КҮн сӘулесімен суды Қыздыру

Кіріспе

Күн энергиясын пайдаланудың ең қарапайым саласы – ауа мен суды қыздыру. Салқын климатты аймақтарда тұрғын үйлерді жылыту мен ыстық сумен қамтамасыз ету қажет. Өнеркәсіпте де ыстық судың үлкен мөлшері қажет. Мысалы, Австралияда сұйықтықты 100°С – тан төмен температураға дейін қыздыру үшін қолданылатын энергияның 20% жұмсалады. Осыған рай, кейбір елдерде әсіресе, Австралия, Израиль, Жапония және АҚШ – тары секілде мемлекеттерде, күнмен қыздыру жүйелерін өндіру кең етек алуда.

Күн энергиясы су, ауа қыздырғыштарында, күн дистилляторларында, күн мұнараларында (мұнаралы күн энергетикалық қондырғыларында) қолданылады. Бұл жүйелер 6 тарауда қарастырылады.

Мына тарауда сурет 5.1 – де көрсетілген күнмен қыздыру жүйелері қарастырылады. Сурет 5.1 – де жұтылған энергия мөлшері мен жүйде жылу жоғалту мөлшерімен ерекшеленетін күн сәулесін қабылдағыштың орналасу реті көрсетілген. Кесте 5.1 – де күн сәулесін қабылдағыштардың негізгі сипаттамалары және олардың жүйе параметрлері жақсарған сайын артатын бағасы көрсетілген.

Күн энегриясыны жұтылуы мен энергияның сұйықтыққа берілуі жүретін қабылдағыш күнмен қыздыру жүйесінің негізгі элементі болса керек. Мұнда жазық сәуле қабылдағыштар қарастырылған, жинақтаушы қабылдағыштар §6.8 – де қарастырылады. Жазық қабылдағыштар тура және шашыраңқы сәулелерді жинай алады, сол себепті бұлтты ауа-райы кезінде де жұмыс жасай алады. Осыған орай және де оның бағасының арзан болуына байланысты жазық қабылдағыштар сұйықтықты 100°С – қа дейін қыздыру кезінде қолдануға жарамды.

Кесте 5.1. Күн сәулесін қабылдағыштардың сипаттамалары

Беті	Шыны жабын	Сурет	Қабылдағыш бетінің кедерігісі, rра, м2*К*Вт-1	rракезінде жылулық жоғалтуларды теңестіретін температура, , °С	Бағасы, доллар
Қара     Іріктемелі	Жоқ Бір қабат Екі қабат Бір қабат   Екі қабат Вакуумды құбыр	5.1, в 5.1, д, е 5.1, ж 5.1, е, з 5.1, ж, з 5.1, и	0,031 0,13 0,22 0,40   0,45 0,48		50-200

Қарапайым қабылдағыштар (сурет 5.1, а-д) құрамында қыздыруға қажет сұйықтықтың барлығы болады. Құрылысы күрделі қабылдағыштар (сурет 5.1, е-и) белшілі бір уақытта сұйықтықтың кішігірім мөлшерін ғана қыздырады, ол одан кейін бөлек тұрған резервуарда жиналады, бұл жүйенің жылу жоғалтуларын төмендетуге мүмкіндік береді (§5.5 қараңыз).

Сурет 5.1. Тиімділігі мен бағасының артуы бойынша күн сәулесін қабылдағыштардың реті.

а – Жер бетіндегі ашық резервуар. Жылу Жерге кетеді; б – Жерден оқшауланған ашық резервуар. Таза су жақсы жұтқыш болып табылмайды, булану салдарынан жылу жоғалтулар болады; в – қара резервуар. Кешкі ванналарда суды қыздыру үшін Жапонияда қолданылады, үлкен жылу жоғалтумен және түнгіге суды жинау мүмкіндігінің болмауымен сипатталады, әсіресе желді ауа – райында; г – түбі Жерден оқшауланған қара резервуар. Жвлу жоғалту жоғарғы қақпағы арқылы жүреді, сол себепті жылу жоғалту алдыңғы жағдайға қарағанда 2 есе төмен; д – шыны қақпағы бар контейнердегі қара резервуар. Полиэтиленді қақпақты қолданған арзан, балайда ол күн көзінде тез бұзылады; е – құбырлары бар металл пластина және сумен толтырылған жазық ыдыс. Стандартты өнеркәсіптік қабылдағыш; қыздырылатын сұйықтық қабылдағыш арқылы өтіп, арнайы резервуарда жиналады. Сумен толтырылған пластина құбырлы пластинамен салыстырғанда тиімдірек; ж – екі шыны қабаты бар пластиналы қабылдағыш. Сурет 5.1, е нұсқасы ең жақсы оқшаулағышы бар, сұйықтық 100°С – қа дейін қыздырылуы мүмкін; құрамында темір жоқ шыны терезелі шыныдан гөрі аз жұтады; з – селективті бет, , радиациялық жоғалтулар төмен (жұтылған күн сәулесі, әлсіреген сәуле); и – вакуумдық қабылдағыш. Сұйықтық қара ішкі құбырда, шыны сыртқы құбыр. Сыртқы бет арқылы конветивтік жоғалтулар жоқ