Этот тип гелиотехнических установок отличается от предыдущих тем, что они способны довести воду до кипения. Массовое применение они могут найти в приготовлении пищи для кипячения воды, молока, жидких и некоторых видов вторых блюд, а также и для получения пресной воды.
Они могут быть применены как в стационарных, так и нестационарных" условиях; индивидуальное использование в быту, столовые, кафе, рестораны, бригады чабанов в условиях отгонного животноводства, экспедиционные отряды, строительные и изыскательные отряды, полевые станы и т.д. Время закипания 2 л воды даже под Москвой составляет 25-30 минут. Солнечные кухни, кипятильники, парогенераторы могут также быть использованы в качестве отдельных технологических узлов опреснительных водоподъемных и холодильных установок, в системах отопления и при выработке пара для технологических нужд. Например, построенный еще в 50 годах на экспериментальной базе Энергетического института АН УзССР гелиокотел вырабатывал 45 кг пара в час с параметрами 5-6 ата и 180°С.
Гелиокухни, кипятильники могут быть установками типа "горячего ящика", а также установками, в которых применяются отражательные зеркала различных типов (параболоидные, параболоцилиндрические и др.) и размеров в зависимости от производительности и, наконец, просто в виде стеклянных колпаков из селективного стекла. Они могут быть стационарными и переносными [103].
Первые солнечные кухни были сконструированы еще в прошлом веке (В. Адамс, 1878 г.) и действовали на принципе "горячего ящика".
Солнечные кухни конструировал и известный астроном Ч. Аббот, который построил на обсерватории Маунт Вилсон в 19 1 5 г. кухню с цилиндрическим зеркалом. Эти кухни применялись для приготовления пищи, выпечки хлеба [1].
Первую солнечную кухню-кипятильник в нашей стране сконструировал В.Н. Бухман в г. Зайсанев1927 г. Кухня успешно эксплуатировалась.
Ряд установок этого назначения с различными концентраторами солнечной энергии был разработан в ГОИ (Ленинград) и в ЭНИНе в начале 40-х годов [2 40].
В ЭНИНе, в ФТИ УзССР и ВНИИТе начиная с 1951 г. было разработано несколько вариантов гелиокухонь. Некоторые из них были модифицированы в последнее время.
Все гелиокухни проходили испытание на гелиоплощадке ФТИ АН УзССР. Характеристика их дана в табл. 4 [160].
Таблицa 4
Сравнительные характеристики различных типов гелиокухонь
Значительный интерес представляет собой разработанная камера типа "горячего ящика" для пропарки железобетонных изделий и пастеризации пищевых продуктов [346]. Время пропарки в ней бетонных изделий (помещаемых внутрь на тележке) - 1-2 суток. Прочность бетона при этом составляет 60-70% от прочности, достигаемой через 28 суток при выдержке в естественных условиях, и процесс его упрочнения интенсифицируется более чем в 10 раз. Она может быть также попутно использована для получения пресной воды, необходимой для изготовления железобетонных изделий. Пропарочные камеры могут быть применены при производстве пищевых продуктов для пастеризации молока, фруктовых соков, варенья, соусов, маринадов, желе и других пищевых продуктов и потому могут найти широкое применение в различных отраслях народного хозяйства.
Загрузка на 1 м2 остекленной поверхности - 1 50-200 кг бетона или 50 кг пищевых продуктов. Эксплуатационные расходы, отнесенные на 1 м3 изделия (в 2-3 раза меньше, чем при использовании пропарочных установок, работающих на минеральном топливе.
Потребность в гелиокухнях для Казахстана требует специального исследования, так как по своим характеристикам они индивидуальны. Однако расчеты, выполненные во ФТИ АН УзССР показывают, что гелиокухонь производительностью 5,6 л кипятка в час только по Узбекистану требуется 300 тыс. штук.
Для Казахстана эта цифра может быть более значительной. Одна такая гелиокухня позволяет сэкономить 0,23 т условного топлива за сезон.
Сопоставление рентабельностей установок типа гелиокухонь с концентраторами и электрическими нагревательными приборами типа ''электроплитка'' показывает, что они одинаковы.
Стоимость 1 м2 параболоидного отражателя - 30, параболоцилиндрического 24 руб., получаемая мощность эквивалентна мощности электроплитки 600 вт. Ориентировочная стоимость электроплитки, включая стоимость счетчика монтажных материалов и монтажных работ, около 2 5 руб. Ежечасная экономия на электроэнергии составит 2,4 коп., а годовые сбережения 48 руб. (с учетом эквивалентной работы на солнечной энергии. При коэффициенте использования установки 0,62 сбережения в год составят 30 руб., т.е. срок окупаемости равен примерно одному году, в то время как срок службы при бережном обращении может достигать 1 2-15 лет [166].
Гелиотеплицы
В Казахской ССР заметную роль играет овощеводство в условиях защищенного грунта. Если в 1953 г. в республике практически не было теплиц, то в 1970 г. площадь их составляла 37 га.
Положение с производством ранних овощей в Казахстане, как и в целом по СССР, остается неудовлетворительным. По данным ЦСУ КазССР, в 1970 г. до 1 августа было закуплено лишь 9% от общих заготовок овощей по республике, а производство внесезонных тепличных овощей исчислялось ничтожными цифрами - 600-800 г на душу населения.
Одним из реальных путей к быстрому решению проблемы увеличения объема производства внесезонных овощей является расширение площадей гелиотеплиц.
Гелиотеплицы бывают стеклянными и пленочными, причем большее предпочтение получают пленочные, как более дешевые.
Конструкции пленочных теплиц очень разнообразны, но все же их можно разделить на 3 основные группы: 1) с жестким каркасом, непосредственно закрепленным в почве или на почве; 2) с подвесным каркасом - вантовые; 3) бескаркасные - воздухоопорные, или надувные.
Теплицы с жестким и полужестким каркасом наиболее распространены. Их подразделяют на односкатные, двускатные, блочные и арочные. Габариты каждой из видов теплиц также весьма различны [1 70].
Кафедрой овощеводства КазСХИ разработана конструкция односкатной пленочной гелиотеплицы с суточной аккумуляцией тепла в грунте. Лучи солнца, вошедшие в теплицу через прозрачный пленочный скат, падая на поверхность пола, стен и других предметов, поглощаются и преобразуются в тепло.
Для лучшей аккумуляции солнечного тепла южная, обращенная к солнцу стена теплицы делается земляной. Она имеет высоту 2,5-3 м и днем через пленочный скат хорошо прогревается солнцем, а в ночные часы отдает тепло, выравнивая температуру воздуха в теплице. По наблюдениям Л.И. Синенко, проведенным в теплице этого типа под Алма-Атой, в солнечный мартовский день приход тепла в почву достигает 440 ккал/см2, ночью около 27% этого тепла излучается и идет на нагрев воздуха в теплице (Л.И. Синенко, 1971) [148].
Солнечные теплицы со стеклянными и пленочными покрытиями с суточным аккумулированием тепла разработаны ФТИ АН УзССР, Бухарским и Каршинским государственными педагогическими институтами и предназначены для выращивания овощей в зимний период. Ориентировочная стоимость 1 м2 теплицы со стеклянным покрытием - 28-30 руб,, с пленочным - 9-10 руб,; себестоимость полученных продуктов в 2 -3 раза меньше, чем в отопляемых теплицах; сезонный экономический эффект - 2-3 руб./м2; экономия топливных ресурсов, на 1 га посевной площади теплиц - 400-500 тут за сезон.
Культивационные сооружения, не углубленные в землю в условиях резко континентального климата южных областей Казахстана, имеют сравнительно короткий период эксплуатации, Главной причиной этого является солнечный перегрев в поздневесенний период, борьба с которым обычными средствами (вентиляцией и снятием укрытий) не дает эффекта. Учитывая это, кафедра овощеводства КазСХИ (Г.Т. Каплина, М.Г. Гиричев) разработала оригинальную конструкцию пленочной гидрогелиотеплицы, в которой в качестве весьма эффективного теплоизолятора используется грунтовая вода из самоизливающихся неглубоких (40-8 0 м) скважин, имеющая постоянную годовую температуру 11-13 °.
Основу конструкции гидрогелиотеплицы составляет горизонтальная пленочная кровля, на которой создается теплоизоляционный проточный слой воды (3-5 см), не допускающий резкого охлаждения воздуха теплицы в холодное время и перегрева ее в солнечные жаркие дни. С крыши вода стекает по пленочным стенам бокового ограждения, что также улучшает его теплоизоляцию.
Эмпирическим путем установлено, что расход воды, обеспечивающий поддерживание в теплице положительной температуры воздуха на уровне 4-5 ° при наружной температуре - 30°, составляет 1,5 л/сек. на 100 м2 кровли.
При слое проточной воды в 4-5 см в условиях Алма-Атинской области прозрачность пленочной кровли для солнечной радиации составляет 40-47% от наружной.
Кафедрой овцеводства КазСХИ разработаны экономически эффективные культурообороты для этой теплицы, обеспечивающие получение чистого дохода с 1 м2 в сумме 4-6 руб. [148].
Если удовлетворить ориентировочную (по 10 кг) потребность, определяемую из расчета минимальной обеспеченности свежими овощами на душу населения в зимний период, то необходимо иметь в республике площадь теплиц более 1,3 тыс. га.
