Muqobil energiya manbalari

Quyosh kollektorlarining ish jarayoni

Quyosh suv isitish qurilmasi quyosh kollektori, issiqlik almashingich kontur va issiqlik akkumulyatori (suvli bak) dan tashkil topgan. Quyosh kollektori orqali issiqlik tashuvchi (suyuqlik, propilenglikol,) sirkulyatsion harakat qiladi. Quyosh kollektorida issiqlik tashuvchi quyosh energiyasi hisobiga qiziydi va o‗z issiqligini bak-akkumulyatorda o‗rnatilgan issiqlik almashingich orqali suvga beradi. Bak-akkumulyatorda issiq suv u foydalangunga qadar saqlanadi, shuning uchun u yaxshi issiqlik izolyatsiyatsiga ega bo‗lishi zarur. Quyosh kollektori joylashgan birinchi konturda issiqlik tashuvchining tabiiy va majburiy sirkulyatsiyasi bo‗lishi
mumkin. Bak-akkumulyatorda elektr isitgich-dubler o‗rnatilishi mumkin. Bak-akkumulyatorda normadan past darajada suv harorati tushib ketganda (bulutli ob-havo sharoitlarida, quyosh shu‘lalanishi soatining qish mavsumida kamayib ketishi) isitgich-dubler avtomatik ravishda qo‗shilib suvni berilgan haroratgacha qizdiradi.
Quyosh uskunasining asosiy konstruktiv elementi kollektor bo‗lib, unda quyosh energiyasini ushlab qolish, uni issiqlikka almashtirish va suvni havoni yoki biror-bir boshqa issiqlik tashuvchini qizdirish amalga oshiriladi. Quyosh kollektorlarining ikki turi farqlanadi, yassi va fokuslovchi. Yassi kollektorlarda quyosh energiyasi konsentratsiyasiz yutiladi, fokuslovchida esa – konsentratsiya bilan, ya‘ni kelayotgan radiatsiya oqimini zichligining oshishi bilan past xaroratli gelio uskunalardagi kollektorlarning eng keng tarqalgan turi quyosh energiyasining yassi kollektori (QEK) hisoblanadi. Uning ishlashi «issiq yashik» prinsipiga asoslangan bo‗lib, uni yopiq avtomobil saloni quyoshda qizishini esga olsak tasavvur qilish oson bo‗lib, u unga shaffof oyna yuzalari orqaliquyosh nurlariga o‗ziga xos qopqon vazifasini o‗taydi. Yassi QEK tayyorlash uchun, avvalo, qizdirilayotgan issiqlik tashuvchi harakatlanishi uchun quvur yoki kanallarni bir qatori bilan ishonchli aloqaga ega nur yutuvchi yuza zarur. Yassi nur yutuvchi yuza va issiqlik tashuvchi quvurlar (kanallar) yig‗indisi konstruktiv yakka element- absorberni hosil qiladi. Quyosh energiyasini yaxshi yutilishi uchun absorberning yuqorigi yuzasi qora rangga bo‗yalishi kerak va maxsus yutuvchi qoplamaga ega fazoga issiqlik yo‗qotishlarining pasayishiga absorberning pastki yuzasini yopib turuvchi issiqlik gezolyatsiyasidan, shuningdek, absorbyerdan yuqorida undan ma‘lum masofada joylashuvchi yorug‗lik shaffof izolyasiyasidan foydalanish yo‗li bilan erishiladi. Barcha shaffof izolyasiya zichlashuvi shisha bilan qoplanadi (1-rasm).
Shunday qilib umumiy ko‗rinishi 2-rasmda ko‗rsatilgan suyuqlikni qizdiruvchi yassi kollektor hosil bo‗ladi.
Yassi QEKning boshqa turdagi kollektorlarga nisbatan prinsipial afzalliklariga uning to‗g‗ri (nurli) va shuningdek sochma quyosh energiyasini ushlab qolish qobilyatini va buni natijasida – quyosh ortidan kuzatish zaruratisiz uni statsionar o‗rnatish imkoniyati kiradi.
Quyosh energiyasining yassi kollektori absorberi, odatda yuqori issiqlik o‗tkazuvchanlikka ega metaldan, xususan, po‗lat, alyuminiy va xatto misdan tayyorlanadi.
Shaffof izolyasiya bir yoki ikki qavat shisha yoki polimer plenkasi ko‗rinishida bo‗ladi. Shishaning tashqi qavati va polimer plenkaning ichki
qavatidan kombinatsiya ishlatilishi mumkin. Issiqlik tashuvchining pastqizdirish harorati holatida (30⁰C gacha) kollektor umuman shaffof izolyasiyaga ega bo‗lmasligi mumkin. Kollektor korpusi ruxlangan temir, alyuminiy, yog‗och, plastmassadan tayyorlanishi mumkin. Issiqlik izolyasiya sifatida turli materiallar qo‗llanilishi mumkin: mineral paxta, penopoliuretan va x.k.
Keng tarqalgan suyuqlikli yassi quyosh kollektori (1-rasm) issiqlik tashuvchi sirkulyatsiyasi uchun maxsus issiqlik yutuvchi metall list va unga biriktirilgan kanallar (absorber) dan tashkil topadi. Quyosh issiqlik nurlanishini yutuvchi absorberning yuqori qismida (bir qancha oraliqda) selektiv shaffof shisha qoplamasi bo‗ladi. Konstruksiya xamma qismi korpusga biriktirilib pastki va yon tomondan issiqlik izolyasion material bilan ta‘minlanadi.

1. 
   rasm. Yassi quyosh kollektorining konstruktiv tuzilishi
   

1 – quyosh nuri; 2 – oynali qobiq; 3 – korpus; 4 – issiqlik qabul qilgich yuzasi (absorber); 5 – issiqlik izolyatori; 6 – mahkamlagich; 7 – xususiy
to‗lqin uzunligi.
Bunday quyosh kollektorining ish jarayoni selektiv shisha qoplamasining xossalariga bog‗liq bo‗lib qisqa to‗lqinli quyosh nurlarini o‗tqazish va qizigan yuzadan (absorber) nurlanayotgan uzunto‗lqinli radiatsiyani ushlab qolishga asoslangan bo‗lib sodir bo‗layotgan hodisa
―parnik effekti‖ deb nomlanadi. Bunday quyosh nurlanishini selektiv o‗tqazish natijasida absorber qizib uzun to‗lqinli nurlanishni chiqara boshlaydi. Shisha qoplamasining uzun to‗lqinli nurlanishni ushlab turish hisobiga shisha-absorber o‗rtasidagi fazoda haroratning sezilarli ko‗tarilishi ro‗y beradi. Shishaning nur o‗tqazish xossasining
yaxshilanishiga shisha yuzasini teksturalash, tarkibida temir materialini kamaytirish yordam beradi, uzun to‗lqinli nurlanishni ushlab turishga esa qo‗shimcha ravishda shishaga qilingan selektiv qoplamalar ko‗mak beradi.

2. 
   rasm. Yassi quyosh kollektorining umumiy ko‗rinishi Odatda absorber paneli yuqori issiqlik o‗tkazuvchanlikka ega
   

materiallar (mis, alyuminiy) dan tayyorlanadi yoki qora rangga bo‗yaladi, shuningdek yuqori quyosh energiyasini yutilish koeffitsiyentiga ega qora material bilan qoplanadi.
Agar issiqlik tashuvchi absorber bilan kontaktda bo‗lsa, unda u bu energiyani oladi. Quyosh kollektori chiqish qismidagi foydali energiya 3 ta parametrga bog‗liq: kollektor yuza tekisligidagi tushayotgan quyosh nurlanishi oqim zichligi (quyosh radiatsiyasi) 𝐼_𝑇, kollektorga kirish qismida issiqlik tashuvchining o‗rtacha harorati T_in. va atrof-muhit harorati T_a..
Vaqt bo‗yicha kollektorning yuza birligidan olinadigan foydali energiya quyidagi ifodadan topiladi (Vt).

𝑄_𝑢 = 𝐹_𝑅𝐴^⌊𝐼_𝑇⁽𝑟𝛼⁾ − 𝑈_𝐿⁽𝑇_i𝑛 − 𝑇_𝑎^)⌋ (1)

Bu yerda A-kollektorning maydoni (m²); 𝐹_𝑅-kollektordan issiqlik uzatish koeffitsiyenti 𝐼_𝑇 - kollektor yuza tekisligidagi tushayotgan quyosh nurlanishi oqim zichligi (quyosh radiatsiyasi) Vt/m², 𝑟-quyosh nurlanishiga nisbatan shaffof qoplamaning o‗tkazish koeffitsiyenti, 𝛼- quyosh nurlanishiga nisbatan shaffof qoplamaning yutish koeffitsiyenti,
𝑈_𝐿- kollektorda to‗liq issiqlik yuqotilishi koeffitsiyenti, bu koeffitsiyent shamol tezligiga, shaffof qoplamalar soniga va izolyatsion materiallarning xossasiga bog‗liq.
Soddalashtirilgan varianti:
𝑄_𝑢 = 𝐴𝐺𝐶_𝑝⁽𝑇_𝑜𝑢𝑡 − 𝑇_i𝑛⁾ (2)

𝑚²𝑠
Bu yerda 𝐺- issiqlik tashuvchining solishtirma massa sarfi ( ^𝑘g ), 𝐶_𝑝- issiqlik tashuvchining issiqlik sig‗imi ( ^𝐷j ). Mos ravishda
𝑘g𝐾
geliokollektorning FIK quyidagi formuladan aniqlanadi:

_{5 =} Q_u
𝐴𝐼_𝑇
(3)

Issiq suv ta‘minoti uchun iste‘mol quvvati quyidagicha aniqlanadi:
𝑄_𝑝 = 𝐺𝐶_𝑝⁽𝑇_𝑜𝑢𝑡 − 𝑇_i𝑛⁾ (4)