Шоғырландырғыш (фокустағыш, концентратор) күн қондырғылары

Шоғырландырғыш гелиоколлекторлардың пішіндері айна тәріздес өңделген металдан жасалған параболоцилиндр, сфералық немесе параболалық айна түрінде болып келеді. Оның жылу қабылдағыш элементі қондырғының фокусында орналасады. Жылу тасымалдағыш дене ретінде суды немесе қатпайтын сұйықты қолданады.

Фокустаушы коллекторларда қолданылатын шоғырландырғыштардың (концентраторлардың) кейбір пішіндері 7.3-суретте көрсетілген

7.3-сурет. Күн шоғырландырғыштарының (концентраторларының) пішіндері: а) параболоцилиндрлік концентратор; б) параболоидты концентратор; в) Френельдің жазық-сызықты линзасы

Парабола цилиндрлі шоғырландырғыш (концентратор)

Парабола цилиндрлі айналық концентратор күн сәулесін бір сызық бойына шоғырландырады, соның салдарынан, одан ондық одан да жоғары бірнеше жүздік шоғырлағыш еселігін қамтамасыз етуі мүмкін (шағылдырғыш айналардың түрлеріне сәйкес) [9, 25, 33, 36].

Параболацилиндрдің сызықтық фокусында жылу тасымалдағышы түтік-құбыр болады, ондағы сұйықтың температурасын 300-390⁰С дейін көтеруге болады, ысыған су жылулық аккумуляторға беріледі, одан ары қарай тұтынушыларға тасымалданады.

Параболацилиндрлі айналық концентраторды оның осі бойынша солтүстік-оңтүстікке бағдарлайды және бағдарлағыш датчиктің көмегі арқылы күнді бағдарлай қозғалады. 7.4-суретте өндірістік параболацилиндрлік шоғырландырғыш (концентратор) көрсетілген.

7.4-сурет. Өндірістік парабола цилиндрлік шоғырландырғыш (концентратор) 1 – күн сәулесі; 2 – жылу қабылдайтын құбыр; 3 – айна; 4 – бақылау жүйесі

Параболоид шоғырландырғыш (концентратор) – параболоид пішіндес болып келеді. Параболалық концентратор күнді бағдарлағанда екі координата бойынша басқарылады. Күн сәулесінің энергиясы параболоид шоғырландырғышының фокусында кішігірім ауданға шоғырланады.

Айналар жуықтап алғанда оған түсетін күн энергиясының 92%-ын шағылдырады. Параболоид шоғырландырғыштың фокусында ұстап тұрғыш (кронштейнде) жылу қабылдағыш бет (жылу өндіретін) немесе фотоэлектрлік элементтер (электр энергиясын өндіретін) бекітіледі.

7.5-сурет өндірістік параболоид тәріздес шоғырландырғыш (концентратор) көрсетілген.

7.5-сурет. Өндірістік параболоид тәріздес шоғырландырғыш (концентратор): 1 – күн сәулесі; 2 – жылу қабылдайтын құбыр (қазандық); 3 – айна ; 4 – бақылау жүйесі; 5 – құбыр

Френель линзалы шоғырландырғыш (концентратор)

Френель линзасы – әдеттегі линзалар тәрізді сфералық немесе басқа беттермен тегістелген (шлейфтелген) әйнектің тұтас бөлігінен тұрады және қимасы арнайы пішінді призма қабаттарынан және бір-біріне беттескен сақиналардан тұрады. Іс жүзінде кейбір гелиоқондырғыларында Френель линзалары бар жазық күн коллекторлары да пайдаланылады [1, 7, 11, 33].

7.6-сурет. Френель линзалы шоғырландырғыш (концентратор).

1 – тісті қималы Френель линзасы; 2 – жылу тасымалдағыш құбыр; 3 – оқшаулағыш материал

Линзаның шоғырландырғыш (концентрациялау) дәрежесі оның диаметрінің фокустық қашықтығының қатынасына пропорционал, сондықтан бірлік линза көмегімен шоғырландырғыш қабілеті жоғарғы дәрежесіне қол жеткізу әдеттегі қысқа фокусты линзаларды әзірлеудің дәлдігінің қиындығымен шектеледі. Линзаның шоғырландырғыш (концентрациялау) дәрежесі оның диаметрінің фокустық қашықтығының қатынасына пропорционал, сондықтан бірлік линза көмегімен шоғырландырғыш қабілеті жоғары дәрежесіне қол жеткізу әдеттегі қысқа фокусты линзаларды әзірлеудің дәлдігінің қиындығымен шектеледі.

Осылайша құрылған, әрбір сегмент күн радиациясын орталық қабылдағышта фокустайтындай көп линзалы жүйені құру шоғырландырғыш жүйені дайындау технологиясын жеңілдетеді, осының өзі Френель линзаларын жасауда және құруда қолданылды /7, 10/.

Френель линзаларының артықшылығы радиация ағынына перпендикуляр бағыттағы оның қалыңдығының үлкен болмауы (5-7 мм-ға дейін) (7.6-суретті қара). Френель линзалары бар күн коллекторларын неғұрлым жоғары көрсеткіштерін күнді бақылау жүйелерін ұйымдастырғанда байқатады, әйткенмен жылу қабылдағыштың температуралық деңгейіне талаптар қатаң болмағанда бақылайтын жүйені қолданбауға да болады. Френель линзалары вакуумделген түтікті коллекторлармен біріктіріле отырып қолданылуы мүмкін. Дөңгелек линзалар фотоэлектрлік түрлендіргішті жүйелерде аздаған шоғырландырғыш (концентрациялар) үшін де жарамды.