2-laboratoriya ishi passiv va aktiv quyosh suv isitgichlarining ish jarayonini o‘rganish ishning maqsadi

№2-LABORATORIYA ISHI

PASSIV VA AKTIV QUYOSH SUV ISITGICHLARINING ISH JARAYONINI O‘RGANISH
Ishning maqsadi: Passiv va aktiv quyosh suv isitgichlari, ularning tuzulishi, ishlash printsipi, va qo’llanilishi haqida umumiy ma’lumotga ega bo’lib, passiv va aktiv quyosh suv isitgichlari ish jarayonini o’rganib amaliy jihatdan hisoblab chiqishni o’rganadi.

Tayanch iboralar: Issiqlik ta’minoti, Quyosh energiyasi, Quyosh nuri oqimi, Quyosh isitish tizimlari, passiv sistema, aktiv sistema, foydali ish koeffitsent, bak-akkumulyator, Quyosh kollektori, erning kengligi.

Kerakli jihozlar: Tajriba natijalarini aniqlash uchun Passiv va aktiv suv isitgichlari, haroratni o’lchash uchun termometrlar.

Ishning davomiyligi – 4 soat.

1. 
   NAZARIY MA’LUMOTLAR
   

Issiqlik ta’minotida quyosh energiyasidan amalda foydalanish samaradorligi

quyidagi prinsiplarga asoslangan:

• 
  muayyan obyektga bog‘lanishi, ya’ni uning vazifasi hamda konstruktiv, qurilish va me’morchilik xususiyatlarini hisobga olgan holda;
  
• 
  issiqlik yuklamasining o‘ziga xos xususiyati, radiatsiyali-iqlim va geografik sharoitlari;
  
• 
  iqtisodiy va texnikaviy imkoniyatlari, boshqa energiya manbalarining
  

mavjudligi;

• 
  uyg‘unlashtirilgan, o‘rinbosa oladigan issiqlik ta’minoti tizimlaridan
  

foydalanish imkoniyatlari;

• 
  sotsial-maishiy sharoitlar, milliy va maxaliy an’analar.
  

Quyosh isitish tizimlarining turlari ko‘p bo‘lishidan qat’iy nazar, ularni ikki, ya’ni passiv va aktiv guruhlarga ajratish mumkin. Passiv tizimlarda QEK va issiqlik akkumulyatori vazifasini binoning tо’siq konstruksiyalari bajaradi, quyosh energiyasi bilan isitilgan havoni uzatish esa odatda tabiiy konveksiya yo‘li bilan amalga oshiriladi. Passiv sistemalarda binoga uning katta oynasi orqali tushayotgan quyosh nurini janub tomondagi bino devorlari va poli bevosita tutib olishini ta‘minlashga mо’ljallangan bо’ladi, uning issiqlik tо’plash va saqlash miqdori devor, pol va suv tuldirilgan idish massasiga bog’liq yoki binoning janub tomonida о’rnatilgan qurilma, bino ichiga issiqlikni uzatish qurilmasi miqdoriga va sifatiga bog’liq.

Tungi yoki quyosh bо’lmagan vaqtlarda binoning issiqlik yо’qotishini

kamaytirish uchun binoning yorug’lik qaytaruvchi yuzasida issiqlikni tutib

qoladigan issiqlik izolyatori bilan (panjara, tо’siqlar va boshqalar) ham

jixozlanishi ta‘vsiya qilinishi mumkin.

Izolyatsiya darajasi yuqori bо’lgan, quyosh nuri kо’p miqdorda bо’lgan va tashqi havoning о’rta meyorda bо’ladigan hududlarda passiv quyosh bilan isitish tizimi oynalar bо’lganda, bino poli va shifti о’rtasida havo sirkulyatsiyasi uchun yetarli oraliq bо’lganda issiqlik tо’plash samaradorligi yuqori bо’ladi.

Bunda sistemaning foydali ish koeffitsenti 40% gacha borishi mumkin.

Passiv quyosh isitish tizimlarining ishlash prinsipi quyidagi jarayonlarga, ya’ni shaffof qoplama bilan himoyalangan va qoraytirilgan sirtlarga quyosh nurlanish energiyasini to‘plashga va ularni qizdirishga, issiqlik o‘tkazuvchanlik va erkin konveksiya orqali issiqlikni isitiladigan honaga uzatishga asoslangan. Passiv tizimlar binoning konstruksiya elementlaridan va issiqlik yo‘qotishlarni kamaytirish chora-tadbirlaridan kompleks foydalanish asosida amalga oshiriladi. Passiv tizimlarda issiqlik tashuvchi sifatida havo xizmat qiladi.

A B 2 V

2 2

1 1 1

3

G 5 D

4

6

1. rasm. Passiv quyosh isitish tizimlari:

A - F.Xatchinson tizimi (AQSH); B - Tromb-Mishel tizimi (Fransiya);

V - M.Vagner tizimi (Angliya); G - S.Baer tizimi (AQSH);

D - "Zoumuorks korporeyshin" firmasining tizimi (AQSH);

1 - yorug‘lik shaffof to‘siq, 2 - issiqlik qabul qilgich - devor,

3 - issiqlik qabul qilgich - pol, 4 - qaytargich - ekran, 5 - issiqlik qabul qilgich - suvli idish, 6 - issiqlik akkumulyator.

2.1- rasmda passiv quyosh isitish tizimlarining asosiy turlari keltirilgan. Isitiladigan xonaga issiqlikni uzatish usuliga qarab passiv isitish tizimlarini uch turga bo‘lish mumkin: 1) to‘g‘ridan-to‘g‘ri (1. A rasm); 2) bilvosita (1. B, V, G rasm); 3) izolyasiyalangan (ajratilgan, 1. D rasm) usullar bilan issiqlikni qabul qilish va uzatish.

Passiv quyosh isitish tizimlarini keng qo‘llash, ya’ni quyosh radiatsiyasi o‘tishini rostlash va issiqlik yo‘qotishlarni kamaytirish uchun binoning konstruksiya elementlaridan foydalanish, turli xil qaytargich, ekran, parda, jalyuz va xk. larni ishlatish "quyosh me’morchiligi"ning rivojlanishiga olib keldi (1. G rasm).

O‘zbekiston sharoitida passiv quyosh isitish tizimlaridan foydalanish tajribalari va tahlilidan quyidagi hulosalarni chiqarish mumkin:

1. 
   To‘g‘ridan-to‘g‘ri quyosh radiatsiyasi utish tizimlarining samaradorligi past. Qish paytida qo‘shimcha issiqlik manbai talab etiladi, yozgi vaqtda esa xonalar qizib ketadi.
   
2. 
   Katta massali issiqlik akkumulyatorlariga ega bo‘lgan bilvosita yoki izolyasiyalangan (ajratilgan) isitish o‘sullaridan foydalanish maqsadga muvofiq.
   
3. 
   Qaytarish va ekranlash tizimlaridan foydalanilganda samaradorligi yanada oshadi, ya’ni ular yozda quyosh radiatsisini binoga o‘tishini kamaytiradi, qish faslida kunduzgi vaqtda quyosh radiatsiyasi o‘tishini ko‘paytiradi, tunda esa - issiqlik yo‘qotishlarini kamaytiradi.
   
4. 
   O‘zbekiston sharoitida passiv tizimlar isitish uchun kerakli issiqlik yuklamasining 30...60% ni quyosh energiyasi hisobidan ta’minlashi mumkin.
   

2. 
   Aktiv quyosh isitish tizimlari
   

Aktiv quyosh isitish tizimlarining quyosh kollektorlari (havo- yoki suv isitgichlari), issiqlik tashuvchini sirkulyasiyalash elementlari (havo o‘tzazgichlar, ventilyatorlar, quvurli o‘tkazgichlar, nasoslar, issiqlik almashtirigichlar) va issiqlik akkumulyatorlari asosiy tashkil etuvchi qismlari bo‘lib hisoblanadi.

Aktiv tizimlarni quyidagi alomatlar bo‘yicha klassifikatsiyalash mumkin:

1. 
   issiq suv ta’minoti, isitish va uyg‘unlashtirilgan tizimlarning bajaradigan vazifasi bo‘yicha;
   
2. 
   mavsumiy, yillik ishlash davri bo‘yicha;
   
3. 
   individual (yakka), guruhli, markazlashgan iste’molchilar bo‘yicha;
   
4. 
   1, 2 va ko‘p konturli, konturlar soni bo‘yicha;
   
5. 
   o‘rinbosa oladigan issiqlik manbaining bor bo‘lishligi va uning turi bo‘yicha.
   

Quyosh issiq suv ta’minoti tizimlari tabiiy (termosifonli) yoki majburiy sirkulyasiyali 1, 2 va ko‘p konturli bo‘lishi mumkin. Bunday tizimlarning asosiy elementlari quyosh kollektori-suv isitgich va bak-akkumulyator bo‘lib hisoblanadi (2.2 rasm).

A B V

4

1 2 1 2 1 3 2

4 5 4

5 5
2.2- rasm. Tabiiy sirkulyasiyali quyosh issiq suv ta’minoti tizimlarini sxemasi:

A-bir konturli oquvchi; B va V-ikki konturli; 1-quyosh kollektori;

2-bak akkumulyator; 3-issiqlik almashtirgich; 4-issiq va 5-sovuq suv

Bak-akkumulyator quyosh kollektoridan balandroq o‘rnatiladi va zichliklar gradienti hisobidan suv tabiiy konveksiya ta’sirida sirkulyasiyalanadi. Ikki konturli tabiiy-konveksiyali tizimlarning (2.2,B,V rasm) kamchiligi - suvning sirkulsiyalanish tezligi kichik bo‘lganligidan ularning samaradorligi past. Samaradorligini oshirish uchun esa majburiy sirkulyasiyadan foydalaniladi.

Aktiv quyosh isitish tizimlarida quyosh kollektoridagi issiqlik avall issiqlik akkumulyatoriga so‘ngra xonaga uzatiladi va shu davrda quyosh issiqligining yutilishini, akkumulyasiyalanishini va taksimlanishini rostlash talab etiladi.

Suvli isitish tizimlarining bak-akkumulyatoriga ega bo‘lgan ikki konturli tizimlari eng keng tarqalgan (2.2, A rasm). Bunday tizimlarda tizimning ayrim qismlarini mustaqil rostlanishi ta’minlanadi va akkumulyatorning baypas chizig‘i 4 yordamida qo‘shimcha issiqlik manbai 6 hisobidan akkumulyatorni qizib ketishiga yo‘l qo‘yilmaydi.

Uyg‘unlashtirilgan aktiv tizimlar istishni ham va issiq suv ta’minotini ham ta’minlaydi (2.2, B rasm). Sarflanadigan suvni isitish uchun qo‘shimcha issiqlik almashtirgichlardan foydalaniladi.

Aktiv quyosh issiqlik ta’minoti tizimlari qurilmasining ishlash rejimini avtomatik boshqarish tizimlari bilan ta’minlash zarur.

5 6 13

A 8 B 11 12

1 8

2 4 1 3 2 6

7 5 7 9 7 9

7 10 7
1.2 rasm. Aktiv quyosh issiqlik ta’minoti tizimlarini sxemalari:

A-ikki konturli isitish tizimi; B-uch konturli uyg‘unlashtirilgan issiqlik ta’minoti tizimi; 1-quyosh kollektori; 2-bak-akkumulyator;

3-issiqlik almashtirgich; 4-akkumulyatorning baypas chizig‘i; 5-uch yo‘lli jo‘mrak; 6-qo‘shimcha issiqlik manbai; 7-nasos; 8-xonaga;

9-xonadan; 10-sovuq suv; 11-issiq suvli bak-akkumulyator;

12-qo‘shimcha suv isitgich; 13-issiq suv.
Issiqlik tashuvchi sifatida suv ishlatilganda, tashqi havoning temperaturasi manfiy bo‘lganda, quyosh kollektoridagi suvni muzlab qolish extimoli va tizim elementlarining korroziyalanishi kabi o‘ziga xos kamchiliklarga ega. SHuning uchun birlamchi issiqlik tashuvchi sifatida antifriz eritmalari ishlatiladi.

Issiqlik ta’minotida talab etiladigan umumiy issiqlik miqdorining 50...70% issiq suv ta’minotiga sarflanadi. Issiq suv ta’minotida isitish ta’minotiga qaraganda qattiq talablar qo‘yilmaydi. SHuning uchun quyosh issiqlik ta’minotida issiq suv ta’minotidan foydalanish afzalroq hisoblanadi.

3. 
   HISOBLASH QISMI
   

Quyosh kollektorining yuzasi F, quyidagicha aniqlanadi.
F=Q/q_i

Q=1.163×N×m×(55-t_s),

q_i=q^’×η_k×η₁×η₂

Q-issiqlik energiyasining kunlik miqdori, Vt issiq suv uchun, q_i- issiqlik oqimining miqdori, Vt/m²

N- bir kun davomida bir kishining 55 ⁰C haroratdagi issiq suv iste’moli, (65 l/odam,kun);

m-iste’molchilar soni;

t_s-sovuq suvning harorati, ⁰C, q '- 1m² ga teng bo'lgan QKning ma'lum issiqlik oqimining qiymati, Vt; η_k –QK ning FIKi, η₁ -atmosfera shaffofligi darajasini hisobga olgan holda koeffitsient, qiymati sanoat maydonlarida 0,8 dan 1 gacha o'zgarib turadi. quyoshdan issiqlik yo'qotilishi hisobga olinadigan koeffitsient, η₂- quyoshdan issiqlik yo'qotilishi hisobga olinadigan koeffitsient qiymatini 0,85 dan 0.98 gacha.

2.1-Tablitsadan foydalanib issiqlik oqimining miqdorini va ishlab chiqarilgan issiqlik energiyasining miqdorini aniqlaymiz:

2.1-Tablitsa

Shahar

Oylar

Aprel

May

Iyun

Iyul

Avgust

Sentyabr

t0

η0

t0

η0

t0

η0

t0

η0

t0

η0

t0

η0

Qarshi

Toshkent

Termez

Samarqand

Bu erda

t₀- kunduzi atmosferadagi havoning o'rtacha harorati, ⁰C.

η₀ -- bulutlilikning haqiqiy sharoitlarini hisobga olgan holda koeffitsient;

- erning kengligi.

Quyosh kollektorining FIKIi quyidagi ifoda orqali aniqlanadi.

η_k=0.82-0.007 (t_k- t₀),

t_k - bu erda kollektor isitish temperaturasi, ⁰C.

Quyosh isitgichining har oyda ishlab chiqargan issiqlik energiyasini miqdorini, W_m, kVt-soat, quyidagicha hisoblaymiz.

W_m=10^-3 *z*q_i*F* η_0* η₃

z-oy kunlari soni, η₃-bulutli vaqtlarda issiqlik almashinuvidagi yo’qotishlarni hisobga oluvchi koeffitsient (η₃ =0.9).

Hisob natijalarini 2.2- jadvalga yozamiz.

2.2-Jadval

Shahar	Aprel	May	Iyun	Iyul	Avgust	Sentyabr
ηk
qi , Vt/m^2
Wm, kVt-soat

1. 
   ISH BO’YICHA HISOBOT
   

Hisobot quyidagilardan iborat bo’lishi kerak:

1. 
   Ishning qisqacha tavsifi.
   
2. 
   Passiv va aktiv quyosh suv isitgichlarning printsipial sxemalari.
   
3. 
   Tajriba jadvali.
   
4. 
   Olingan natijalarning taxlili va xulosa.
   

5. 
   NAZORAT SAVOLLARI
   

1. 
   Quyosh energiyasidan foydalanish istiqbollari haqida ayting.
   
2. 
   Quyosh suv isitgichlari nima maqsadda qo’llaniladi?
   
3. 
   Quyosh suv isitgichlari qanday materiallardan tayyorlanadi?
   
4. 
   Quyosh suv isitgichlari ishlash jarayoni qanday parametrlarga bog’liq?
   
5. 
   Quyosh suv isitgichlari qanday turlarga bo’linadi?
   
6. 
   Passiv quyosh suv isitish tizimlari, ularning afzalliklari va kamchilliklari haqida nimalarni bilasiz?
   
7. 
   Aktiv quyosh suv isitish tizimlari, ularning afzalliklari va kamchilliklari haqida nimalarni bilasiz?
   
8. 
   Passiv va aktiv quyosh suv isitish tizimlarining farqi nimada?
   
9. 
   Passiv va aktiv quyosh suv isitish tizimlari qanday maqsadlarda qo’llaniladi?
   
10. 
    Passiv va aktiv quyosh suv isitish tizimlarining samaradorligini oshirish uchun qanday chora tadbirlarni amalga oshirish lozim?