для установки лучеотражающих конструкций и закрепленных к поверхностям этих сооружений подобных гелиопоглощающих коробов, включенных в названные циркуляционные каналы с текучим теплоносителем, а их внутренних пространств - для размещения преимущественно теплогенерирующих технологических процессов.

Отличие и в том, что параллельно по отношению к названной теплоаккумулирующей емкости размещены подобные теплоаккумулирующие емкости с расположенными над ними гелиопоглощающими коробами в аналогичных конструкциях и созданными между ними технологическими проходами и проездами, при этом теплоаккумулирующие емкости и гелиопоглощающие короба включены в соответствующие системы циркуляционных каналов посредством теплоизолированных воздухопроводов и/или водопроводов.

Отличие также в том, что днище и стенки теплоаккумулирующих емкостей выполнены с применением пенистого жесткого теплоизолирующего материала, установлены, по меньшей мере частично, посредством котлованов, отрытых в земле, снабжены гидроизоляцией и закреплены по периметру посредством ажурных воздухопроницаемых несущих конструкций, закрытых от внешней среды теплоизолирующим влаго-ветроустойчивым материалом, а созданные с помощью этого свободные теплоизолированные полости заполнены теплоутилизирующей текучей средой, которая подключена к средствам съема и преобразования тепловой энергии, включенным в состав технологического оборудования гелиотеплоэлектростанции, при этом верхние теплоизолирующие покрытия теплоаккумулирующих емкостей как кровли размещены на конструктивно заданной высоте относительно уровня почвы, а гелиопоглощающие короба снабжены гелиоконцентраторами, выполненными в виде лучеотражающих поверхностей.

Отличие в том, что в нем в качестве текучего теплоносителя применено жидкое вещество, а гелиопоглощающие короба выполнены с повышенным давлением в нем посредством применения темных металлических плоских трубопроводов, снабженных разъемными гидравлическими соединениями на торцах, причем в качестве теплоаккумулирующего материала в теплоаккумулирующей емкости применены сыпучий материал и/или аналогичная теплоносителю жидкость.

Отличие в том, что верхние основания гелиопоглощающих коробов выполнены посредством высокотемпературного стекла и/или его технического аналога, их боковые стороны изготовлены как гелиопоглощающие и гелиоотражающие из прочного теплоизолирующего материала, а нижние основания выполнены также из теплоизолирующего материала с очернением и гидроизоляцией в качестве днищ гелиопоглощающих коробов, и последние состыкованы между собой в длину, чем создана плоская, вытянутая в длину преимущественно с севера на юг, теплонакопительная светопроницаемая полость, при этом над последней герметично установлена вторая светопроницаемая теплоизолирующая полость, внутренняя воздушная среда которой подключена к средствам утилизации тепловых потерь, поступающих в последнюю.

Отличие в том, что боковые стороны и основания гелиопоглощающих и расположенных над ними светопроницаемых теплоизолирующих коробов выполнены в условиях высокопроизводительного заводского производства как единые удлиненные, неразъемные конструкции фиксированной транспортабельной длины, снабженные средствами для последующего герметичного соединения их между собой и с магистральными трубопроводами, за счет чего данные короба образуют типовые сборочные единицы, включающие одну входную и одну выходную торцевые стороны, при этом данные типовые сборочные единицы устанавливаются на верхнем теплоизолирующем покрытии теплоаккумулирующей емкости и/или над ним на технологически заданной высоте.

Отличие и в том, что с внутренней средой теплоаккумулирующей емкости с помощью термодинамических средств связан второй трубный коллектор из теплопроводного материала, подключенный своим входом к источнику жидкого рабочего тела с пониженной точкой кипения, а своим выходом - посредством паропровода к паровой турбине как к одному из названных средств съема и преобразования тепловой энергии теплоаккумулирующей емкости.

Отличие также в том, что теплоутилизирующая среда, созданная с помощью ажурных воздухопроницаемых несущих конструкций по периметру теплоаккумулирующей емкости, связана с помощью термодинамических средств с тепловым насосом и/или тепловым трансформатором, подключенным выходной стороной к средствам съема и преобразования тепловой энергии, входящим в состав технологического оборудования гелиотеплоэлектростанции.

Отличие еще и в том, что при наличии значительных свободных водных пространств, морских акваторий, его теплоаккумулирующая емкость размещена в водной среде автономно и/или совместно с комплексом оборудования гелиотеплоэлектростанции.

Дальнейшие пояснения по сути предлагаемого изобретения будут даны на основе Фиг.1-5, посредством которых представлен один из вариантов его реализации.

На Фиг.1 дан пример принципиальной схемы конструкции гелиотеплопреобразователя.

На Фиг.2 показан вариант конструкции гелиопоглощающих коробов и утилизации тепловых потерь.

На Фиг.3 дан вариант расположения оборудования гелиотеплопреобразователя в плане.

На фиг.4 приведен пример принципиальной схемы конструкции и размещения гелиоконцентраторов с атмосферной защитой.

На Фиг.5 показан пример кинематической схемы поворота подложки гелиопоглощающего короба и светопроницаемого теплоизолирующего короба.

Гелиотеплопреобразователь, согласно предлагаемому изобретению, включает в себя теплоаккумулирующую емкость 1, внутренняя среда которой содержит в качестве теплоаккумулирующего материала щебень 2 и воздушный теплоноситель 3, заполняющий свободные полости между камнями щебня, гелиопоглощающий короб 4 с движущейся воздушной средой 3 как теплоносителем в его внутренней полости, охваченной гелиопоглощающим теплопроводным материалом его верхнего основания 5 и боковых сторон 6, в данном случае - темным металлом, и циркуляционный теплонакопительный канал, состоящий из всасывающего трубопровода-воздухопровода и воздушного компрессора 7, показанных на Фиг.1 под одним номером как единая конструкция, предельное избыточное давление воздуха на выходе которого не превышает 3 атм и, преимущественно, составляет 0,05-0,2 атм, внутренней полости гелиопоглощающего короба 4, сквозных отверстий 8 и внутренней воздушной среды теплоаккумулирующей емкости 1 (Фиг.1), через которую проходят воздушные потоки 3 (показаны стрелками). Возможны исполнения гелиотеплопреобразователя, в котором в качестве теплоаккумулирующего материала применено жидкое вещество, например вода, расплавленный парафин, глицерин, тосол, кремнийорганические соединения или другое. Эти вещества могут быть применены при этом также в качестве текучего теплоносителя. Кроме того, такой текучий теплоноситель может быть применен во взаимодействии с сыпучим теплоаккумулирующим материалом.

В данном конкретном примере реализации стенки и днище теплоаккумулирующей емкости 1 выполнены из внутреннего 9 и внешнего 10 слоев пенобетона, разделенных опорными вставками 11. Воздушный зазор 12 между указанными слоями выполняет функции дополнительной весьма значительной теплоизоляции. При этом, если температура воздуха в верхней части воздушного зазора 12 достигает определенного предельного уровня, фиксируемого датчиком температуры 13, включаются пневмоклапан 14 и вспомогательный воздушный компрессор 15, благодаря чему необходимый объем горячего воздуха направляется к средствам 16 съема и преобразования тепловой энергии гелиотеплоэлектростанции, в частности, к технологическому оборудованию, воздействующему на центральный энергетический воздухопоток последней.

Одновременно с этим датчик давления 17 и другой вспомогательный воздушный компрессор 18 с обратным клапаном 19 восстанавливают давление воздуха в воздушном зазоре до заданного значения, которое может превышать давление воздуха 3 во внутренней среде теплоаккумулирующей емкости 1. Предельно допустимое давление воздуха в воздушном зазоре 12 ограничивается предохранительным воздушным клапаном 20, и его величина соответствует прочностным характеристикам теплоизоляционного материала и конструктивным параметрам стенок и днища теплоаккумулирующей емкости. Последние покрыты гидроизоляцией, которая на иллюстрациях не показана, а к воздушному зазору 12 подключена водяная помпа 21, периодически откачивающая накапливающийся в нем водный конденсат, который возникает в результате охлаждающего действия почвы 22 (условно охвачена кривой линией). В последней отрыт котлован для размещения теплоаккумулирующей емкости 1, верхнее теплоизолирующее покрытие 23 которой находится на некоторой, конструктивно заданной, высоте над верхним уровнем 24 почвы 22, удобной для технологического обеспечения и технического обслуживания гелиотермопреобразователя, а также с учетом геологических характеристик почвы.

В более практичном варианте исполнения теплоаккумулирующей емкости вместо опорных вставок 11 используются ажурные несущие конструкции из бетонных, пенобетонных или из другого материала стоек и балок, к которым с внутренней стороны крепятся теплоизолирующие гидроизолированные панели пенистого материала, а с наружной стороны - гидроизолирующие и теплоизолирующие пластины, пленочные материалы, которые воспринимают на себя внешнюю грунтовую или ветровую (над поверхностью грунта) нагрузку. Внутренняя полость между наружной и внутренней теплогидроизолирующими поверхностями, в которой размещены ажурные несущие конструкции, может быть заполнена вместо воздушной среды любым другим текучим материалом, например, водой. Теплоизолирующий материал во внутренней полости 12 воспринимает тепловые потери от теплоаккумулирующего материала, которые во всех исполнениях устройства адсорбируются тепловым насосом или другим тепловым (температурным) преобразователем из состава средств 16, входящих в состав гелиотеплоэлектростанции. Таким образом реализуется один из каналов утилизации теплопотерь посредством внутренней полости 12 - один из теплоутилизирующих циркуляционных каналов. Кроме того, с целью снижения стоимости устройства, опорные вставки 11 или ажурные несущие конструкции между внутренними 9 и наружными 10 теплоизолирующими слоями днища, преимущественно, не устанавливаются. Однослойное гидроизолированное днище выполняется, как правило, из более толстого слоя пенистого материала, выдерживающего удельную нагрузку на сжатие не менее 5 атм. Составное (многослойное) теплоизолирующее верхнее покрытие 23 теплоаккумулирующей емкости устанавливается, как на основную несущую базу, на теплоаккумулирующий материал (в том числе с жидкой средой) посредством эластичных прокладок (не показаны на Фиг.1), обеспечивающих сейсмоустойчивость конструкции. При этом отверстия 8 снабжаются трубопроводами по всей их длине, с герметизацией.

В других вариантах исполнения теплоаккумулирующей емкости 1 вместо пенобетона может быть применено пеностекло, пенопласт или другие, непрерывно совершенствующиеся, теплоизоляционные материалы, а наружный слой 10 теплоизоляции может быть заменен упрочняющим слоем, исключающим осыпание почвы 22 в воздушном зазоре 12.

Внутренняя полость теплоаккумулирующей емкости 1, в свою очередь, оснащена средствами стабилизации давления воздуха 3 в соответствии с заданной величиной. Для этого установлен датчик давления 25 и управляемый выпускной пневмоклапан 26 с обратным клапаном 27. С другой стороны теплоаккумулирующей емкости 1 установлен вспомогательный подающий воздухокомпрессор 28 с обратным клапаном 29, который может быть заменен воздухомагистралью (показана пунктиром) с рядом резервных каналов, датчиков давления 30 и предохранительных воздушных клапанов 31.

Верхнее теплоизолирующие покрытие 23 теплоаккумулирующей емкости 1 изготовлено из жесткого теплоизоляционного пенистого материала. В других вариантах оно может быть изготовлено из пенобетона с внутренними слоями теплоизолирующего материала, из полистирола, с внутренним наполнением, например, воздухонасыщенной крошкой.

Указанное верхнее теплоизолирующее покрытие, выполненное, преимущественно, из строительных блоков наподобие известных панелей потолочных перекрытий, расположено на поверхности щебня 2 как на основной опорной базе (это позволяет усилить теплоизолирующие свойства его за счет частичного снижения прочности), который одновременно является и теплоаккумулирующим материалом, с необходимым выравниванием уровня его поверхности за счет подсыпки тонкого слоя мелкого щебня и крупного песка. Если в теплоаккумулирующей емкости 1 использован другой теплоаккумулирующий материал, в частности вода, то и в этом случае он (она) является основной опорной базой для верхнего покрытия 23 (с соответствующей гидроизоляцией), с устройством вспомогательных локальных опорных участков (например, посредством трубных конструкций), закрепленных на площади днища теплоаккумулирующей емкости, и с созданием в процессе эксплуатации небольшого избыточного давления, определяющего величину равномерного подъемного усилия (на такой своеобразный потолок). Возможны конструкции и в этом случае без применения вспомогательных опорных стоек.

На наружной поверхности верхнего покрытия 23 теплоаккумулирующей емкости 1 установлен ряд гелиопоглощающих коробов с промежутками между ними - технологическими проходами. В рассматриваемом варианте гелиотеплопреобразователя по Фиг.1, гелиопоглощающий короб 4 (каждый из них) выполнен из темного металлического листа путем формирования его верхнего основания 5, боковых сторон 6 и отбортовок - горизонтальных полок для их герметичного закрепления к верхнему покрытию 23. Солнечные лучи 32 в дневное время поступают на наружные поверхности 5, 6 гелиопоглощающего короба и преобразуются на них в тепловую энергию, за счет чего воздухопоток 3 в его внутренней полости нагревается и уносит ее основную часть во внутреннюю среду теплоаккумулирующей емкости 1 (скорость воздухопотока 3 регулируется в зависимости от интенсивности солнечной радиации). Другая часть тепловой энергии теряется в окружающую среду. С целью уменьшения теплопотерь гелиопоглощающий короб 4 охвачен светопроницаемой теплоизолирующей конструкцией - вторым коробом 33, содержащим светопроницаемое верхнее основание 34, выполненное, например, из тонкого листового стекла, боковые стороны 35, также выполненные, в частности, из гелиопоглощающего или лучеотражающего материала, и аналогичные горизонтальные отбортовки, предназначенные для совместного закрепления с гелиопоглощающим коробом 4 к верхнему покрытию 23 теплоаккумулирующей емкости 1. В других исполнениях гелиотеплопреобразователя гелиопоглощающие короба могут размещаться на специальной конструкции над верхним теплоизолирующим покрытием теплоаккумулирующей емкости на определенной высоте, в результате чего создаются дополнительные посадочные площади для возделывания растений. Светопроницаемое теплоизолирующее основание 34 и боковые стороны 35 создают над гелиопоглощающим коробом 4 теплоизолирующую воздушную среду 3, которая существенно снижает теплопотери последнего. Однако, ввиду плоской конструкции светопроницаемого короба 33 с доминирующим размером верхнего основания 34, указанные теплопотери остаются все же весьма значительными, как в известных инженерных конструкциях водных гелионагревателей. С целью их дополнительного существенного сокращения его воздушная теплоизолирующая среда 3 прокачивается, согласно предлагаемому изобретению, по второму, воздушному, циркуляционному каналу, утилизирующему тепловые потери, во внутреннюю воздушную среду теплоаккумулирующей емкости 1. Данный циркуляционный теплоутилизирующий канал включает в себя внутреннюю теплоизолирующую и теплопоглощающую воздушную среду светопроницаемого короба 33, воздухопроводы 36, воздушный компрессор или вытяжной вентилятор 37, воздухопровод 38 с его распределительным окончанием во внутренней среде теплоаккумулирующей емкости, саму названную воздушную среду 3 в ней и воздухопровод 39, подключенный к внутренней полости светопроницаемого короба 33 и замыкающий кругооборот воздухопотока - воздушный теплоутилизирующий циркуляционный канал. Кроме того, в состав последнего входят магистральные трубопроводы 40, 41, 42, которые запараллеливают соответствующие участки следующих трубопроводов: а) короткие участки подвода воздухопотока от общего трубного вывода 39 из внутренней среды теплоаккумулирующей емкости 1 через магистраль 40 к каждому из общего количества светопроницаемых теплоизолирующих коробов 33; б) короткие участки отвода воздухопотока от последних через магистраль 41 и общий воздухонаправляющий агрегат 37 в общий трубопровод 38, вводящий воздухопоток во внутреннюю среду теплоаккумулирующей емкости 1; в) горизонтальные участки трубопроводов 38, размещенные по ширине и длине последней посредством магистрали 42 в среде теплоаккумулирующего материала - щебня 2, которые с помощью воздухоотводящих отверстий 43 распределяют тепловую энергию данного воздухопотока в более холодных нижних слоях щебня, с целью передачи им части тепловой энергии, теряемой гелиопоглощающим коробом 4. На Фиг.1 не показан второй канал (или второй вариант) утилизации теплопотерь гелиопоглощающего короба, подключаемый в случае высокого нагрева также и нижних слоев щебня 2 от полости 33 через дополнительный воздушный клапан (на Фиг.1 не показан) к средствам 16 съема и преобразования тепловой энергии. В последнем случае конвективные теплопотери гелиопоглощающего короба будут утилизированы практически полностью, в рамках общей технологии всей гелиотеплоэлектростанции.

В других исполнениях гелиотеплопреобразователя, заполненного текучим теплоносителем, в частности, воздухом или специальным газом повышенной теплоемкости и теплопроводности, или жидкостью, например, водой, могут быть применены гелиопоглощающие плоские трубопроводы, что более эффективно по условиям герметизации, выполненные, например, посредством экструзии из алюминия, с внутренними упрочняющими продольными ребрами-перегородками, с последующим зачернением верхней наружной поверхности алюминия. При этом на торцах этих трубопроводов устанавливаются посредством сварки, приклейки, связки цементным раствором фланцы, снабженные разъемными гидравлическими соединениями с последующим подключением к ним подводящих-отводящих трубопроводов, в том числе заменяющих сквозные отверстия 8 (создающие определенные неудобства в процессе эксплуатации). Указанные сквозные отверстия наиболее эффективны при создании схем самоциркуляции текучего теплоносителя (воздушного или жидкого) без использования компрессоров или заменяющих их агрегатов и внешних трубопроводов. Однако, в этом случае существенно снижаются гибкость управления процессами теплопередачи, точност