гелиотеплопреобразователь водного базирования для гелиотеплоэлектростанций

Формула изобретения

1. Гелиотеплопреобразователь водного базирования для гелиотеплоэлектростанций, содержащий теплоаккумулирующую емкость, размещенную в водной среде водоема, например в морской акватории, зафиксированную в водном пространстве относительно подводного основания, в частности, якорными средствами на плаву, заполненную жидкой средой, преимущественно водой, как теплоаккумулирующим материалом, причем теплоаккумулирующая емкость выполнена с помощью теплоизолирующих днища, стенок, а также потолка в виде воздухопроницаемой платформы, которая снабжена несущим зачерненным сверху основанием, сквозными воздухопроходными отверстиями и светопроницаемым теплоизолирующим покрытием, энергетически связанными, по меньшей мере, с одним гелиоконцентратором, расположенным над ними и/или рядом с ними, и текучую среду - воздух в качестве теплоносителя, траектория движения которого включает в себя воздухозаборные проемы, размещенные под поверхностью светопроницаемого теплоизолирующего покрытия, теплоаккумулирующую емкость, воздухопроницаемую гелиопоглощающую платформу и, по меньшей мере, один выходной проем, подключенный трубными каналами к внутренней среде теплоаккумулятора и к средствам съема и преобразования тепловой энергии, входящим в состав технологического оборудования гелиотеплоэлектростанций, отличающийся тем, что теплоаккумулирующая емкость содержит указанные днище, стенки и верхнее покрытие, выполненные с помощью жесткого теплоизолирующего воздухонасыщенного материала, в частности пенобетона и/или пеностекла, и закрепленного по боковому периметру посредством ажурной несущей конструкции, внутренние свободные полости которой гидротеплоизолированы от внешней среды и содержат теплоутилизирующую среду, подключенную через устройства управления к средствам съема и преобразования тепловой энергии, входящим в состав технологического оборудования гелиотеплоэлектростанции, и заполнена водой как теплоаккумулирующим материалом, примененным одновременно в качестве основной опорной базы для названного плавающего верхнего покрытия, для чего ее внутренняя теплоаккумулирующая среда соединена со средствами задания и регулирования избыточного давления в ней с применением, при наличии в водоеме приливов и отливов, автоматически регулируемых якорных средств, а на ее верхнем теплоизолирующем покрытии снаружи герметично установлены пустотелые гелиопоглощающие короба, вытянутые и состыкованные между собой в длину в транспортабельные каналы текучей нагреваемой среды теплоносителя, снабженные на их противоположных торцах входными и выходными проемами, причем основания каждого из гелиопоглощающих коробов изготовлены из темного теплопроводного материала и/или светопроницаемого теплоизолирующего материала сверху в сочетании с очернением нижнего основания, при этом гелиопоглощающие короба сверху накрыты светопроницаемыми воздухонаполненными конструкциями в виде вторых - верхних светопроницаемых теплоизолирующих коробов, создающих замкнутую теплоизолирующую воздушную среду над ними, причем входные и выходные проемы гелиопоглощающих коробов подключены к внутренней жидкой теплоаккумулирующей среде теплоаккумулирующей емкости посредством, по меньшей мере, одного теплопередающего циркуляционного канала текучего теплоносителя, связанного термодинамически с последней, а замкнутая теплоизолирующая воздушная среда, содержащаяся в верхних светопроницаемых теплоизолирующих коробах, подключена в качестве одного из средств утилизации теплопотерь к теплоаккумулирующей емкости и/или к названному технологическому оборудованию гелиотеплоэлектростанции посредством автономных воздухопроводов и циркуляционных теплоутилизирующих каналов, при этом в воздушной среде верхних светопроницаемых теплоизолирующих коробов размещено плоское поле вытянутых в длину концентраторов и проводников солнечных лучей - встроенных лучеконцентраторов в качестве названного гелиоконцентратора, боковые поверхности которых выполнены как лучеотражающие и образуют вытянутые в длину теплоизолирующие лучеотражающие профили треугольного поперечного сечения, в частности пустотелые, а их геометрические и оптические параметры установлены посредством параллельной фиксации названных профилей на расчетных расстояниях, с помощью чего созданы легкие конструкции в виде прямоугольных рамок, снабженных конструктивно заданным количеством встроенных в них и вытянутых на соответствующую длину лученаправляющих пирамидообразных щелей, причем суммарная площадь верхних оснований этих щелевых проемов превышает площадь нижних, и они как основания встроенных лучеконцентраторов, обращенные навстречу входящему потоку солнечных лучей, накрыты светопроницаемым теплоизолирующим материалом, причем между смежными гелиопоглощающими коробами на поверхности теплоизолирующего верхнего покрытия теплоаккумулирующей емкости созданы технологические проходы, при этом верхние слои теплоаккумулирующего материала внутренней среды теплоаккумулирующей емкости и/или теплоутилизирующей среды, находящейся во внутренних полостях ажурной несущей конструкции, подключены, по меньшей мере, к одному тепловому преобразователю, который своим выходом термодинамически связан с указанными средствами съема и преобразования тепловой энергии, входящими в состав технологического оборудования гелиотеплоэлектростанции, а обратные отводы от теплового преобразователя подключены соответственно к их нижним слоям, при этом внутренняя среда теплоаккумулирующей емкости связана термодинамически с электротермическими преобразователями, подключенными к источникам электрического напряжения, и снабжена герметизированными люками.

2. Гелиотеплопреобразователь водного базирования для гелиотеплоэлектростанций по п.1, отличающийся тем, что в теплоаккумулирующей емкости размещены замкнутые свободные полости, изготовленные из жесткого теплопроводного и/или эластичного материала, к которым подключены посредством воздушной среды как рабочего тела регуляторы объема и давления в ней.

3. Гелиотеплопреобразователь водного базирования для гелиотеплоэлектростанций по п.1, отличающийся тем, что над указанным полем встроенных плоских лучеконцентраторов расположен второй пирамидообразный внешний концентратор и проводник солнечных лучей как один из уровней названного гелиоконцентратора, накрывающий своим нижним пустотелым основанием поле встроенных лучеконцентраторов, при этом теплоизолирующие, расходящиеся кверху боковые грани внешнего концентратора и проводника солнечных лучей содержат лучеотражающий материал, а верхнее основание закрыто светопроницаемым материалом, обращено в сторону поступающих солнечных лучей из окружающего пространства и совместно с нижним основанием вытянуто по ширине теплоаккумулирующей емкости, которая, в свою очередь, вытянута в длину, в частности, с запада на восток, причем верхние основания смежных внешних концентраторов и проводников солнечных лучей состыкованы между собой с образованием между ними продольных светопроницаемых и теплоизолирующих участков малой ширины, чем одновременно созданы пирамидообразные теплоизолирующие и атмосферозащитные покрытия технологических проходов, внутри которых также применен лучеотражающий материал и размещены посадочные емкости для культивирования овощей, ягод и других растительных культур.

4. Гелиотеплопреобразователь водного базирования для гелиотеплоэлектростанций по п.1, отличающийся тем, что на поверхности водоема с помощью плавающих теплоизолирующих подложек-плотов, которые размещены преимущественно параллельно теплоаккумулирующей емкости, установлены дополнительные гелиопоглощающие короба, покрытые светопроницаемыми, лучеконцентрирующими и теплоизолирующими конструкциями с технологическими проходами между ними, при этом данные короба по ширине размещены в параллельные ряды, вытянутые в длину, в частности, с запада на восток, причем теплоаккумулирующая емкость и подложки-плоты, несущие указанное оборудование, снабжены технологическими водными проездами, над которыми преимущественно размещены на опорных конструкциях верхние ряды подобных гелиопоглощающих коробов со светопроницаемыми просветами между ними и которые применены одновременно для выращивания овощей, ягод и других культивируемых растений в посадочных емкостях, расположенных на технологически определенной высоте над уровнем водоема, и/или для размещения плавающих сооружений двойного назначения - энергетического и хозяйственно-экономического, с применением их наружных поверхностей для установки дополнительных лучеотражающих конструкций и закрепленных к поверхностям этих сооружений подобных гелиопоглощающих коробов, включенных в названные циркуляционные каналы с текучим теплоносителем, внутренние пространства которых оснащены преимущественно экзотермическими производствами, причем плавающие теплоизолирующие подложки-плоты и сооружения на технологических водных проездах зафиксированы относительно теплоаккумулирующей емкости, а светопроницаемые проемы над последними, между гелиопоглощающими коробами, закрыты светопроницаемым теплоизолирующим материалом.

5. Гелиотеплопреобразователь водного базирования для гелиотеплоэлектростанций по п.1, отличающийся тем, что параллельно по отношению к названной теплоаккумулирующей емкости размещены дополнительные подобные теплоаккумулирующие емкости с расположенными на них гелиопоглощающими коробами в аналогичных конструкциях и между ними созданы технологические водные проезды, при этом теплоаккумулирующие емкости и гелиопоглощающие короба включены в соответствующие системы циркуляционных каналов посредством подводных и/или надводных теплоизолированных трубопроводов, которые зафиксированы в его объединенной плавбазе.

6. Гелиотеплопреобразователь водного базирования для гелиотеплоэлектростанций по одному из пп.1, 4, 5, отличающийся тем, что в нем, по меньшей мере, в части его теплоаккумулирующих емкостей и гелиопоглощающих коробов, в качестве тепло-аккумулирующего материала применено высокотемпературное жидкое вещество, а в качестве текучего теплоносителя - аналогичный материал и/или газообразное вещество, при этом гелиопоглощающие короба выполнены для условий повышенного давления посредством применения темных металлических плоских трубопроводов, снабженных разъемными гидравлическими соединениями на торцах.

7. Гелиотеплопреобразователь водного базирования для гелиотеплоэлектростанций по п.1, отличающийся тем, что к нему подключен, по меньшей мере, один теплопередающий циркуляционный канал товарного теплоснабжения потребителей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гелиоэнергетическим комплексам, размещенным преимущественно в морской акватории, 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 теплопроводные поверхности, поглощающие солнечные лучи и выделяющие соответствующую им тепловую энергию, - гелиопоглощающие устройства, транспортируемые через них (текучие) теплоносители в виде жидкостей, воздуха или специальных газов с повышенной теплоемкостью и теплопроводностью, переносящих тепловую энергию к средствам ее преобразования в электрическую энергию и в теплоаккумуляторы, содержащие теплонакопители - теплоаккумулирующие материалы в виде жидких сред (например, воды, минеральных масел, расплавленных парафинов, кремнийорганических соединений), или их смесей, или сыпучих материалов, внутри которых свободные полости заполнены текучим теплоносителем, и снабженные средствами регулирования давления и скорости текучего теплоносителя в них, а также гелиоконцентраторы, которые уплотняют солнечную радиацию на одних участках территории за счет других, причем гелиотеплопреобразователи используются для специальных энергетических, технологических и экономических целей. При этом теплоаккумуляторы являются теплоизолированными источниками тепловой энергии заданной мощности на заданный, часто длительный период, и они обеспечивают впрок тепловой энергией технологические средства гелиотеплоэлектростанций для выработки товарной тепловой и электрической энергии.

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

1. Устройство, созданное патентом РФ №2199023 «Ветроэнергетический комплекс» (F03D 9/00, F24J 2/42, опубл. 20.02.2003 г.), которое содержит теплоаккумулирующую емкость с использованием щебня как теплоаккумулирующего материала, накрытого светопроницаемым теплоизолирующим материалом, поверхность которого под таким 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. Воздух как теплоноситель нагревается также наружной поверхностью теплоаккумулирующего материала и уходит по технологическому назначению.

В данном случае имеет место главный недостаток - однократное прохождение теплоносителя через теплоаккумулирующую емкость. Положительным фактором является прохождение воздуха как теплоносителя через толстый слой щебня, имеющий высокую (заданную) суммарную теплоемкость и низкую удельную стоимость, что позволяет эффективно использовать его как наполнитель теплоаккумулирующей емкости с заполнением в нем свободных полостей текучим теплоносителем.

2. Устройство, созданное патентом РФ №2200915 «Способ создания мощных гелиоэнергоустановок» (F24J 2/42, опубл. 20.03.2003 г.), которое 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 на вход ветротурбоэлектроагрегата, снабженного управляемой тяговой трубой. Данное устройство является реализуемым в промышленных масштабах и может обеспечить выработку электроэнергии значительной мощности. Наиболее существенным недостатком его также является однократное прохождение воздуха как теплоносителя над теплоаккумулирующей емкостью с водной поверхностью и через гелиопоглощающую воздухопроницаемую платформу, под светопроницаемым куполом. Поэтому 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.

Оба приведенных устройства содержат базовые элементы технических решений, примененных в настоящем предлагаемом изобретении, однако более близким к последнему является второе, включающее существенные признаки как прототип.

3. Устройство, созданное патентом РФ №2267061 «Способ термопреобразования солнечной энергии» (F24J 2/42, 2/15, 2/18, опубл. 27.12.2005 г.), которое содержит гелиоконцентраторы, выполненные на основе применения двухуровневой структуры: а) один уровень представляет собой концентраторы и проводники солнечный лучей, которые имеют пирамидообразную форму и направляют последние из окружающей среды на наружную поверхность гелиотеплопреобразующей камеры с уменьшенной ее величиной относительно поверхностей их внешних лучезаборных проемов - больших по площади оснований пирамидообразных конструкций, у которых боковые грани покрыты лучеотражающим материалом; б) другой уровень представляет собой поле пирамидообразных концентраторов и проводников солнечных лучей, встроенных в наружную теплоизоляцию гелиотеплопреобразующей камеры, через меньшие основания которых концентрированные пучки солнечных лучей направляются в ее внутреннюю среду, где преобразуются в тепловую энергию, причем их боковые поверхности также покрыты лучеотражающим материалом.

Такие способ и устройство двухуровневой последовательной гелиоконцентрации позволяют резко сократить тепловые потери в окружающую среду без существенного уменьшения энергии солнечной радиации, поступающей внутрь гелиотеплопреобразующей камеры, за счет чего температура воздушной среды в последней достигает значительно больших значений, чем в других известных технических решениях. Кроме того, в данном устройстве применены средства утилизации тепловых потерь, которые в известных технических решениях проникают из гелиотеплопреобразующей камеры в окружающую среду и теряются бесполезно.

Данное устройство также представляет собой в этой части прототип технического решения, примененного в предлагаемом изобретении.

Задачей создания последнего является разработка преимущественно для морской акватории такой конструкции теплоаккумулирующей емкости в совокупности с теплоаккумулирующим материалом и теплоносителем, такой траектории движения транспортируемого теплоносителя и такого конструктивного соединения гелиопоглощающей поверхности с названными гелиоконцентраторами и, по меньшей мере, двумя светопроницаемыми теплоизолирующими поверхностями, разделенными теплоутилизирующими средами, чтобы объемы и расстояния перемещения теплоносителя были минимизированы, мощность солнечной радиации за счет гелиоконцентрации увеличена, теплопотери в системе значительно снижены, а удельная себестоимость гелиотеплопреобразователя на созданной конструктивной основе получила бы перспективу устойчивого снижения до величины удельной себестоимости 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 и с применением особо легкого теплоизолирующего наполнителя, так что его удельные вес и себестоимость являются низкими при весьма малой теплопроводности, однако с соответственно пониженной прочностью, что успешно компенсируется равномерным прижатием его посредством специальной несущей конструкции к наружной среде, в данном случае водной, достигаемым созданием избыточного внутреннего давления, при этом верхнее теплоизолирующее покрытие теплоаккумулирующей емкости в качестве ее потолка, созданное из аналогичного материала, имея высокую пористость, но пониженную прочность, расположено и удерживается при помощи самого теплоаккумулирующего материала как основной несущей базой. Такой потолок может не опираться на стены, а быть вложенным в них с минимальным зазором по всему периметру и иметь определенную свободу вертикального перемещения с учетом теплоизоляции образованных щелей по периметру и гибких подключений к нему технологических каналов. Это полностью решает все попутно возникающие проблемы прочности в такой конструкции. В качестве теплоаккумулирующего материала применена вода. В частности, может быть применен и щебень с наполнителем в виде текучей среды (воздуха, специального газа или жидкости). Они при этом использованы одновременно и как транспортируемый текучий теплоноситель. Именно в текучей среде теплоаккумулирующей емкости (в процессе эксплуатации) создано небольшое избыточное давление, величиной от сотых до нескольких десятых долей атмосферы, совмещенное в отдельных случаях с удерживающими канатными растяжками или плоскими, стержневыми, трубными вставками между противоположными стенами, днищем и потолком. При этом положение верхнего теплоизолирующего покрытия (потолка) уравновешивается давлением снизу с учетом его плавучести, веса и веса размещенного на нем оборудования. Гелиотеплогенерирующая конструкция в данном техническом решении выполнена посредством типовых конструкций в виде пустотелого короба с гелиопоглощающими верхним или нижним основаниями, находящегося в потоке солнечных лучей, усиленном гелиоконцентраторами, 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. При этом применены короткие теплоизолированные трубопроводы в циркуляционных каналах. Транспортируемый теплоноситель может направляться и параллельно теплоаккумулирующей емкости к другим потребителям тепловой энергии посредством теплопередающих каналов и соответствующих переключателей. 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°С и более. Для снижения теплопотерь в окружающую среду от указанных гелиотеплопреобразующих коробов над последними согласно предлагаемому изобретению размещены вторые - верхние короба, выполненные в виде светопроницаемых теплоизолирующих конструкций с замкнутой теплоизолирующей воздушной средой, которая подключается периодически через временные интервалы или с регулированием скорости непрерывного протока текучей среды к дополнительным средствам утилизации теплопотерь. Эти средства преимущественно содержат тепловые преобразователи и, в частности, термодинамические каналы с легко испаряемой жидкостью, в том числе с применением паровых турбин, соединенных с электрогенераторами. В составе гелиотеплопреобразователя применены также технологические проходы и проезды, а поверхности технологических проходов, в частности, теплоизолированы боковыми сторонами специально устроенных пирамидообразных гелиоконцентраторов, расположенных над указанными коробами, причем теплоаккумулирующие емкости термодинамически соединены с соответствующими потребителями тепловой энергии. Благодаря этому достигается основной технический результат - высокий КПД гелиотеплопреобразователя в условиях размещения его в водной среде, на подводной почве или наплаву, с применением якорных средств, в частности, - с автоматическим регулированием длины и натяжения якорных канатов.

Частными техническими результатами предлагаемого изобретения являются резко сниженная 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 при осуществлении предлагаемого изобретения достигается тем, что относительно известных устройств из приведенных выше данных, гелиотеплопреобразователь водного базирования, содержащий теплоаккумулирующую емкость, размещенную в водной среде водоема, например в морской акватории, зафиксированную в водном пространстве относительно подводного основания, в частности, якорными средствами на плаву и заполненную жидкой средой, преимущественно водой, как теплоаккумулирующим материалом, причем теплоаккумулирующая емкость выполнена с помощью теплоизолирующих днища, стенок, а также потолка в виде гелиопоглощающей воздухопроницаемой платформы, которая снабжена несущим зачерненным сверху основанием, сквозными воздухопроходными отверстиями и светопроницаемым теплоизолирующим покрытием, энергетически связанными, по меньшей мере, с одним гелиоконцентратором, расположенным над ними и/или рядом с ними, и текучую среду - воздух в качестве теплоносителя, траектория движения которого включает в себя воздухозаборные проемы, размещенные под поверхностью светопроницаемого теплоизолирующего покрытия, теплоаккумулирующую емкость, воздухопроницаемую гелиопоглощающую платформу и, по меньшей мере, один выходной проем, подключенный трубными каналами к внутренней среде теплоаккумулирующей емкости и к средствам съема и преобразования тепловой энергии, входящим в состав технологического оборудования гелиотеплоэлектростанции, имеет отличия в том, что теплоаккумулирующая емкость содержит указанные днище, стенки и верхнее покрытие, выполненные с помощью жесткого теплоизолирующего воздухонасыщенного материала, в частности пенобетона и/или пеностекла, и закрепленного по боковому периметру посредством ажурной несущей конструкции, внутренние свободные полости которой гидротеплоизолированы от внешней среды и содержат теплоутилизирующую среду, подключенную через устройства управления к средствам съема и преобразования тепловой энергии, входящим в состав технологического оборудования гелиотеплоэлектростанции, и заполнена водой как теплоаккумулирующим материалом, примененным одновременно в качестве основной опорной базы для названного плавающего верхнего покрытия, для чего ее внутренняя теплоаккумулирующая среда соединена со средствами задания и регулирования избыточного давления в ней с применением, при наличии в водоеме колебания уровня водной поверхности, в частности, приливов и отливов, автоматически регулируемых якорных средств, а на ее верхнем теплоизолирующем покрытии снаружи герметично установлены пустотелые гелиопоглощающие короба, вытянутые и состыкованные между собой в длину в транспортабельные каналы текучей нагреваемой среды как теплоносителя, снабженные на их противоположных торцах входными и выходными проемами, причем основания каждого из гелиопоглащающих коробов изготовлены из темного теплопроводного материала и/или светопроницаемого теплоизолирующего материала сверху в сочетании с очернением нижнего основания, при этом гелиопоглощающие короба сверху накрыты светопроницаемыми воздухонаполненными конструкциями в виде вторых - верхних - светопроницаемых теплоизолирующих коробов, создающих замкнутую теплоизолирующую воздушную среду над ними, причем входные и выходные проемы гелиопоглощающих коробов подключены к внутренней жидкой теплоаккумулирующей среде теплоаккумулирующей емкости посредством, по меньшей мере, одного теплопередающего циркуляционного канала текучего теплоносителя, связанного термодинамически с последней, а замкнутая теплоизолирующая воздушная среда, содержащаяся в верхних светопроницаемых теплоизолирующих коробах, подключена в качестве одного из средств утилизации теплопотерь к теплоаккумулирующей емкости и/или к названному технологическому оборудованию гелиотеплоэлектростанции посредством автономных воздухопроводов и циркуляционных теплоутилизирующих каналов, при этом в воздушной среде верхних светопроницаемых теплоизолирующих коробов размещено плоское поле вытянутых в длину концентраторов и проводников солнечных лучей - встроенных лучеконцентраторов в качестве названного гелиоконцентратора, боковые поверхности которых выполнены как лучеотражающие и образуют вытянутые в длину теплоизолирующие лучеотражающие профили треугольного поперечного сечения, в частности пустотелые, а их геометрические и оптические параметры установлены посредством параллельной фиксации названных профилей на расчетных расстояниях, с помощью чего созданы легкие конструкции в виде прямоугольных рамок, снабженных конструктивно заданным количеством встроенных в них и вытянутых на соответствующую длину лученаправляющих пирамидообразных щелей, причем суммарная площадь верхних оснований этих щелевых пирамидообразных проемов превышает площадь нижних, и они как основания встроенных лучеконцентраторов, обращенные навстречу входящему потоку солнечных лучей, накрыты светопроницаемым теплоизолирующим материалом, причем между смежными гелиопоглощающими коробами на поверхности теплоизолирующего верхнего покрытия теплоаккумулирующей емкости созданы технологические проходы, при этом верхние слои теплоаккумулирующего материала внутренней среды теплоаккумулирующей емкости и/или теплоутилизирующей среды, находящейся во внутренних полостях ажурной несущей конструкции, подключены, по меньшей мере, к одному тепловому преобразователю, который своим выходом термодинамически связан с указанными средствами съема и преобразования тепловой энергии, входящими в состав технологического оборудования гелиотеплоэлектростанции, а обратные отводы от теплового преобразователя подключены соответственно к их нижним слоям, при этом внутренняя среда теплоаккумулирующей емкости связана термодинамически с электротермическими преобразователями, подключенными к источникам электрического напряжения, и снабжена герметизированными люками.

Отличие также в том, что в теплоаккумулирующей емкости размещены замкнутые свободные полости, изготовленные из жесткого теплопроводного и/или эластичного материала, к которым подключены посредством воздушной среды как рабочего тела регуляторы объема и давления в ней.

Отличие состоит также в том, что над указанным полем встроенных плоских лучеконцентраторов расположен второй пирамидообразный - внешний концентратор и проводник солнечных лучей как один из уровней названного гелиоконцентратора, накрывающий своим нижним пустотелым основанием поле встроенных лучеконцентраторов, при этом теплоизолирующие, расходящиеся кверху боковые грани внешнего концентратора и проводника солнечных лучей содержат лучеотражающий материал, а верхнее основание закрыто светопроницаемым материалом, обращено в сторону поступающих солнечных лучей из окружающего пространства и совместно с нижним основанием вытянуто по ширине теплоаккумулирующей емкости, которая, в свою очередь, вытянута в длину с запада на восток, причем верхние основания смежных внешних концентраторов и проводников солнечных лучей состыкованы между собой с образованием между ними продольных светопроницаемых и теплоизолирующих участков малой ширины, чем одновременно созданы пирамидообразные теплоизолирующие и атмосферозащитные покрытия технологических проходов, внутри которых также применен лучеотражающий материал и размещены посадочные емкости для культивирования овощей, ягод и других растительных культур.

Отличие и в том, что на поверхности водоема с помощью плавающих теплоизолирующих подложек - плотов, которые размещены преимущественно параллельно теплоаккумулирующей емкости, установлены дополнительные гелиопоглощающие короба, покрытые светопроницаемыми, лучеконцентрирующими и теплоизолирующими конструкциями с технологическими проходами между ними, при этом данные короба по ширине размещены в параллельные ряды, вытянутые в длину преимущественно с запада на восток, причем теплоаккумулирующая емкость и подложки - плоты, несущие указанное оборудование, снабжены технологическими водными проездами, над которыми преимущественно размещены на опорных конструкциях верхние ряды подобных гелиопоглощающих коробов со светопроницаемыми просветами между ними и которые применены одновременно для выращивания овощей, ягод и других культивируемых растений в посадочных емкостях, расположенных на технологически определенной высоте над уровнем водоема, и/или для размещения плавающих сооружений двойного назначения - энергетического и хозяйственно-экономического, с применением их наружных поверхностей для установки дополнительных лучеотражающих конструкций и закрепленных к поверхностям этих сооружений подобных гелиопоглощающих коробов, включенных в названные циркуляционные каналы с текучим теплоносителем, внутренние пространства которых оснащены преимущественно экзотермическими производствами, причем плавающие теплоизолирующие подложки-плоты и сооружения на технологических водных проездах зафиксированы относительно теплоаккумулирующей емкости, а светопроницаемые проемы над последними, между гелиопоглощающими коробами, закрыты светопроницаемым теплоизолирующим материалом.

Отличие и в том, что параллельно по отношению к названной теплоаккумулирующей емкости размещены дополнительные подобные теплоаккумулирующие емкости с расположенными на них гелиопоглощающими коробами в аналогичных конструкциях и между ними созданы технологические водные проезды, при этом теплоаккумулирующие емкости и гелиопоглощающие короба включены в соответствующие системы циркуляционных каналов посредством подводных и/или надводных теплоизолированных трубопроводов, которые зафиксированы в его объединенной плавбазе.

Отличие также в том, что в нем, по меньшей мере, в части его теплоаккумулирующих емкостей и гелиопоглощающих коробов в качестве теплоаккумулирующего материала применено высокотемпературное жидкое вещество, а в качестве текучего теплоносителя - аналогичный материал и/или газообразное вещество, при этом гелиопоглощающие короба выполнены для условий повышенного давления посредством применения темных металлических плоских трубопроводов, снабженных разъемными гидравлическими соединениями на торцах.

Отличие и в том, что к нему подключен, по меньшей мере, один теплопередающий циркуляционный канал товарного теплоснабжения потребителей.

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 пирамидообразных гелиоконцентраторов с атмосферной защитой.

На Фиг.5 показан пример принципиальной схемы конструкции встроенного плоского лучеконцентратора.

Гелиотеплопреобразователь согласно предлагаемому изобретению включает в себя теплоаккумулирующую емкость 1, внутренняя среда (1) которой содержит в качестве теплоаккумулирующего материала воду 2 и жидкий (водный) теплоноситель 3, гелиопоглощающий короб 4 (его внутренняя полость также имеет номер 4) с движущейся водой 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 гидравлического насоса 7, предельное избыточное давление воды на выходе которого не превышает 3 атмосфер (атм) и преимущественно составляет лишь 0,05-0,2 атм, внутренней полости гелиопоглощающего короба 4, сквозных отверстий 8 и внутренней водной среды теплоаккумулирующей емкости 1 (Фиг.1), через которую проходят циркулирующие водные потоки 3 (показаны стрелками). Гелиопоглощающий короб 4 в другом варианте может быть выполнен со светопроницаемым верхним основанием и гелиопоглощающим днищем, над которым продвигается нагреваемый текучий теплоноситель, а сквозные отверстия 8 оснащаются трубопроводами либо даже выносятся за его периметр.

В данном конкретном примере реализации гелиотеплопреобразователя 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. Вдоль стен он может быть частично заполнен пенопластом. 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 воздействия 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 воды 3 во внутренней среде теплоаккумулирующей емкости 1. Предельно допустимое давление воздуха в воздушном зазоре 12 устанавливается 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 Фиг.1 не показана, а к воздушному зазору 12 подключена водяная помпа 21, периодически откачивающая накапливающийся в нем водный конденсат, который возникает в результате охлаждающего действия водной среды 22 (условно охвачена кривой линией 22) водоема. В последней размещена теплоаккумулирующая емкость 1, верхнее теплоизолирующее покрытие 23 которой находится на некоторой высоте над верхним уровнем 24 воды 22, удобной для технологического обеспечения и технического обслуживания гелиотеплопреобразователя.

В других вариантах исполнения теплоаккумулирующей емкости 1 вместо пенобетона может быть применено пеностекло или другие, непрерывно совершенствующиеся, теплоизоляционные материалы. При этом теплоизолирующее верхнее покрытие 23 теплоаккумулирующей емкости 1 в другом варианте может быть выполнено посредством двух платформ из пенистого материала, между которыми размещен особо легкий пенистый материал, в частности сыпучий, удерживаемый от сжатия с помощью вертикальных жестких теплоизолирующих стоек-пластин.

Внутренняя среда теплоаккумулирующей емкости 1, в свою очередь, оснащена средствами стабилизации давления воды (2) в соответствии с заданной величиной. Для этого установлен датчик давления 25 и управляемый выпускной гидроклапан 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. Средства восполнения водного объема в теплоаккумулирующей емкости на Фиг.1 не показаны.

Указанное теплоизолирующее плавучее верхнее покрытие, выполненное преимущественно из строительных блоков наподобие известных панелей потолочных перекрытий, расположено на поверхности воды 2 как на основной опорной базе, которая одновременно, как указано выше, является и теплоаккумулирующим материалом.

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 посредством штамповки его верхнего основания 5, боковых сторон 6 и отбортовок - горизонтальных отгибов, 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 жидкий теплоноситель 3 в его внутренней полости (4) нагревается и уносит ее основную часть во внутреннюю среду теплоаккумулирующей емкости 1. 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 и аналогичные горизонтальные отбортовки, отгибы, предназначенные для совместного закрепления с гелиопоглощающим коробом 4 к верхнему покрытию 23 теплоаккумулирующей емкости 1. Светопроницаемое теплоизолирующее основание 34 и боковые стороны 35 создают над гелиопоглощающим коробом 4 теплоизолирующую воздушную среду, которая существенно снижает теплопотери последнего. Однако, в виду плоской конструкции светопроницаемого короба 33 с доминирующим размером верхнего основания 34, указанные теплопотери из-за процесса конвекции остаются все же весьма значительными. С целью их дополнительного существенного сокращения, его воздушная теплоизолирующая среда прокачивается согласно предлагаемому изобретению по второму циркуляционному теплоутилизирующему каналу, в частности, во внутреннюю водную среду (2) теплоаккумулирующей емкости 1. Если этот воздушный поток из второго - светопроницаемого теплоизолирующего короба 33 поступает непосредственно в воду теплоаккумулирующей емкости 1, как и водный теплоноситель 3, то этот воздухопоток, как вспомогательный теплоноситель, также определяется номером 3. Данный циркуляционный канал включает в себя внутреннюю теплоизолирующую и теплопоглощающую воздушную среду (3) светопроницаемого короба 33, воздухопроводы 36, воздушный компрессор или вытяжной вентилятор 37, воздухопровод 38 с его распределительным окончанием во внутренней водной среде (1) теплоаккумулирующей емкости, саму ее водную (водно-воздушную) среду (2, 3) и отводящий воздухопровод 39, подключенный к внутренней полости светопроницаемого теплоизолирующего короба 33 и замыкающий кругооборот воздухопотока - данный воздушный циркуляционный (теплоутилизирующий) канал. Воздух 3 скапливается в водно-воздушной среде (2, 3) теплоаккумулирующей емкости 1 под нижним торцом воздухопровода 39, в том числе благодаря наклону ее теплоизолирующего верхнего покрытия 23, который достигается преимущественно за счет якорных канатов (не показаны). 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 трубопровода 38, размещенные по ширине и длине последней посредством магистрали 42 в водной среде теплоаккумулирующего материала (2), которые с помощью воздухоотводящих отверстий 43 распределяют тепловую энергию данного воздухопотока в более холодных нижних слоях воды с целью передачи им части тепловой энергии, теряемой гелиопоглощающим коробом 4. На Фиг.1 не показан еще один канал утилизации теплопотерь гелиопоглощающего короба, подключаемый в случае высокого нагрева также и нижних слоев воды 2. Этот канал образован от полости 33 через дополнительный воздушный клапан к средствам 16 съема и преобразования тепловой энергии. В последнем случае конвективные теплопотери гелиопоглощающего короба утилизируются практически полностью в рамках общей технологии всей гелиотеплоэлектростанции.

В других исполнениях гелиотеплопреобразователя с текучим теплоносителем, в частности воздухом или специальным газом повышенной теплоемкости и теплопроводности, или высокотемпературным минеральным маслом, расплавленным парафином, когда давление внутри гелиопоглощающих коробов 4 может достигать 3 атмосфер, могут быть применены гелиопоглощающие плоские трубопроводы, выполненные, например, посредством экструзии из алюминия, с внутренними упрочняющими продольными ребрами - перегородками, с последующим зачернением верхней наружной поверхности алюминия. При этом на торцах этих плоских трубопроводов устанавливаются посредством сварки, приклейки, связки цементным раствором фланцы, снабженные гидравлическими соединениями с последующим подключением к ним подводящих - отводящих трубопроводов.

Значительное снижение стоимости гелиотеплоаккумулятора с текучим теплоносителем (в частности водой) связано с рядом факторов. Одним из них является более глубокая интеграция конструкций гелипоглощающего (4) и светопроницаемого теплоизолирующего (33) коробов и дальнейшее снижение их общих теплопотерь. Вариант такого решения представлен на Фиг.2. Здесь в гелиопоглощающем коробе 4 роль гелиопоглощающей поверхности выполняет подложка 44, на которой крепится сам короб 4 и которая является его нижним основанием, располагаемым и преимущественно фиксируемым на верхнем теплоизолирующем покрытии 23 теплоаккумулирующей емкости 1, а верхнее основание 5 выполняется из светопроницаемого материала - стекла (или тонкой стеклянной пленки, при ее наличии, которая относится к высокопрочным материалам со стабильными химико-физическими свойствами). Светопроницаемый короб 33, как и в предыдущем случае, имеет верхнее основание в виде листового стекла или стеклянной пленки, а нижнее основание является открытым, то есть представленным гелиопоглощающим коробом. На Фиг.2 крепление обоих коробов к общему основанию - подложке 44 - осуществляется аналогично, посредством наложения и закрепления боковых изгибов-отбортовок. Это - принципиальная схема взаимосвязи и герметизации коробов 4, 33 и подложки 44. Однако, практически, их боковые стороны должны быть совмещены в данном варианте в одну интегрированную, удешевленную конструкцию из теплоизолирующего материала, снабженную внутренними полками (буртами) для закрепления оснований 5 и 34 (из листового стекла), которые на иллюстрациях не показаны. Боковые стороны имеют толщину и жесткость, достаточные для герметичного закрепления подложки 44 и светопроницаемых оснований 5, 34 ко всей конструкции, имеют высоту, ориентировочно, 300 мм, согласно суммарной высоте обоих коробов, и изнутри покрыты преимущественно гелиопоглощающей поверхностью или выполнены из гелиопоглощающего теплоизолирующего материала. Размер общего периметра обоих, интегрированных между собой коробов 4, 33 определяется, ориентировочно, размером их боковых сторон 1000×1000 мм, что удобно применительно к существующему технологическому оборудованию. В их смежных сторонах выполнены соответствующие проемы, отверстия для герметичной закладки в них щелевых окон или втулок с целью прохождения через последние текучего теплоносителя (в гелиопоглощающем коробе 4 преимущественно воды) и теплоизолирующей, а также теплопоглощающей и теплоутилизирующей воздушной среды (в светопроницаемом воздухонаполненном коробе 33), что позволяет состыковать и смонтировать такие короба на большую длину. Стеновая коробка гелиопоглощающих коробов размером, ориентировочно, 1000×1000 мм изготавливается преимущественно из бетона, газобетона, пеностекла, пластмассы и металла, как и их закладные проходные втулки, с простейшим закреплением втулок и соединением с подложкой 44 посредством цементного раствора при надежной герметизации конструкций в условиях низкого избыточного давления текучего теплоносителя (воды) в коробе 4 и протекающей воздушной среды в коробе 33.

Теплоизолирующая подложка 44 изготавливается аналогичным способом, в частности, совместно с коробкой боковых сторон как единое целое, и потому интегрированная конструкция обоих указанных коробов в таком варианте является предельной дешевой. Эти же конструкции могут изготавливаться и как древесно-стружечные изделия или из других теплоизолирующих материалов достаточной прочности, с высокой адгезией соединений при помощи клеющих материалов или связывающих растворов. Выполненные как одно целое короба 4 и 33 со стенками высотой около 300 мм, ориентировочно, размером по периметру 1000×1000 мм соединяются между собой посредством проемов или закладных (коротких) проходных втулок в группы по несколько штук неразъемным образом в условиях заводского производства, а не на строительной площадке, с его высокими производительностью и качеством. Такие группы составляют легкие участки длиной 3-15 метров, удобные для транспортировки, ручных работ и монтажа. Эти участки заканчиваются, в свою очередь, теперь уже разъемными соединениями с проходными втулками, например, с прямоугольными, коническими и цилиндрическими формами в окончаниях, которые стыкуются вкладкой одной из них в другую, в собранном и подготовленном как сборочные единицы на заводе в герметизированном виде, и стягиваются уже при монтаже на строительной площадке. Таким высокопроизводительным способом легко транспортируемые участки (группы) коробов заводского изготовления стыкуются друг с другом и могут образовывать готовые конструкции с двумя указанными параллельными внутренними полостями любой длины (на многие десятки метров), с высоким качеством герметизации, особенно эффективные в условиях низких давлений жидкого теплоносителя и замкнутой воздушной среды. Это - основа снижения стоимости гелиотеплопреобразователя с учетом того, что периметр и внутренняя среда теплоаккумулирующей емкости в данной конструкции также могут быть дешевыми (по удельной стоимости). При этом разъемные соединения стыкуемых групп коробов снабжаются в отдельных случаях и переключателями для последовательного или параллельного соединения их в порядке сезонной корректировки температуры текучего теплоносителя, тогда как корректировки последней в течение солнечного дня осуществляются посредством регулирования скорости циркулирующего теплоносителя.

Поток текучего теплоносителя 3 (воды) согласно конструкции по Фиг.2 через гелиопоглощающий короб 4 осуществляется аналогично изложенному выше, посредством трубопроводов 45 (вместо отверстий 8). Поток воздушной среды 3 через короб 33 осуществляется согласно Фиг.1 с учетом трубопроводов 46, подключенных параллельно трубопроводам 39 через вентили 47. В данном случае трубопроводом 39 воздух 3 изымается из воздушной подушки, созданной, в частности, наклоном теплоизолирующего верхнего покрытия 23 теплоаккумулирующей емкости 1, или из нижней части внутренней среды последней - трубопроводом 46 при высоком нагреве верхнего уровня теплоаккумулирующего материала. Отвод воздухопотока 3 к средствам 16 съема и преобразования тепловой энергии, как это показано на Фиг.1 применительно к воздушным зазорам 12, или к тепло-аккумулирующей емкости 1, на Фиг.2 не показан.

При размере теплоаккумулирующей емкости 1 по ширине до 10 метров воздушная подушка формируется за счет наклона верхнего покрытия 23 последней, как показано на Фиг.1, 2. При этом теплоаккумулирующая емкость оказывается вытянутой в длину с запада на восток. Однако при большей ее ширине создается свободная полость 48, в частности воздушный «мешок», располагаемый в средних или нижних слоях теплоаккумулирующего материала 2 с помощью плоского короба или наклонного листа, в частности с помощью полимерной пленки. Пунктиром на Фиг.1 показано подключение охлаждающей свободной полости 48 к циркуляционному воздушному каналу. Через подобную свободную полость 48 может циркулировать и охлаждаться любой, а также текучий теплоноситель из гелиопоглощающего короба 4, включая газообразный и опресненную воду, также как из светопроницаемого теплоизолирующего короба 33 - воздух, что позволяет в емкости 1 использовать морскую воду.

На Фиг.1 показана установка в теплоаккумулирующей емкости 1 теплосъемного трубного коллектора 49 из теплопроводного материала, в котором циркулирует вспомогательное жидкое рабочее тело, передавая ее тепловую энергию к средствам 16 (к средствам съема и преобразования тепловой энергии в технологическом оборудовании гелиотеплоэлектростанции, схема которой на иллюстрациях не показана; ее варианты могут быть различными, но в первую очередь - это гелиоаэробарические теплоэлектростанции согласно вышеприведенным патентам). В данном примере вход трубного коллектора 49 подключен к источнику 50 вспомогательного жидкого рабочего тела, а выход - к температурному преобразователю 51 (повышающему «трансформатору» температуры), в частности, тепловому насосу, который своим горячим теплоотводом 52 подключен с помощью теплопередающих средств (условно показаны стрелкой 53) к указанным средствам 16. В качестве температурного преобразователя 51, в частности, может быть применен вращающийся механический активатор жидкости, например воды, корпус которого (горячий теплоотвод 52) находится в термодинамической связи (показано стрелкой 53) с приемниками и преобразователями повышенной температуры (или высокой температуры) в составе средств 16. Выход в последнем случае из трубного коллектора 49 вспомогательного рабочего тела после его охлаждающей релаксации поступает на вход источника 50 непосредственно или через дополнительные технологические устройства (что показано пунктиром со стрелкой). Трубный коллектор 49 может быть установлен не в теплоаккумулирующей емкости, а в отдельно расположенной емкости, внутренние среды которых связаны посредством теплопередачи - термодинамически.

На Фиг.3 показан вариант размещения оборудования гелиотеплопреобразователя в более сложной композиции, близкой к реальной компоновке по условиям строительства гелиотеплоэлектростанции. Здесь в плане показано размещение двух теплоаккумулирующих емкостей 54 и 55 в дополнение к теплоаккумулирующей емкости 1 (Фиг.1), которая в данном плане не показана, разделенных продольными водными технологическими проездами 56 и 57 соответственно с надводными теплоизолирующими плавающими плотами (панелями) - подложками 58 и 59, на которых размещены дополнительные гелиопоглощающие короба 4 (в любой из трех описанных конструкций, при этом светопроницаемые теплоизолирующие короба 33 с утилизацией теплопотерь на Фиг.3 не показаны). Обе теплоаккумулирующие емкости отличаются между собой тем, что одна из них (54) выполнена с высокотемпературным теплоаккумулирующим материалом и теплоносителем, например воздухом, минеральным маслом и расплавленным парафином (с рабочей температурой более 100°С), а другая (55) - с водой в качестве теплоаккумулирующего материала и теплоносителя как агрегат с более низкой температурой (с рабочей температурой ниже 100°С), подобно теплоаккумулирующей емкости 1 (Фиг.1).

Обе теплоаккумулирующие емкости 54, 55 отличаются от представленной на Фиг.1 тем, что сверху на них размещены по два параллельных ряда гелиопоглощающих коробов 4, соединенных между собой попарно и с внутренними средами этих теплоаккумулирующих емкостей трубопроводами 60 последовательно в рамках теплонакопительных циркуляционных каналов и с помощью параллельно соединяющих трубопроводов 61, аналогичных по назначению коллекторным трубопроводам 41 (Фиг.1), которые обеспечивают ввод текучего теплоносителя в каждую из теплоаккумулирующих емкостей соответственно. Последние выполнены вытянутыми в длину с запада на восток, а гелиопоглощающие короба размещены на них поперек, с севера на юг, и между ними расположены технологические проходы 62. Торцевые смежные окончания теплоаккумулирующих емкостей 54, 55 разделены поперечным технологическим проездом 63, на территории которого размещен объект 64 двойного назначения - энергетического и хозяйственно-экономического, также находящийся на плаву в водной среде 22 водоема. Их энергетическое назначение имеет три основных аспекта: а) на их кровле размещены аналогичные гелиопоглощающие короба 4 с технологическими проходами 62 между ними (для технического обслуживания); б) на их стенах размещены преимущественно лучеотражающие панели 65, выделенные на Фиг.3 утолщенными линиями, хотя на них могут быть размещены и гелиопоглощающие короба 4, включенные в соответствующий циркуляционный канал; в) в их внутренних помещениях организованы экзотермические процессы, например горячая обработка продуктов питания, металлургическое производство изделий из алюминия или стеклянных пленок для нужд строительства гелиотеплоэлектростанций и как товаров народного потребления, высокотемпературные теплопотери которых направляются преимущественно к указанным теплопреобразующим средствам 16, хотя могут направляться для утилизации и в теплоаккумулирующие емкости (эти связи на иллюстрациях не показаны). Их хозяйственно-экономическое назначение заключается в производстве продуктов с высокой потребительской и рыночной стоимостью, которые вырабатываются на площадях гелиотеплопреобразователя, при одновременном совмещении энергетических процессов.

Лучеотражающие панели устанавливаются и в ряде других мест гелиотеплопреобразователя, что показано утолщенными линиями. Лучеотражающие панели представляют собой вытянутые вверх плоские конструкции, покрытые слоем лучеотражающего (зеркального) материала, в частности алюминиевой фольгой или пленкой с нанесенным посредством напыления тонким слоем алюминия (или других материалов, обладающих свойствами зеркального лучеотражения).

На плотах - теплоизолирующих подложках 58, 59, выполненных также вытянутыми в длину, параллельно теплоаккумулирующим емкостям, гелиопоглощающие короба могут подключаться между собой в рамках циркуляционных каналов последовательно или параллельно. На Фиг.3 условно показано одинаковое размещение гелиопоглощающих коробов 4. Последних на панелях 58, 59 может быть установлено значительно больше - с целью достижения проектно заданного значения уровня температуры теплоаккумулирующего материала 2 (Фиг.1). В частности, на панели 58 гелиопоглощающие короба подключены по три штуки последовательно в две параллельные группы, а на панели 59 они подключены между собой параллельно в последовательном контуре прохождения теплоносителя в рамках циркуляционного канала. Подводы от соответствующих теплонакопительных циркуляционных каналов к гелиопоглощающим коробам 4 осуществляются трубопроводами 66. В обоих случаях они скомпонованы следующим образом.

В теплоаккумулирующую емкость 55 нагретый теплоноситель - вода - поступает по трубопроводу 61 (далее по трубопроводам 45, с более равномерным тепломассообменом, согласно Фиг.2) и во внутренней полости его масса и тепловая энергия распространяются согласно пунктирной линии 67. Вход - выход теплоносителя и движение его по циркуляционному каналу показаны стрелками 68. Выход теплоносителя из теплоаккумулирующей емкости 55 подключен через фильтр 69 к гидронасосу 70 и далее - к гидромагистрали 66, от которой параллельные каналы гелиопоглощающих коробов, в свою очередь, подключены к гидромагистрали 61 (таким образом осуществляется круговой оборот теплоносителя в циркуляционном канале).

В циркуляционном канале теплоаккумулирующей емкости 54, который также является теплонакопительным, отличие состоит лишь в следующем: а) гелиопоглощающие короба 4 на панели 58 подключены последовательно по 3 штуки в две параллельные группы; б) к последним подключены две параллельные группы гелиопоглощающих коробов 4 верхнего яруса, которые размещены над технологическим проездом 56 на опорных стойках на высоте, ориентировочно, 3 метра. Далее аналогично подключены гелиопоглощающие короба 4, размещенные сверху над теплоаккумулирующей емкостью 54, которые соединяются выходной магистралью 61, являющейся одновременно входом в последнюю (круг соответствующего циркуляционного канала также замкнулся).

Технологические проезды 56, 57, кроме своего прямого технологического предназначения, используются и для других применений. В частности, как выше указано, над поверхностью водной среды водоема размещены гелиопоглощающие короба 4 с воздушными просветами 71 между ними, которые совпадают по своему расположению (по осям) с технологическими проходами 62. Это позволяет солнечным лучам с южной половины небосвода поступать на последние, а также на водную поверхность проезда 56. Указанные просветы закрыты над ним светопроницаемым теплоизолирующим материалом, чем он защищается от неблагоприятных атмосферных условий и осадков (отмечено на Фиг.3 штриховкой). Размещение культивируемых овощей и ягод в посадочных емкостях выполнено над водной поверхностью, на высоте высадки около 1500 мм, чтобы технологический водный транспорт с обслуживающим персоналом мог проходить под ними. На Фиг.3 показано пунктиром размещение опорной базы 72 для посадочных емкостей над технологическим проездом 57, а также частично - над проездом 56, хотя и над последним они могут быть размещены по всей длине.

Размещение светопроницаемых теплоизолирующих покрытий не только над технологическими проездами, но в целом над всеми объектами гелиотеплопреобразователя позволяет обеспечить тепличное выращивание овощей, ягод и фруктов как на его территории, так и в целом на водной территории гелиотеплоэлектростанции, которая на иллюстрациях не представлена. Эффективность одновременного производства энергии и тепличного культивирования растений исключительно высока: неизбежные тепловые потери при энергопроизводстве дают бесплатное тепло, стоимость которого вместе с освещением для теплиц является главной компонентой затрат; основные технологические конструкции для энергопроизводства одновременно являются в данном варианте базовыми для сооружения теплиц; атмосферозащита при ненастной погоде и уборка территории также являются обоюдно необходимым процессом. Важно добиться в конструкции гелиотеплопреобразователя такого положения, чтобы тепличное выращивание культивируемых растений было практически бесплатным приложением к энергопроизводству, без ограничения общей площади потребления солнечной энергии на отведенной для энергопроизводства территории. Такие конструктивные решения в процессе разработки данного предлагаемого изобретения найдены.

На Фиг.3 представлены дополнительно к вышеизложенному два варианта энергопотребления от гелиотеплопреобразователя.

В верхней части внутренней среды теплоаккумулирующей емкости 54, в массе теплоаккумулирующего материала 2 (Фиг.1), размещен трубный коллектор 73 из теплопроводного материала, предназначенный для обеспечения тепловой энергией потребителей (наряду с передачей высокопотенциальной тепловой энергии к технологическим средствам 16, что на Фиг.3 не иллюстрируется). Входной конец трубного коллектора 73 подключен к трубопроводу 74, а выходной конец - к трубопроводу 75, которые совместно замыкают теплосъемный циркуляционный канал, включающий: а) теплопункт 76 по обеспечению поставок тепловой энергии потребителям согласно стандартным техническим решениям в данной отрасли хозяйства; б) циркуляционный гидронасос 77; в) фильтр 78; г) собственно внутреннюю среду теплоаккумулирующей емкости 54.

Направление движения технологической горячей жидкости как вспомогательного рабочего тела показано стрелками (79).

В теплоаккумулирующей емкости 55, содержащей в качестве теплоаккумулирующего материала и теплоносителя воду, расположен трубный теплопроводный коллектор 80, предназначенный для обеспечения тепловой энергией паровой турбины 81, работающей преимущественно с паром легко испаряемой жидкости. Входной трубопровод 82 трубного коллектора 80 подключен к источнику 83 жидкости с пониженной точкой кипения - легко испаряемой жидкости, а выходной трубопровод 84 - как паропровод на вход паровой турбины 81, выход которой подключен к холодильному агрегату 85, снабженному каналом 86 охлаждающей жидкости. Источник 83 жидкости с пониженной точкой кипения содержит емкость с конденсированной жидкостью, гидронасос, управляемые клапаны и фильтры (не показаны). Направление движения жидкости с пониженной точкой кипения и ее пара показано стрелками 87.

В качестве жидкости с пониженной точкой кипения могут использоваться как разрешенные к промышленному использованию фреоны, так и другие жидкости, вплоть до метилового и этилового спиртов. Трубные коллекторы 73 и 80 могут быть заменены отдельно размещенными термодинамическими установками.

На Фиг.4 приведен пример формы и оптимального размещения внешних гелиоконцентраторов - концентраторов и проводников солнечных лучей применительно к гелиотеплопреобразователям. Область 88 пространства, где размещен гелиопоглощающий короб 4, и область 89 пространства, где размещен светопроницаемый теплоизолирующий короб 33, расположены над теплоизолирующим верхним покрытием 23 теплоаккумулирующей емкости 1 (Фиг.1, 2). Эти области охватываются пирамидообразной пустотелой конструкцией, содержащей вытянутые в длину боковые стороны 90 как грани пирамиды, которые покрыты изнутри лучеотражающим зеркальным материалом 91 (показано пунктиром), а снаружи - зеркальным материалом 92. Солнечные лучи 32 поступают или непосредственно на гелиопоглощающую поверхность 93, или на лучеотражающую сторону 90 (91) пирамидообразной конструкции, от которой они отражаются на эту гелиопоглощающую поверхность.

Верхнее основание 94 пирамидообразной конструкции значительно превышает по площади ее нижнее основание, соответствующее площади гелиопоглощающего покрытия 93, и этим определяется коэффициент гелиоконцентрации. При этом, если ширина гелиопоглощающей поверхности 93 равна ширине технологических проходов 62 (Фиг.3) между гелиопоглощающими коробами 4, и они составляют величину по 1 метру, оптимальная ориентировочная высота верхних оснований 94 пирамидообразной конструкции над теплоизолирующим верхним покрытием 23 составляет 3 метра - по условиям попадания подавляющего количества солнечных лучей 32 на гелиопоглощающую поверхность 93 в результате их отражений от боковых сторон 90 (91). Смежные боковые стороны пирамидообразной конструкции совмещаются между собой в виде боковых сторон оснований 94 по линиям 95, каждая из которых образует конек пирамидообразного покрытия технологических проходов 62, с близким к треугольному поперечным сечением.

Торцевые поверхности пирамиды - гелиоконцентратора выполняются также с внутренними лучеотражающими поверхностями. Могут быть применены варианты, когда южная торцевая сторона выполняется светопроницаемой. Гелиоконцентраторы-пирамиды по длине, с учетом их состыковки торцевыми поверхностями, равны ориентировочно ширине теплоаккумулирующих емкостей 1, 54, 55 (Фиг.1, 3) и могут составлять десятки метров (при их ширине 1 и высоте 3 метра). Аналогично - для технологических проходов 62, торцевые стороны которых закрыты светопроницаемым материалом, например полимерной пленкой, с откидными или съемными входными проемами. Солнечные лучи поступают в пространство над технологическими проходами прежде всего через южные торцевые проемы. Для обеспечения культивируемых растений в технологических проходах достаточным количеством солнечных лучей и лучей (малого количества) источников ночного света их пирамидообразующие стороны покрыты изнутри лучеотражающим материалом 92. Покрытия технологических проходов, вытянутые в длину по ширине теплоаккумулирующей емкости 1, могут иметь в поперечном сечении не треугольник, а пирамиду с узким светопроницаемым основанием наверху. Однако ширина этой светопроницаемой полоски отнимает часть потока солнечных лучей от рассмотренных внешних гелиоконцентраторов. Поэтому указанная светопроницаемая полоска, если и применяется, то минимальной ширины, а освещенность пространства над технологическими проходами обеспечена за счет лучеотражающих поверхностей, прежде всего, на боковых сторонах технологических проходов.

Если последние выполнены из светопроницаемого материала, то внутренние зеркальные покрытия 91 внешних гелиоконцентраторов будут оказывать достаточное лучеотражающее воздействие, без покрытий 92, на культивируемую растительность в технологических переходах. При этом поверхность их условного пола и сами посадочные емкости также оснащены лучеотражающим материалом 92, а на северной стороне расположены дополнительные полосы из лучеотражающего материала (на Фиг.4 не показаны). Такая конструкция объясняется тем, что растительность при однократном прохождении солнечных лучей обычно потребляет лишь 5-10% их энергии, тогда как при многократном отражении солнечных лучей в пространстве выращивания культивируемой растительности эта величина значительно увеличивается, и уровень входящей солнечной освещенности, а также электрической освещенности в темное время может (и должен) быть соответственно ниже.

При потребности увеличения ширины технологических проходов 62 и развития площади посадки культивируемых растений с увеличением коэффициента концентрации солнечных лучей высота внешних пирамидообразных лучеконцентраторов должна быть пропорционально увеличена. Посадочные емкости 96 в технологических проходах преимущественно выполняются мобильными и съемными для обслуживания со стороны технологических проездов, поднятыми над поверхностью условного пола технологических проходов.

Так как верхние основания 94 внешних пирамидообразных гелиоконцентраторов закрыты светопроницаемым материалом, создаются условия для стыковки вышеуказанных (заштрихованных) светопроницаемых поверхностей и гелиопоглощающих коробов 4 над технологическими проездами 56, 57 (Фиг.3) со светопроницаемыми покрытиями оснований 94 над внешними гелиоконцентраторами и теплоаккумулирующими емкостями. Тем самым создаются локальные участки или полные территории тепличных светопроницаемых энергетических и хозяйственно-экономических объектов, отведенные для строительства гелиотеплопреобразователей или в целом гелиотеплоэлектростанций.

Периодические атмосферные неурядицы могут наносить повреждения конструкциям гелиотеплопреобразователя. Повышение атмосфероустойчивости, защищенности этих конструкций будет более дорогим и будет связано со снижением эффективности гелиотеплопреобразователя при решении этой задачи повышением прочности конструкций и применяемых материалов. Поэтому согласно предлагаемому изобретению вся поверхность гелиотеплопреобразователя по локальным участкам шириной, ориентировочно, до 6-10 метров покрывается высокопрочным перематываемым материалом 97, например стеклотканью, высокопрочной пленкой или другими материалами, в том числе над технологическими проездами 56, 57, 63 (Фиг.3). Для поддержания перематываемой поверхности устанавливаются опоры 98 качения и/или скольжения. Процесс перемотки с запада на восток и обратно (или с севера на юг и обратно) осуществляется за счет установки перемоточных барабанов 99, 100 и их электроприводов 101, 102 с обоих концов защищаемого участка. На концевых участках к перематываемым полосам защитного материала закреплены натяжные канаты, нити 103, 104, показанные пунктиром. Они закреплены с одной стороны в отмеченных точках, а с другой стороны - относительно перемоточных барабанов 99, 100 (что не иллюстрируется). Если на перематываемый защитный материал 97 падает снег или град, песок - они сбрасываются в отведенные места в области перемоточных барабанов, для чего канаты, нити 103, 104, должны иметь соответствующую длину. В зимнее ночное время перематываемый материал 97 дополнительно утепляет всю конструкцию.

На Фиг.5 показана принципиальная схема применения еще одного ряда гелиоконцентраторов, а точнее - концентраторов и проводников солнечных лучей, которые встроены во внутреннюю полость светопроницаемого теплоизолирующего короба 33. Как выше указывалось, теплопотери, поступающие от гелиопоглощающих коробов 4 во внутреннюю полость каждого короба 33, утилизируются за счет периодической или регулируемой по скорости прокачки из него воздушной среды через теплоаккумулирующую емкость 1 или через средства 16 съема и преобразования тепловой энергии (в последнем случае могут использоваться дополнительные схемы не кругооборотной циркуляционной прокачки воздуха, а по прямоточному каналу с подачей во внутреннюю полость коробов 33 внешнего свежего воздуха). Однако такая утилизация теплопотерь не решает полностью задачи ограничения их лучевой компоненты, исходящей с гелиопоглощающей поверхности гелиопоглощающих коробов 4, что приобретает актуальность при повышении температуры последних от 50 до 90°С градусов, а тем более в специальных случаях - до температур 200-300°С. Второй, внутренний ряд концентраторов и проводников солнечных лучей, встроенных в дополнительную теплоизоляцию на верхнем основании гелиопоглощающего короба 4, в значительной мере решает эту задачу (наряду с уменьшением и низкотемпературных конвективных потерь).

Принцип выполнения встроенных лучеконцентраторов 105 (Фиг.5) поясняется следующим образом. Предположим, что для верхнего основания гелиопоглощающего короба 4, через которое во внешнюю среду проходит основное количество теплопотерь, изготовлена пластина из теплоизолирующего материала, равная по площади этому основанию. Если этой пластиной накрыть данное основание, то не будет и теплопотерь, но, естественно, внутрь гелиопоглощающего короба солнечные лучи поступать также не будут. Следовательно, в этой теплоизолирующей пластине необходимо сделать соответствующие щели, но не простые щели, а такие, чтобы все падающие сверху солнечные лучи проходили внутрь гелиопоглощающего короба, и при этом, чтобы выход тепла, в том числе лучеиспусканием, из последнего был значительно ограничен. С этой целью указанная теплоизолирующая пластина должна пройти соответствующую отработку таким образом, что в ней выполняются вытянутые в длину пирамидообразные лучеконцентраторы. Верхние их основания 106 открыты для прохождения солнечных лучей 32, причем суммарная площадь их практически равна площади теплоизолирующей пластины и площади гелиопоглощающего короба. Нижние основания 107 значительно меньше по ширине (и по площади), чем верхние. Боковые стенки 108 выполнены с лучеотражающими поверхностями 109. Таким образом, солнечные лучи 32, поступая внутрь встроенных лучеконцентраторов 105, отражаются лучеотражающими поверхностями 109 стенок 108 и проходят через свободные (открытые) нижние основания 107 образованных пирамидообразных щелей до лучепоглощающих поверхностей 93 теплоизолирующих подложек 44 гелиопоглощающих коробов 4 (в такой их конструкции). В свою очередь, теплоизолирующие подложки 44 расположены посредством слоя гидроизоляции 110 на теплоизолирующем верхем покрытии 23 теплоаккумулирующей емкости 1 с жидким теплоаккумулирующим материалом - водой 2 и теплоносителем 3 (в частности, смесь воды и воздуха).

Особо важное значение имеют геометрические параметры встроенных лучеконцентраторов 105. Угол при вершине двух смежных боковых лучеотражающих сторон не должен превышать 20°, более целесообразна его величина 10-15°. При высоте встроенных лучеконцентраторов 100 мм ширина нижнего основания пирамидок - днища 107 не должна превышать 30 мм, а теплоизолирующего расстояния между основаниями 107 не должна превышать 10 мм (то есть встроенные лучеконцентрирующие щели имеют шаг около 40 мм).

При такой конструкции вытянутых в длину пирамидообразных лучеконцентраторов 105, ориентированных преимущественно в направлении север-юг, подавляющее количество солнечных лучей в течение светового дня, в любой сезонный период, поступают на гелиопоглощающую поверхность 93 гелиопоглощающего короба 4.

В таком обработанном виде вышеуказанная теплоизолирующая пластина превращается в рамку с боковыми сторонами, ориентировочно, размером 1000×1000 мм, между которыми расположены в длину треугольные (соединенные по торцам между собой) несущие конструкции - стенки 108 встроенных концентраторов со своими щелевыми пирамидообразными проемами. В последних, практически, все солнечные лучи 32 проходят к гелиопоглощающему коробу, а выход вверх конвективных и лучевых теплопотерь дополнительно снижен в 4 раза. Над вершинами 111 вытянутых треугольных профилей в рамке может быть размещено светопроницаемое покрытие 112, например тонкое листовое стекло, либо конструкция может быть ограничена применением лишь светопроницаемого покрытия 34 светопроницаемого теплоизолирующего короба 33, внутри которого и расположен данный встроенный лучеконцентратор.

Реальное, практическое исполнение последнего, с целью дополнительного удешевления материалов, трудозатрат и монтажных издержек, а также для значительного увеличения производительности труда - скорости строительства гелиотеплоэлектростанций - должно быть модернизировано. В частности, указанная рамка 1000×1000 мм может вместе с треугольными профилями, формирующими тороидообразные лучеконцентрирующие щели, прессоваться из теплоизолирующего материала, в частности прессоваться из пенистых материалов, цементных растворов, древесно-стружечных композиций и т.д. В наиболее облегченном виде данная конструкция может быть изготовлена из сборных конструкций. В частности, треугольные профили могут изготавливаться пустотелыми, технологически удобной длины, из различных материалов: фольгированной лучеотражающим слоем плотной бумаги, из стекла или пеностекла с нанесенным посредством напыления зеркальным покрытием, из бетона или пенобетона с покрытием их лучеотражающим материалом посредством тонкого алюминиевого профиля, фольги и т.д.

Возможности для дешевого изготовления и мерного пореза таких треугольных профилей имеются в многочисленных вариантах.

Периметрические стороны указанной щелевой рамки могут изготавливаться прессованием в сборе, с элементами конструкций для закрепления светопроницаемых материалов, в том числе - совместно с теплоизолирующей подложкой, что дополнительно упростит технологию герметизации.

Очевидно, что щелевые лучеконцентрирующие рамки должны стыковаться между собой в вытянутые на большую длину конструкции гелиопоглощающих коробов - на всю ширину теплоаккумулирующей емкости. В смежных сторонах стыкуемых гелиопоглощающих или светопроницаемых коробов выполняются согласованные друг с другом по осям отверстия, щелевые проемы и устанавливаются втулки с прямоугольными, коническими или цилиндрическими стыкующимися сопряженными частями. Втулки стягиваются между собой.

В результате таких стыковок в заводских условиях могут неразъемным образом собираться в законченные сборочные единицы длиной 3-15 метров модули из гелиопоглощающих и светопроницаемых теплоизолирующих коробов (4, 33) со встроенными лучеконцентраторами, удобные для транспортировки и последующей сборки в составе гелиотеплопреобразователей. Подготовленные заводские условия гарантируют высокие качество и производительность изготовления таких удлиненных модулей, которые стыкуются между собой уже на строительной площадке доступными соединениями.

На Фиг.5 показан вариант гелиотеплопреобразователя, когда применены охлаждаемые свободные полости (или воздушные «мешки») 48 (их подключения показаны пунктиром), через которые проходит теплоутилизирующий воздухопоток из коробов 33, частично омывающий и встроенные лучеконцентраторы 105. Такие свободные полости 48, как указано выше, могут быть применены также для изолированного охлаждения в емкости 1 и текучего теплоносителя.

Рядом показано расположение эластичных воздухонаполненных полостей 113, накрывающих днище теплоаккумулирующий емкости, отводы от которых (не показаны) соединяют их с устройствами регулирования давления в них и тем самым - положения теплоаккумулирующей емкости 1 относительно поверхности водоема.

Эластичные воздухонаполненные полости 113 могут устанавливаться и под днищем (10), под слоем его гидроизоляции 110, однако с необходимыми предохраняющими приспособлениями.

На Фиг.1 условно показан трубопровод 114 с коммутатором 115, по которому нагретый теплоаккумулирующий материал 2 (вода) из теплоаккумулирующей емкости может поступать к средствам 16 или к тепловому преобразователю 51 (в варианте с исключением трубного коллектора 49). Отвод трубопровода 114 показан на Фиг.1 в подводной зоне, на уровне днища теплоаккумулирующей емкости 1, тогда как на самом деле этот отвод делается на более высоком уровне с помощью вертикальных 116 и горизонтальных 117 трубопроводов, дополнительно упрочняющих периметр теплоаккумулирующей емкости.

Работает гелиотеплоаккумулятор согласно предлагаемому изобретению в приведенном варианте следующим образом.

Внутренняя полость теплоаккумулирующей емкости 1 заполнена водой, через которую (в данном варианте) свободно циркулирует воздух 3, являющийся в гелиотеплоаккумуляторе теплоносителем в канале утилизации теплопотерь, и вода 3 - как теплоноситель в нижнем коробе 4. Замкнутый канал циркулирования водного теплоносителя (циркуляционный теплонакопительный канал) включает в себя внутреннюю полость гелиопоглощающего короба 4, на поверхность которого (в приведенном примере - верхнее основание 5 и боковые стенки 6, отмеченные жирным шрифтом) поступают солнечные лучи 32, отверстия 8, через которые вода поступает во внутреннюю среду теплоаккумулирующей емкости 1 и проходит через нее от южной стенки до северной, и всасывающий трубопровод 7, соединенный в одно целое с гидронасосом (7), через которые вода откачивается из теплоаккумулирующей емкости и поступает во внутреннюю полость гелиопоглощающего короба 4. Таким образом, солнечные лучи 32 нагревают движущийся в последней водный поток 3 (показан стрелкой), который, проходя через отверстия 8, в свою очередь, нагревает воду 2 в теплоаккумулирующей емкости 1 и продвигается через нее, отдавая ей тепловую энергию, к трубопроводу 7 под воздействием гидронасоса с аналогичным номером, составляющим единое всасывающее устройство.

Температура потока водного теплоносителя 3 на входе в теплоаккумулирующую емкость может достигать 100°С, что определяется задаваемой - регулируемой посредством гидронасоса 7 - его скоростью (в зависимости от высоты Солнца над горизонтом), а также последовательным соединением нескольких гелиопоглощающих коробов 4, как показано на Фиг.3. Последние соединены трубопроводами 60 с наружным магистральным трубопроводом 61, который входит во внутреннюю среду темлоаккумулирующей емкости трубопроводами 45 (Фиг.2), при замене ними сквозных отверстий 8 (Фиг.1). Температура теплоносителя 3 на входе в теплоаккумулирующую емкость 1 зависит также от качества теплоизоляции гелиопоглощающего короба 4 и конструкции гелиоконцентраторов. Если в качестве теплоносителя в гелиопоглощающем коробе 4 является воздух или минеральное масло, то его выходная температура может значительно превышать 100°С, достигая 150-200°С и больше (при этом соответственно меняется и теплоаккумулирующий материал или используются в последнем специальные каналы).

Теплоизоляция гелиопоглощающего короба 4 обеспечивается, в первую очередь, светопроницаемой воздухонаполненной конструкцией 33 - вторым, верхним светопроницаемым теплоизолирующим коробом, верхнее основание 34 и боковые стенки 35 которого (Фиг.2) ограничивают по периметру воздушную среду 3 со значительной высотой. Как хороший теплоизолятор, воздух снижает теплопотери из гелиопоглощающего короба, однако в подобных конструкциях процессы конвекции являются все же существенным препятствием высокой теплоизоляции. Поэтому светопроницаемый теплоизолирующий короб 33 дополнительно включен в систему утилизации теплопотерь, что достигается организацией регулярного тепломассообмена между воздушной средой светопроницаемого теплоизолирующего короба 33 и водной средой теплоаккумулирующей емкости 1. Нагретый теплопотерями воздухопоток из первого поступает в нижнюю часть последней, где теплоаккумулирующий материал 2 (вода с примесью воздуха в данном варианте) является наиболее холодным, посредством чего воздух охлаждается, проходит сквозь водный массив вверх к северной стороне, в частности из-за наклона теплоизолирующего верхнего покрытия 23, и вновь поступает назад в верхний короб 33. В зависимости от высоты теплоаккумулирующей емкости 1, в конце летнего периода, теплоаккумулирующий материал в нижних ее слоях может приобрести также высокую температуру. Поэтому внутренняя полость верхнего короба 33 может быть подключена теплоизолированным трубопроводом к средствам 16 съема и преобразования тепловой энергии гелиотеплоэлектростанции, точнее - к средствам формирования ее центрального энергетического воздухопотока (на иллюстрациях это не показано). За счет этого тепловая энергия конвективным путем из гелиотеплопреобразователя практически не теряется в окружающую среду. Ограничение лучевых теплопотерь в значительной мере достигается применением специальных гелиоконцентраторов, встроенных в светопроницаемый теплоизолирующий короб 33.

Воздушный слой 12 также является эффективным средством снижения теплопотерь через стенки и днище теплоаккумулирующей емкости 1, тем более, что он подключен, как показано на Фиг.1, к средствам 16 съема и преобразования тепловой энергии гелиотеплоэлектростанции посредством управляемого пневмоклапана 14 и воздухокомпрессора 15 при участии датчика температуры 13. В связи с таким полезным отбором нагретого воздуха в верхней части воздушного слоя 12, в придонные слои его (показано условно) подается воздух из окружающей среды посредством компрессора 18, обратного пневмоклапана 19 с применением датчика давления 17 и предохранительного воздушного клапана 20 (или теплообмен осуществляется посредством циркуляции). За счет применения описанных схем с компрессорами 15, 18, а также пневмоклапанов 26, обратных клапанов 27, датчиков давления 25 и подающих компрессоров 28, обратных клапанов 29, датчиков давления 30 и предохранителей 31 осуществляется не только воздушный тепломассообмен, но и тонкое управление величиной и соотношением давлений теплоаккумулирующего материала 2, с присадкой воздуха 3, во внутренней среде теплоаккумулирующей емкости 1 и воздушного слоя 12. Предохранитель 31 (предохранительный воздушный клапан) и воздушный предохранительный клапан 20 выполняются преимущественно по дифференциальной схеме. Учитывая важность поддержания заданных давлений, указанных аппаратов по периметру теплоаккумулирующей емкости 1 устанавливается параллельно по несколько комплектов.

Если в качестве теплоаккумулирующего материала или теплоносителя применено высокотемпературное жидкое вещество, что позволяет повысить энергоемкость гелиотеплопреобразователя, то подача теплоутилизирующего воздуха в теплоаккумулирующую емкость из коробов 33 связана с существенными ограничениями. Наиболее целесообразным решением в данном случае является создание в жидкой среде замкнутых воздушных полостей 48, в частности, из тонкого малоэластичного материала, воздушные подводы и отводы которого показаны пунктиром (Фиг.1). В этом случае воздухопоток 3 из светопроницаемого теплоизолирующего короба 33 охлаждается нижним слоем теплоаккумулирующего материала через материал, охватывающий воздушную полость 48, чем осуществляются тепломассообмен и утилизация тепловых потерь из гелиопоглощающего короба 4. Воздушные полости 48 в сплошной жидкой среде могут изготавливаться посредством высокотемпературных дешевых полимерных пленок, резиновых полостей и устанавливаться в расчетных количествах по всей длине теплоаккумулирующей емкости 1 и даже на разных глубинах с переключателями. Изоляция воздуха 3 (из короба 33) от жидкого теплоаккумулирующего материала 2 в теплоаккумулирующей емкости 1 является полезной мерой, хотя и повышающей стоимость гелиотеплопреобразователя. Эффективным дублирующим вариантом является обеспечение продвижения его вниз и вверх по трубам 116, 117, которые могут быть установлены вертикально и горизонтально в теплоаккумулирующей емкости 1 для частичного упрочнения ее периметра. Свободные полости 48 могут применяться и в случае использования в качестве текучего теплоносителя в коробе 4 и теплоаккумулирующего материала 2 в емкости 1 различных жидкостей (в том числе опресненной и соленой воды).

Цель создания мощных теплоаккумулирующих емкостей заключается в накоплении тепловой энергии для обеспечения технологических систем гелиотеплоэлектростанции. Для этого предусматривается соединение с ними теплосъемных средств. В частности, как показано на Фиг.1, в теплоаккумулирующей емкости 1 установлен теплопроводный трубный коллектор 49 (показан условно внизу), размещенный в верхних слоях теплоаккумулирующего материала, к которому на вход подключено вспомогательное жидкое рабочее тело, а выход его связан с температурным преобразователем 51 (температурным «трансформатором»). В качестве температурного «трансформатора» может быть применен известный, классический тепловой насос. Однако более дешевым и эффективным средством во многих случаях применения теплоаккумулирующих емкостей является вращающийся механический активатор жидкости, в частности воды, с которого снимается повышенная температура относительно его входа (особенно с применением процессов кавитации в нем). Такой тепловой преобразователь-«трансформатор» температуры термодинамически потребляет тепловую энергию из теплоаккумулирующей емкости при более низкой температуре и передает ее в технологические системы гелиотеплоэлектростанции при значительно увеличенной температуре с весьма высоким коэффициентом полезного действия. Тепловой отвод 52 теплового преобразователя, в том числе теплового насоса, по тепловому каналу 53 (представлен стрелкой) передает повышенную температуру к технологическим средствам 16, входящим в состав оборудования гелиотеплоэлектростанции. Однако, в случае применения жидкого теплоаккумулирующего материала и жидкого теплоносителя (вода в данном случае), более целесообразным является отбор горячей воды по трубному каналу 114 с коммутатором 115, которые входят в теплосъемный циркуляционный канал.

На Фиг.3 в теплоаккумулирующей емкости 54 размещен теплопроводный трубный коллектор 73, который посредством вспомогательного теплоносителя передает тепловую энергию в данном случае в теплопункт 76, в котором по известным инженерным решениям вырабатывается горячая вода для помыва и обогрева помещений. Горячая вода с выхода трубного коллектора 73 по теплоизолированному трубопроводу 75 с помощью фильтра 78 и гидронасоса 77 поступает в теплопункт 76, где отдает часть своей тепловой энергии и возвращается в охлажденном виде по трубопроводу 74 на вход трубного коллектора 73, где посредством теплоаккумулирующей емкости 1 снова нагревается до исходной температуры. Если температура во внутренней среде последней недостаточна по требуемым параметрам отпускаемой потребителям тепловой энергии, на выходе гидронасоса 77 или вместо него устанавливается аналогичный преобразователь тепловой энергии 51/52. Теплоаккумулирующая емкость 1 должна иметь такую теплоемкость и запас тепловой энергии, накопленный в солнечный период года, чтобы его было достаточно для теплоснабжения потребителей в малосолнечный период года согласно параметрам установленной мощности гелиотеплоэлектростанции.

В теплоаккумулирующей емкости 54 дополнительно устанавливается также электротермический преобразователь (на иллюстрациях не показан), через который в нее направляется избыток электрической энергии, вырабатываемой гелиотеплоэлектростанцией за счет периодического усиления естественного ветра, если последний используется в ней вместе с солнечной радиацией.

Теплоаккумулирующая емкость 54 может решать задачи только лишь теплоснабжения, и в таком случае она будет исполнять функции высокоэффективной гелиокотельной, потребность в которых при удалении от экватора значительно нарастает. Однако преимущественно теплоаккумулирующие емкости 1, 54, 55 (Фиг.1, 3) используются как для производства тепловой энергии, так и в качестве базовых средств полноценной электростанции - гелиотеплоэлектростанции с выработкой электрической энергии: и посредством использования пара, преимущественно пара легко испаряемой жидкости, и посредством применения одновременно ветровоздушных потоков (ветра и воздуха окружающей среды, дополнительно насыщаемых энергетически за счет тепловой энергии теплоаккумулирующей емкости и за счет утилизации различных теплопотерь, в том числе тепловыделений при конденсации пара после прохождения его через паротурбогенератор).

В теплоаккумулирующей емкости 55 (Фиг.3) в данном примере в качестве теплоаккумулирующего материала и текучего теплоносителя применена вода. Здесь применен теплопроводный трубный коллектор 80, обеспечивающий работу паровой турбины 81 с легко испаряемой жидкостью, классическим примером которой являются фреоновые паровые турбины. Однако, так как температура во внутренней среде теплоаккумулирующей емкости 55 находится, как правило, в диапазоне 50-90°С, то вместо фреона для работы паротурбогенератора могут применяться и другие жидкости, с температурой кипения, в худшем случае, до 50°С. При использовании промежуточного теплового преобразователя - «трансформатора» в паровой турбине может использоваться даже обыкновенный водяной пар, так как посредством теплового «трансформатора» воду в промежуточной емкости можно нагревать для этих целей до температуры 150°С и больше за счет создания повышенного внутреннего давления в нем. Однако наиболее экономичным и в этом случае будет использование жидкости с пониженной точкой кипения в диапазоне температур 20-50°С.

В приведенном примере на вход трубного коллектора 80 по трубопроводу 82 поступает легко испаряемая жидкость от источника 83, в котором она преобразуется в пар с заданными термодинамическими параметрами, и он поступает по трубопроводу - паропроводу 84 на вход паровой турбины 81, сочлененной с электрогенератором (на иллюстрациях не показан). Отработанный пар из турбины 81 поступает в холодильный агрегат 85, где конденсируется и поступает в накопитель 83 легко испаряемой жидкости как ее непрерывный источник для работы турбины (насосный агрегат, фильтры и предохранительные устройства на иллюстрациях не показаны). Для обеспечения работы холодильного агрегата требуются средства охлаждения, в качестве чего чаще всего применяется холодная вода (показано стрелкой 86). Использование тепловой энергии, выделяющейся в холодильном агрегате 85 при конденсации пара - так называемых тепловых потерь, требует важных технических решений (с целью повышения эффективности использования тепловой энергии теплоаккумулирующей емкости). Аналог такого решения в стандартных теплоэлектростанциях с использованием градирен является далеким от эффективности. Необходимые технические варианты утилизации теплопотерь применительно к конденсаторам пара и гелиотеплопреобразователям разработаны по аналогии с вышеизложенной теплопередачей от светопроницаемых теплоизолирующих коробов 33 (Фиг.2).

На Фиг.3, 4 показаны варианты использования технологических проходов и проездов. В связи с простотой и надежностью предложенной конструкции гелиотеплопреобразователя его техническое обслуживание, и, в частности, коробов 4, 33, и в целом его технологий прямого назначения производится редко. Тем не менее гелиопоглощающие и светопроницаемые теплоизолирующие короба с их оборудованием все-таки нуждаются в периодическом доступе для надзора, помыва и текущего ремонта. Следовательно, для этой цели между последними должны быть размещены проходы, достаточные по ширине для проведения работ двумя специалистами. Оптимальной для проведения таких работ является ширина 0,5 метра или несколько больше. Ширина указанных коробов для удобства обслуживания их рабочим персоналом составляет 1 метр или несколько больше. Это означает, что на проходы в таком варианте будет отводиться без энергетической потери солнечной радиации не менее третьей части территории (без учета еще и технологических проездов). Поэтому в предложенном техническом решении предусмотрена установка специальных дешевых гелиоконцентраторов непосредственно над коробами 4, 33 (Фиг.4), которые позволяют энергетически использовать и те солнечные лучи, прямая траектория которых ориентирована мимо коробов 4, 33 - на технологические проходы, с совмещением за счет них при этом также других, экономически эффективных функций.

Данные гелиоконцентраторы (Фиг.4) - концентраторы и проводники солнечных лучей (верхние лучеконцентраторы) имеют вытянутую в длину пустотелую пирамидообразную форму, боковые стенки 90 которых покрыты лучеотражающим (зеркальным) материалом 91 изнутри, в частности изготовлены из него, а их верхние светопроницаемые теплоизолирующие основания 94 пропускают внутрь солнечные лучи 32. За счет лучеотражений последние ориентируются в пространственную зону 89 верхних коробов 33, а далее - в пространственную зону 88 нижних гелиопоглощающих коробов 4. Их гелиопоглощающие поверхности 93 значительно меньше площадей верхних оснований 94 гелиоконцентраторов, чем определяется коэффициент гелиоконцентрации. Для высококачественного отражения солнечных лучей 32 на гелиопоглощающую поверхность 93 угол наклона боковых стенок 90 (91) должен быть близок к 80° относительно горизонтальной гелиопоглощающей поверхности. Это определяет, что при ширине гелиопоглощающих коробов 4 и ширине технологических проходов 62 (Фиг.3) одинаковой величины, по одному метру, высота расположения верхних оснований 94 гелиоконцентраторов относительно гелиопоглощающих поверхностей 93 должна составлять около 3 метров. При увеличении площади технологических проходов относительно площади гелиопоглощающих коробов, для расширения использования их в хозяйственно-экономических целях без существенных энергетических потерь солнечной радиации в гелиоконцентраторах, высота расположения оснований 94 должна быть соответственно увеличена. Нагреваемая воздушная среда за счет теплопотерь лучеотражения внутри гелиоконцентраторов также включена в системы утилизации теплопотерь, что на Фиг.4 не показано.

Смежные боковые стороны оснований 94 совмещаются друг с другом по линиям 95, которые на Фиг.4 проектируются в точку, образуя вершину пирамидообразной поверхности, вытянутой в длину и накрывающей сверху технологические проходы.

Уже это означает, что рабочий персонал может вести обслуживание коробов 4, 33 во время атмосферных осадков, непогоды, что повышает эффективность обслуживания. Вместе с тем расширение площади технологических проходов без существенной потери величины используемой солнечной энергии ориентирует на применение этих редко используемых при техническом надзоре площадей и пространств в других совмещенных целях - для культивирования овощей, ягод и даже фруктов. С закрытием торцов созданных технологических пространств образуется нагреваемая объемная среда для тепличного культивирования растений, так как верхнее покрытие 23 теплоаккумулирующей емкости 1 (Фиг.1) при всем качестве теплоизоляции является теплогенерирующим основанием, обеспечивающим необходимые тепличные режимы. Для удобства технического обслуживания оборудования культивируемые растения рассаживаются в передвижных посадочных емкостях, поднятых на небольшую высоту над поверхностью прохода.

Описанное техническое решение является весьма перспективным, остро необходимым для ближайшего будущего в связи с интенсивным ростом численности населения, в том числе с учетом того, что данная конструкция гелиотеплопреобразователя предназначена для водного базирования, включая поверхностные и приповерхностные водные слои морей и океанов, а величина посадочных площадей может составлять 60-70% отведенных площадей под гелиотеплопреобразователь. Тем самым последний может быть отнесен к технологическим установкам надводных теплиц, обеспечивающих их теплом и дополнительно вырабатывающих товарную тепловую и электрическую энергию. Кроме того, гелиотеплопреобразователь водного базирования приспособлен для рыбоводства, в том числе для разведения и сохранения рыбы, культивирования других морепродуктов.

Так как вытянутые в длину боковые стены, пирамидообразно накрывающие технологические проходы - пространства, затемняют их таким образом, что солнечный свет поступает, главным образом, через южные торцевые светопроницаемые поверхности, в устройстве согласно изобретению предусмотрено создание над технологическими проходами зеркальных - лучеотражающих помещений для теплично культивируемой растительности, состоящих в том числе из: боковых лучеотражающих покрытий 92 (или светопроницаемых боковых стенок 90 с внутренним лучеотражающим покрытием 91 для гелиоконцентрации); поверхностей - верхних покрытий 23 на проходах и посадочных емкостей (96) (Фиг.4) с покрытием их лучеотражающими материалами (92). Известно, что при организации многократного отражения солнечных лучей в среде выращивания растений, их внешнее облучение должно быть значительно снижено. Именно этот эффект используется здесь. Кроме того, как указывалось выше, поверхности и пространства над гелиопоглощающими коробами и технологическими проходами закрыты дополнительно сплошным светопроницаемым теплоизолирующим слоем оснований 94, и потому из внутренней воздушной полости системы указанных гелиоконцентраторов может извлекаться нагретая воздушная среда для использования энергии теплопотерь как конвективных, так и связанных с отражением лучей в технологическом оборудовании гелиотеплоэлектростанций. Теплопотери, связанные с инфракрасным излучением коробов 4, 33, также существенно ограничиваются - за счет применения вышеуказанных встроенных лучеконцентраторов.

Технологические проезды 56, 57, 63 (Фиг.3) также используются как по энергетическому, так и по хозяйственно-экономическому назначению. В частности, над технологическими проездами на высоте около 3 метров размещаются аналогичные гелиопоглощающие короба 4 на опорных стойках, которые используются, в свою очередь, для установки вертикальных лучеотражающих панелей, отмеченных жирными линиями, и для закрепления конструкций (72) посадочных емкостей (показаны пунктиром, Фиг.3). Посадочные емкости 96 размещаются на поперечных относительно водных проездов конструкциях 72 преимущественно на высоте от 1,2 метра и выше так, чтобы под ними проходили специальные плавсредства с обслуживающим персоналом и технологическими приспособлениями.

В поперечном технологическом проезде 63 размещено в качестве примера строение 64 хозяйственно-экономического назначения, последних в различных проездах и/или по северному периметру гелиотеплопреобразователя может быть установлено несколько.

В данных строениях (64) размещаются преимущественно экзотермические технологические процессы, выпуск ценной продукции которых связан со значительными выделениями тепловой энергии, которая направляется на утилизацию. Кроме того, на поверхности стен и кровель этих сооружений устанавливаются аналогичные гелиопоглощающие и светопроницаемые теплоизолирующие короба 4, 33 (Фиг.1, 4), включенные в описанные выше циркуляционные каналы, а также лучеотражающие панели, где это экономически целесообразно.

Хозяйственно-экономические сооружения (64) для экзотермических технологий могут выполняться подвижными, перемещаемыми на воде и состоять из разъемных технологических модулей с целью удобства их оперативных передислокаций. Утилизация тепловых потерь их экзотермических технологий может быть совмещена с конструкциями циркуляционных каналов, коробов 4, 33 и/или теплоизолирующих подложек 44 с гелиопоглощающими покрытиями (Фиг.3, 4). Такие сооружения (64) могут использоваться также для размещения в них определенного оборудования гелиотеплопреобразователя, в частности насосов, компрессоров и др.

На Фиг.4 показана горизонтальная светопроницаемая поверхность, например, из полимерной или стеклянной пленки, которая образуется состыкованными между собой верхними основаниями 94 - входными окнами гелиоконцентраторов. На этом же уровне размещены гелиопоглощающие и светопроницаемые теплоизолирующие короба 4, 33, установленные над технологическими водными проездами, между которыми образованы продольные просветы, направленные соосно с технологическими проходами 62 на теплоаккумулирующих емкостях 54, 55 и плавсредствах 58, 59 - теплоизолирующих плавающих подложках. Если указанные просветы закрыть светопроницаемым материалом, как показано штриховкой над проездом 56 (Фиг.3), то образуется сплошное светопроницаемое покрытие над всем гелиотеплопреобразователем на одном уровне, преимущественно включая и сооружения 64. Тем самым гелиотеплопреобразователь преобразуется в сплошную теплицу на поверхности водоема, что и предусмотрено в настоящем техническом решении. Проблема возникает в том, что крупный град или снег, где они бывают, могут повредить такое светопроницаемое теплоизолирующее покрытие своим весом или ударами при падениях. Поэтому на Фиг.4 показано еще одно важное техническое решение - посредством размещения над последним высокопрочного материала или пленки, перематываемых полосами шириной 6-10 метров над гелиотеплопреобразователем по всей его длине. В частности, стеклопленка или стеклоткань 97 в качестве перематываемого материала растянута посредством тросов и параллельных нитей 103, 104 (показаны пунктиром) между перематывающими барабанами. Песок, снег, град, накапливающиеся на перематываемом материале 97, сбрасываются ним в ту или другую стороны, за пределы гелиотеплопреобразователя. Таким образом убирается и защищается от повреждений вся поверхность гелиотеплопреобразователя. Перематываемый материал может быть светопроницаемым или темным, но преимущественно - светопроницаемым. В несолнечное время перематываемый материал занимает соответствующее положение и дополнительно утепляет защищаемую поверхность, при этом в дневное несолнечное время он пропускает внутрь и соответствующее количество рассеянного дневного света, что является полезным. Благодаря всему изложенному работоспособность и надежность гелиотеплопреобразователя возрастает до необходимого и достаточного уровня. При этом оказывается автоматизированной уборка территории последних, что снижает эксплуатационные расходы.

На Фиг.5 дана принципиальная схема применения указанных нижних гелиоконцентраторов 105, встроенных в дополнительную теплоизолирующую среду гелиопоглощающих коробов 33, накрытых сверху и охваченных по периметру верхними гелиоконцентраторами со светопроницаемыми основаниями 94 - окнами (последнее на Фиг.5 не иллюстрируется, чтобы не усложнялось понимание главного). В этом случае солнечные лучи 32 проходят через основания 94 верхних гелиоконцентраторов, основания 34 светопроницаемых теплоизолирующих коробов 33 и через встроенные пирамидообразные теплоизолирующие лучеконцентраторы 105 попадают на гелиопоглощающую поверхность 93 теплоизолирующей подложки 44, которая является в данном варианте гелиопоглощающим основанием гелиопоглощающего короба 4. Подложка 44 размещена на теплоизолирующем верхнем покрытии 23 теплоаккумулирующей емкости 1, содержащей нагретую воду 2 как теплоаккумулирующий материал и примесь водно-воздушной смеси 3, состоящей из водного теплоносителя 3 короба 4 и вспомогательного воздушного теплоносителя (также с номером 3) короба 33 (Фиг.5, 1, 2). Солнечные лучи 32 проходят через встроенный лучеконцентратор 105 прямо или с помощью лучеотражающих поверхностей 109 его стенок 108.

Угол при вершине 111 встроенного лучеконцентратора не превышает 20° (его оптимальная величина 10-15°), что позволяет всем лучам, поступающим на верхнее основание 106, проходить (без обратных отражений) на гелиопоглощающую поверхность 93. Эти лучи в концентрированных пучках нагревают (посредством гелиопоглощающей поверхности 93) жидкий теплоноситель 3 (в данном случае воду) в гелиопоглощающем коробе 4. Полученная таким образом тепловая энергия поступает внутрь теплоаккумулирующей емкости 1 и там накапливается на длительный период.

Теплопотери из гелиопоглощающего короба 4 встречают значительное дополнительное сопротивление за счет уменьшения площади светопроницаемых теплоизолирующих оснований 107, ограниченных соединенными между собой смежными наклонными стенками 108. Площадь основания 107 каждого встроенного лучеконцентратора 105 в 3-4 раза меньше площади его верхнего основания 106, за счет чего соответственно и снижаются теплопотери, а температура в гелиопоглощающих коробах 4 увеличивается до заданной величины. Так как стоимость в практической реализации встроенных лучеконцентраторов в условиях их заводского серийного производства является весьма низкой, их экономическая эффективность исключительно высока.

Теплопотери, которые проходят через воздушные полости встроенных лучеконцентраторов 105, в свою очередь, поступают в воздушную среду светопроницаемого теплоизолирующего короба 33, которая периодически или непрерывно (с регулированием скорости) поступает для их утилизации, в частности, в теплоаккумулирующую емкость 1. В последней воздухопоток из короба 33 может поступать непосредственно в жидкий теплоноситель 2, подниматься через последний вверх и отводиться воздухопроводом 39 назад в короб 33 (Фиг.1). Однако на Фиг.1, 5 показана воздухопроходная емкость (воздушный «мешок») 48, по которой теплоутилизирующий воздухопоток может проходить по циркуляционному каналу без прохождения через воду и без создания двухфазной среды в теплоносителе 3 и теплоаккумулирующем материале 2.

Кроме того, так как в теплоаккумулирующей емкости 1 установлены вертикальные и горизонтальные трубы (116, 117) для частичной фиксации ее периметра, последние могут использоваться и для прохождения через них теплоутилизирующего воздухопотока. В дополнение к этому, теплоутилизирующий воздухопоток может прокачиваться и через воздушную эластичную полость 113, главным назначением которой является тонкое автоматическое регулирование положения теплоаккумулирующей емкости 1 относительно поверхности водоема.

Предложенные технические решения согласно предлагаемому изобретению позволяют обеспечить низкую удельную стоимость (с большой перспективой дальнейшего ее снижения): теплоаккумулирующей емкости (применение дешевых и жестких пенистых материалов, удобных при строительстве, с количеством примесей воздушных пузырьков в них до 80-90% их объема, при одновременном фиксировании ее верхнего покрытия посредством собственно теплоаккумулирующего материала); гелиопоглощающих и светопроницаемых теплоизолирующих коробов с объединением их в единую технологичную, неразъемную модульную конструкцию именно заводского изготовления (при эффективной разъемной стыковке их сборочных единиц посредством простейших соединений, изготовленных в условиях заводского производства, с применением дешевых материалов, особенно с последующим переходом к применению тонких, дешевых и особо прочных стеклянных пленок); конструкций компоновок циркуляционных каналов с короткими трубными связями; технологических проходов и проездов с одновременным производством ценных продуктов и совмещением этого производства с основными энергетическими процессами и гелиоконцентрацией; весьма эффективных компоновок теплоаккумулирующих емкостей и установок гелиопоглощающих коробов на простейших водных плавсредствах - теплоизолирующих подложках; соединений теплоаккумулирующих емкостей со средствами съема и передачи тепловой энергии в эффективных конструкциях, в том числе с применением жидких теплоносителей и в теплосъемных циркуляционных каналах. Такие технические решения позволяют создать программы по снижению удельной себестоимости гелиотеплопреобразователей и гелиотеплоэлектростанций до величин, недоступных при использовании других известных технических решений.

Данное техническое решение является весьма эффективным уже при реализации лишь первого пункта формулы изобретения, однако использование ее последующих пунктов наращивает его технико-экономическую эффективность.