ҒИМАРАТТА БАЛАМА ЭНЕРГИЯНЫ ҚОЛДАНУ

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

ӘОЖ 721

МРНТИ 67. 07. 01

Ш. Ж. Сұранкұлов, Айтбай А. М.

С. Сейфуллин атындағы Қазақ агротехникалық университеті

ҒИМАРАТТА БАЛАМА ЭНЕРГИЯНЫ ҚОЛДАНУ

Аңдатпа. Бұл мақаладада күн энергиясын құрылыста пайдалану жолдары келтірілген. Күн сәулелерін электр энергиясына айналдыратын арнайы құрылғылардан басқа, жылу энергиясын тікелей ғимарат арқылы жинайтын пассивті жүйелержайлы айтылады. Сондай-ақ ғимаратта жылу энергиясын . сақтайтын ерекше сәулеттік-жобалау шешімдері келтірілген.

Түйінді сөздер: күн энергиясы, коллектор, белсенді жүйе, пассивті жүйе, жылытқыш, қымтау

Әлемнің көптеген елдерінде баламалы энергия көздерін пайдалану қарқынды жүруде, олар: жел энергиясы, күн энергиясы, биоэнергия, жердің қызуы және т. б. .

Жел энергиясын алуға қажетті қондырғылар жиырмасыншы ғасырдың 80-ші жылдары ойлап табылғанымен, одан алынатын энергия тек жақын уақытта ғана кеңінен қолданыла бастады. Себебі, алғашқы қондырғылар қуаттылығы аз және энергияны жинай алмады, егер жел болмаса-энергия өндірілмеді. Қазіргі заманғы жел тораптары энергияны жинаудың үлкен қуаты мен қабілетіне ие. Оларды барлық жерде орнатуға болады: далада, түрлі жерлерде тіпті судада.

Қазақстанда жел энергетикасын пайдаланудың басымдықтары жел энергиясы ресурстарының болуымен анықталады. Қазақстан территориясының жартысында желдің орташа жылдық жылдамдығы 5-6 м/с., ал кейбір аудандарда желдің жылдамдығы 8-10 м/с. және одан да жоғары. Жел электростанцияларын салу ең алдымен, желіге қосылмаған шалғайдағы ауылдарды энергиямен қамтамасыз етуде қолданған тиімді.

Күн өте үлкен энергия қорының көзі және оның бойындағы энергияны тиімді пайдалану қазіргі кездегі басты мәселе. Энергия тұтыну адамзат тіршілігінің міндетті шарты болып табылады. Сондықтан адамдар ертеден күн энергиясын тиімді пайдалану жолдарын қарастырды. Әлемде энергия қоры тапшы. Сондықтан болар, дамыған елдің бәрі баламалы энергия көзін қолданысқа енгізумен әлек. Күн, жел энергетикасы сынды қуат көздерін дамыту бүгінгі күннің басты қажеттілігіне айналып келеді.

Өткен ғасырдың 90-жылдарынан бастап энергетикалық және экологиялық проблемалардың өсуiне байланысты экономикалық жағынан дамыған мемлекеттер күн энергетикасын дамытуға елеулi қаржы сала бастады. Күн энергиясын өндіру үшін жоғары температуралы жылу өндіретін , күн коллекторлары мен батареяларын және т. б. инновациялық құрылымдарды ойлап тауып, өндіріске енгізуде [1-4] .

Күн энергиясы бұл күндері адамзаттың тіршілігіндегі түрлі салаларда кеңінен қолданылуда[1-4] . Ол салаларды айтар болсақ:

- тұрған үйлерді жарықтандыруда мен жылытуда;

- ауыл шаруашылығы өндірісінде. Мысалы, жылыжайларды, ангарларды және басқада ауылшаруашылық ғимараттарын жарықтандыруда;

- шағын елді мекендерді жарықтандыруда;

- түрлі мақсаттағы ғимараттарды жарықтандыруда.

Айта берсек, соңғы кездері күн сәулесін қолдану аясы кеңеріп келеді. Бұл энергияны дәстүрлі жолмен алынған энергиямен салыстырар болсақ оның плюсы көп. Олардың негізгілері - оның қорының таусылмас көптігі, қоршаған ортаға зиянының жоқтығы, сондай-ақ арнайы жеткізу құралдарының қажет еместігі және пайдалануының тегін болуы.

Оның кемшілігіне күн сәулесінің қуаттылығының тұрақсыз болуы, ауа райына, жыл және тәулік мезгіліне байланыстылығы. Мысалы түн мезгілінде бұл энергияның мүлдем болмауы. Бірақ бұл проблема шешімін тапқан, арнайы энергия жинақтайтын аккумуляторлар қарастырылған.

Қазiргi заманғы күн фотоэнергетикасы қуаттылығы соңғы жылдары бұрын-соңды болмаған жылдамдықпен жылына 30-40%-ға өсiп отырғандығы және мұнай мен газ бағасының өсуіне байланысты одан, яғни дәстүрлі энергия көзінен бүкіл әлем бойынша бас тартуда [5. 6] .

Бұл күндері баламалы энергия көздерін пайдаланатын ғимараттар таңсық емес. Әлемде осы іспеттес энергия үнемдеуші үйлерді салу қажеттілікке айналып келеді. Бұл жайтқа бірден екі фактор себеп: біріншіден, табиғи энергия қорларының азаюы болса, екіншіден қоршаған ортаның экологиясына үлкен зиян келтіруі.

Соңғы бірнеше онжылдықта еуропа мемлекеттері ғимараттардың энерготиімділігін жоғарылату бағытында көптеген жұмыстар жасаған [5. 6] . Ғалымдардың еңбектері энергия шығынын 2, 5 - 3 есе төмендетуді мүмкін етті, мұны өте жақсы көрсеткіш деуге болады. Біздің елімізде мұндай тәжірибе өз дамуын енді бастап жатыр, оған қажетті негіз әзірленген. Соңғы жылдары қоршаған ортаның экологиялық ластануына байланысты халықаралық жасыл экономия нормалары Қазақстанда қолданысқа енгізілуде.

Күн энергиясын ғимараттарда пайдалану екі бағытта жүзеге асырылады: енжарлы және белсенді. Екі әдістің де өзіндік ерекшеліктері мен мүмкіндіктері бар, оларға қысқаша тоқталайық:

Белсенді күн жүйелері энергияны тікелей күннен алады және оны түрлі жолмен түрлендіреді. Бұл жағдайда арнайы жасалған құрылғылар мен құрылымдар қолданылады, олар үшін энергияны қабылдау, түрлендіру және беру негізгі және жалғыз міндет болып табылады. Оларды іске асыру, яғни түрлі тапсырмаларды орындау үшін өте қарапайым және күрделі құрылымдар қарастырылған. Атқаратын функциональды қызметі бойынша оларды фотоэлектрлі элементтер мен күн коллекторларына бөлуге болады.

Біріншісі күннен тікелей алынған энергиядан электр тогын өндірумен айналысады. Олар кең мүмкіндіктерге ие және күн энергиясын қолданатын барлық жерде кездеседі.

Екіншісі - коллекторлар - жеке үйлердің немесе басқа салыстырмалы түрде шағын үй-жайларды жылыту жүйелері үшін жылу энергиясының көзі ретінде ғана қолданылады. Бұл екі құрылғының да өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Оларды толығырақ қарастырайық.

Фотоэлементтер күн энергиясын тікелей алады және одан электр энергиясын өндіреді. Бұл жалпы схема, іс жүзінде барлығы біршама күрделі. Фотоэлементтердің бетіне түсетін күн сәулелері электрондарды ауыстыру үрдісі басталатын кремний пластиналарына әсер етеді. Олар p-n ауысуын белсенді жасай бастайды, яғни тұрақты фототок пайда болады. Оның шамасы сыртқы факторларға - ауа-райына, жыл мен тәулік уақытына, бұлттылыққа байланысты, тұрақсыз. Тұтынушыларды стандартты параметрлі электр тогымен қамтамасыз ету үшін алынған кернеуді түрлендіру қажет. Сондықтан күн энергиясын дайындайтын кешеннің құрамы келесідей:

-күн панельдері;

-аккумулятор батареялары;

-түрлендіргіш-инвентор;

-зарядтау контрольдері.

Жүйенің жұмысы фотоэлементтер арқылы күн энергиясын алу және аккумулятор батареяларына кернеуді беру болып табылады. Заряд деңгейі диспетчер рөлін атқаратын және заряд пен энергия шығару режимін реттейтін контроллермен басқарылады. Тұрақты токтың айнымалы токқа түрленуін инвертор жүзеге асырады, одан стандартты тұтыну құрылғыларына қуат беріледі. Күн энергиясын осылайша пайдалану ең тиімді болып табылады, өйткені нәтиже көптеген қондырғыларды, құрылғылар мен құрылымдарды қуаттандыруға жарамды әмбебап аспап болып табылады.

Фотоэлементтер немесе күн батареялары бірнеше түрге бөлінеді: кремнийлі және пленкалы . Кремнийлі күн батереялары қолданылатын кремнийдің ерекшелігіне байланысты үш түрлі болады: монокристальды, поликристальды және аморфты. Ал пленкалы батарея ток өткізу қабілеті бар түрлі полимерлерден дайындалады. Пленкалы батареяны пайдалану арқылы фотоэлементтің өзіндік құнын азайтуға және күн панелінің сипатын жақсартуға болады.

Енжар жүйелер . Ғимараттардағы пассивті жүйелер қажеттілігінің негізгі алғы шарттарына мыналар кіреді:

- ғимараттағы қолайлы микроклимат жағдайларын сақтау және температура ауытқуының амплитудасының әлсіреуі, еденнің жылу белсенділігі, үй-жайлардың жылу тұрақтылығы, ғимарат қабаттарының ауа өткізгіштігі, ғимараттағы су буының конденсациясы сияқты энергия шығынын азайту шаралары;

- ғимараттардың көлемді - жоспарлау құрылымының күрделенуі, бөлмелер көлемінің ұлғаюы, қарқындылығы әр түрлі бірнеше көздерден қолайлы жарықтандыру қажеттілігі;

- ғимараттарға қойылатын визуалды және эстетикалық талаптардың өзгеруі.

Ғимараттардың тұтас элементтерімен күн энергиясын пайдаланудың көптеген әдістемелері бар. Бөлмені тікелей және жанама жылытудың пассивті жүйелерімен жылыту үшін күн энергиясын пайдаланудың ең танымал әдістері мыналар: «массивті қабырға» жүйесі, «сумен толтырылған қабырғалар» жүйесі, «сумен толтырылған шатыр» жүйесі, термосифондық жүйелер.

Сонымен, енжар жүйелер жылу энергиясын тікелей ғимарат арқылы жинайды. Мысалы: ғимараттың оңтүстік қабырғасы қара түске боялып, қабырға алдына әйнектелген қабат орналастырады. Қабырға мен әйнек арасында пайда болған кеңістік, табиғи айналым мен конвекцияға байланыста ғимаратты жылытатын болады. Бұл массивті қабырға «Тромба» қабырғасы деп аталады. Бұл қабырғаларды қоюдағы мақсат -күні бойы түскен күн энергиясын жинап, түнде жинақталған жылуды бөлмеге өткізу. Жылуды беру ұзақтығы қабырға материалына, оның қалыңдығына байланысты. Қабырға материалы ретінде кірпіш, бетон немесе тас болуы мүмкін. Қабырғаның жылу беруін жақсарту үшін қабырғаның төменгі және жоғарғы жағынан тесік қарастырылады, олар жылу алмасуын тездетеді. Ал оның өнімділігін арттыру қажет болған жағдайда желдеткіштер қолдануға болады [8] .

Күн энергияларын тиімді пайдалану ғимараттың сәулеттік-жаспарлау шешімдеріне де байланысты. Ғимарат энерготиімді болуы үшін мына жағдайларға да көңіл бөлу қажет [9] : ғимарат орнын дұрыс таңдау; ғимарат пішіні; табиғи жарықтандыру; ғимаратты жылытқышпен қымтау; терезені қымтау.

Ғимараттардағы энергия үнемдеу шараларын талдау құрылыс жобаларының энергия тиімділігін арттыру және олардың пайдалану шығындарын төмендету үшін күн энергиясын қалпына келтірудің енжарлы жүйелерінің көптеген түрлері бар екенін көрсетті. Олар ғимаратты қоршаушы сыртқы тұтас және мөлдір бөліктерінде қолданылады. Нәтижесінде бөлмелерде жайлы микроклимат құру кезінде ғимараттардағы жылу мен энергияны үнемдеу процесі қамтамасыз етіледі.

Ғ имаратты жылытқышпен қымтау . Ғимарат энерготиімді болу үшін ол жылы ауаны сыртқа, ал суық ауаны ішке кіргізбеуі керек. Ол үшін ғимаратты түгелдей жылытқыш арқылы қымтау қажет. Қабырға арқылы үйдегі жылудың 40% сыртқа кетеді. Сол себепті қабырғаны қымтауға көп көңіл бөлінеді. Оның көп тараған қарапайым түрі-көп қабатты конструктивтік жүйе, яғни қабырға сыртын жылытқыш материалмен (минералды вата немесе пенополистирол), ал оның үстіне армирлеуші торға түрлі сылақтар жүргізеді. Соңғы сездері заманауи түрі - желдетілген қасбет (фасад) қолданылады. Жылытқышпен қапталған қабырға сыртына арнайы әр түрлі материалдан қаңқа тұрғызып, оған түрлі плиткалар бекітіледі. Арасында 2-3 см бос кеңістік қалдырылады. Ол да жылытқыш ролін атқарады. Ғимарат жабыны да түрлі жылытқыштар арқылы қымталады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.