Issiqlik ta’minoti uchun quyosh issiqlik tizimlarini hisoblash

Issiqlik ta’minoti uchun quyosh issiqlik tizimlarini hisoblash

Quyosh energiyani issiqlik energiyaga о‘zgartirish modda atomlarning elektromagnit nurlanishni yutish qobiliyati hisobiga sodir bо‘ladi. Bunda elektromagnit nurlanish energiyasi moddaning atom va molekulalarning kinetik energiyaga, ya’ni issqlik energiyaga aylanadi. Natijada moddaning temperaturasi kutariladi. Bunday usulda issiqlikni olish о‘zining soddaligi tufayli turli xil saviyadagi har xil iste’molchilarni energiya bilan yetarli darajada ta’minlashga erishish imkongiyatini beradi. Ushbu yо‘nalishga qiziqish – ekologik toza quyosh energiyasidan foydalanish butun dunyoda borgan sari ortib bormoqda. Hozirgi vaqtda juda kо‘p turli xil quyosh energiyani issiqlik energiyaga о‘zgartiruvchi sanoat va maishiy qurilmalari mavjud. Bunday qurilmalarga quyosh issiqlik qurilmalar deb ataladi. Quyosh nurlanish energiyani issiqlikka о‘zgartirish ikki yо‘nalishlarda amalga oshiriladi:

1) quyosh energiyani tо‘g‘ridan tо‘g‘ri issiqlikka о‘zgartirish, hosil bо‘lgan issiqlik bevosita tо‘g‘ridan turli xil ehtiyojlar uchun foydalaniladi;
2) termodinamik sikl bо‘yicha quyosh energiyani о‘zgartirish, hosil bо‘lgan issiqlik elektr energiyani ishlab chiqarish uchun foydalaniladi.
Quyosh issiqlik qurilmalarining ishlash prinsipi quyosh nurlanishini qabul qiluvchi xira sirtning quyosh radiatsiyasini yutishiga asoslangan. Ushbu jarayon nur yutuvchi materialning turiga qarab ancha murakkab bо‘lishi mumkin. Buning natijasida barcha tо‘lqin uzunligidagi nurlanish energiyasi issiqlikga о‘zgaradi. Har xil turdagi qora yuzalarning nur yutish qobiliyati (80...98)% oraliqda yotadi va qolgan (2...20)% qismi esa qaytariladi. Yutilgan energiyaning bir qismi issiqlik о‘tkazuvchanligi orqali issiqlik qabul qilgichning boshqa qismlariga uzatiladi, qolgan qismi esa konveksiya va nurlanish bilan atrof muhitga tarqaladi. Atrof muhitga issiqlik uzatish issiqlik qabul qilgichning sirti bilan atrof muhitning temperaturalari farqiga bog‘liq bо‘ladi. Atrof muhitga uzatiladigan issiqlik miqdori yutilgan nurlanish oqimining miqdoriga tenglashganda temperatura muvozanati о‘rnatiladi va u quyidagicha aniqlanadi
_{ }
bu yerda _{ } , _{ } - yutilgan issiqlik va atrof muhitga uzatiladigan issiqlik oqimlarining zichliklari, Vt/m²;
I - tushadigan quyosh radiatsiyasi oqimining zichligi, Vt/m²;
k - sirtning nur yutish qobiliyati;
 - sirtning issiqlik berish koeffitsiyenti, Vt/(m²K);
Δt - qabul qilgichning sirti bilan atrof muhitning temperaturalar farqi, °С.
"Issiq yashik" prinsipida ishlaydigan past temperaturali quyosh qurilmalarining asosiy elementi - quyosh nurlanishini qabul qilgich bо‘lib hisoblanadi. Shaffof qoplama bilan yopilgan va issiqlik izolyatsiyalangan yashik ichida quyosh nurlanish issiqligini qabul qilgich joylashgan ( 10.1-rasm).

10.1 -Rasm. "Issiq yashik", issiqlik qopqon sxemasi: 1-shaffof qoplama, shisha; 2-issiqlik qabul qilgich, qora sirt; 3-issiqlik tashuvchi; 4-issiqlik izolyatsiyasi, 5-yashik; 6-quyosh nurlanish; 7-infraqizil nurlanish; 8-konveksiya bilan issiqlik uzatish; 9-issiqlik о‘tkazuvchanlik bilan issiqlik uzatish.
Shaffof qoplamadan о‘tgan quyosh nurlanish issiqlik qabul qilgich bilan absorbsiyalanadi va uni qizdiradi. Issiqlikning bir qismi konveksiya va issiqlik о‘tkazuvchanlik orqali qabul qilgich va yashikning boshqa qismlariga uzatiladi, boshqa qismi esa infraqizil radiatsiyasi kо‘rinishida nurlanadi. Infraqizil nurlanish uchun shaffof qoplama tiniq emas. Shuning uchun yashik ichida temperatura kо‘tariladi, parnik (issiq xona) effekti hosil bо‘ladi.

10.2-Rasm. Parnik effektining sxemasi.

Quyosh issiqlik qurilmalari temperatura rejimlariga qarab past temperaturali (100...130 °С temperaturalargacha ishlaydigan) va yuqori temperaturali (130 о С dan yuqori temperaturalarda ishlaydigan) qurilmalarga bo‘linadi. Past temperaturali quyosh issiqlik qurilmalari. Hozirgi davrda past temperaturali quyosh qurilmalarining xilma-xil turlari mavjud. Konstruksiyasi, samaradorligi, narxi va vazifasiga kо‘ra bunday qurilmalarni quyidagi turlarga, ya’ni ochiq va yopiq, issiqlik izolyatsiyali va issiqlik izolyatsiyasiz, bir va undan ortiq shaffof qatlamlar bilan qoplangan, yassi, plastinkali, quvurli va vakuumlangan qabul qilgichlari bо‘lgan havo- va suv qizdirgichlarga ajratish mumkin.