XX ғасырдың басындағы Ресейдегі революциялар және олардың Қазақстанға әсері

         Ең көп таралған, CuInSe₂  негізіндегі күнгей батарея терезесін жасауға арналған материал CdS болып келеді, Кейде кадмий сульфидының терезесінің мөлдірлігін жақсарту үщін мырышты қосады.

         Галийдің кішкене мөлшері  CuInSe₂ қабатында тиым салынған аймақ енін үлкейтеді, бұл бойдақ жүрудің кернеуін өсіреді, ал бұл өз кезегінде құрылғы нәтижелілігін жоғарылатады.  CuInSe₂ алудың негізгі тәсілдерінің бірі CuSO₄, In₂(SO₄)₃ және SeO₂  ерітінділерін ионсыздалған суда элетрохимиялық тұндыру, компоненттерінің арақатынасы  Cu : In : Se = 1:5:3  және рН >>1,2-2,0[11].

           Қалайы тотығы мөлдір контакті  және жарық жабу ретінде қолданылады. CdTe-ді  қолдану жолындағы басты мәселе p-CdTe қабатындағы жоғары кедергі, ішкі үлкен шығындарға әкеледі. Бірақ, бұл мәселе p- i- n- құрылымында CdTe/ZnTe гетеро-түрінде шешілген. CdTe қабыршақтары заряд тасушыларының жоғары қозғалғыштығына ие, ал олардың негізіндегі күнгей элементтер ПӘК-нің жоғары мәніне ие, 10-16%-ға дейін[12]. 

 

 

1.4 Күн қондырғыларын жұмыс істеу тәртіптері бойынша жіктеу және оның негізгі элементтері

 

 Күнмен жылыту жүйелері  деп  жылу көзі ретінде күн  радиациясы энергиясын пайдаланатын  жүйелерді айтады. Олардың басқа   төменгі температуралы жылыту жүйелерінен ерекшелігі күн радиациясын ұстауы және оны жылу энергиясына айналдыратын арнайы элементті қолдануы болып табылады.

 Төменгі температуралы  күнмен жылыту жүйелерін күн  радиациясын қолдану тәсіліне  қарай  оларды келесідей жіктейді:

-пассивті;

-активті;

Пассивті жүйелер- Пассивті деп күн радиациясын қабылдайтын және оны жылуға түрлендіретін элемент ретінде ғимраттың өзі немесе оның жекелеген бөліктері: ғимрат-коллектор, қабырға –коллектор, шатыр –коллектор және т.б. сияқты  қолданылатын  күнмен жылыту жүйелері  (жылу тасымалдағыш ауа) аталады. Ең  арзан және қарапайым пассивті жүйелер қосымша құрылғы қажет етпейтін және күн энергиясын жинақтауға және таратуға ғимраттың архитектуралық және құрылыс элементтерін қолданатын  жүйелер болып табылады.

Көбінесе мұндай жүйелер өзінене біршама қашықтықта  әйнек жамылғы орналасқан және оңтүстікке қаратылған үйдің қарайған қабырғасынан тұрады.

Қабырғаның жоғарғы  және төменгі бөліктерінде  қабырға  мен  тұрақтың көлемінің әйнек  жамылғысы арасында  кеңістік жасайтын тесік бар.

Күн радиациясы қабырға  массасаын қыздырады; қабырғаны  шаятын ауа  қызады және  жоғарғы  тесіктер арқылы  тұраққа енеді. Ауаның циркуляциясы табиғи конвекция  есебінен немесе  вентилятор жұмысы есебінен қамтамасыз етіледі 1.1 сурет.

Пассивті жүйелердің кейбір ерекшеліктеріне қарамастан күн энергиясын қолдану негізінен актив жүйелерді, яғни  бұл жүйелер ғимраттың архитектурасын жақсартуға, күн энергиясын қолдану тиімділігін арттыруға мүмкіндік беретіндіктен,  жылу жүктемесін реттеудің үлкен мүмкіндіктерін қамтамасыз ететіндіктен, қолдану аясы кең болғандықтан  күн радиациясын жинақтайтын, сақтайтын, және тарататын арнайы орнатылған құрылғысы бар жүйелер актив жүйелерді қолданумен іске асады

 

1.1  сурет    Пассивті гелио жүйе

 

Актив гелиожүйелер-Актив төменгі темпереатуралы күнмен жылыту жүйелері деп гелиоқабылдағыш ғимратқа тән емес жекелеген өзіндік  құрылғы болып табылатын жүйелер аталады.

Актив жүйенің негізгі  элементтері келесілер:  күн коллекторы, аккумулятор, жылуалмастырғыштар, жылуды дублдеуші көздер, сантехникалық арматура, таратушы және  реттеуші құрылғылар, автоматика жүйесі.

Әрбір нақты жағдайда  элементтерді таңдау, құрамы және компоновкалау  климаттық факторлармен, объектінің типімен, жылу қолдану режимімен, экономикалық көрсеткіштермен анықталады.

Жылу тасымалдағыштар  ретінде  көбінесе гелиожүйелерде  сұйық ( су, этилгликол ерітіндісі, органикалық сұйық) немесе ауа қолданылады.

Эксплуатацияланатын көптеген  гелиожүйелерде  ауаның тығыздығы  және жылу сыйымдылығы аз болғандықтан көбінесе сұйық қолданылады.

 Күнмен жылыту жүйелерінде   фокустаушы, жазық немесе басқа  типті күн коллекторлдары қолданылады.

Актив гелиожүйелер әртүрлі  белгілері бойынша  жікеледі:

Қызметі жөнінен:

- Жылы сумен қамту  жүйелері (ЖСҚЖ);

- Жылыту жүйелері;

- Комбинациялық жүйелер;

Қолданылатын  жылутасымалдағыш түрі жөнінен:

- сұйық;

- ауа;

жарамдылық  мерзімі жөнінен:

- жыл бойғы;

- маусымдық;

схеманың техникалық шешімі жөнінен:

- бір контурлы;

- екі контурлы;

- көп контурлы;

Күнмен жылыту жүйелерінің  типтері:

Бір контурлы жылыту жүйелері, жыл бойы теріс температура жоқ  жерлерде  немесе маусымдық қолдану үшін. Су қатты емес және таза болуы керек.

Екі контурлы жылыту жүйелері, жыл бойы қолдануға немесе  судың қатаң және механикалық қоспалармен ластанған жерлерде жарамды.

Жүйелердің әрқайсысында жылу тасымалдағыштың айналымы табиғи немесе мәжбүр болуы мүмкін.

Ғимраттарды жылыту жүйелерінде  олар ережеге сай қолданылмайды. Жазық күн коллекторлары арзан  жазық шағылдырғыштармен қамтамасыз етілуі мүмкін. Гелиоқабылдағыш контурында жылу тасымалдағыш ретінде антифриз, ал жылыту  жүйесі контурында су қолданылған. 1.2 суретте парабола цилиндрлі гелиожүйе.

Жоғарыда баяндалған жазық және фокустаушы коллекторлардың  екі негізгі типтерінен басқа  әйнек түтікті вакуумды коллекторлар қолданылады.

1-параболоцилиндрлік  концентратор;2- сұйық жылу аккумуляторы; 3- қосымша жылу көзі; 4- термометр; 5- жылыту жүйесі контуры;6- реттеуші  вентиль; 7- циркуляциялық насос.

 

1.2 сурет Параболацилиндрлі концентраторлы гелиожүйе

 

 

 

 

5.  Күн коллекторларының тиімділігін арттыратын әртүрлі тәсілдер

 

 

Күн жылу коллекторларының тиіміділігін артыратын, мысалы жұтатын  панелде шағылдыратын бетті, селективті жамылғыны, ұяшықты құрылғыны, жылу тұзақтарын қолдануға  байланысы әртүрлі тәсілдер бар [5].

1.3 суретте қазіргі уақытта қолдданылатын күн коллекторларының конструкциялары көрсетілген.

1-корпус; 2-мөлдір  жамылғы; 5- жұтатын элемент;4- изоляция; 5- изоляциялаушы пластина; 6- айналатын рамка; 7- жылу алмастырғыш; 8- жылу тасымалдағыш; 9- шағылдырғыш бет; 10- сильфонды тіректер; 11- буландырғыш.

 

1.3 сурет Күн коллекторларының конструкциялары

 

Фокуста 3 жұтқыш  түтікті шағылдырғыш беттер 9 (1.3,б,в,г сурет) күн сәулесінің конценрациясын арттыруды және  жылу шығындарын азайтуға ықпал етеді.Шағылдырғыш беттің пішіні  жазық, гофрирленген, қисық болуы мүмкін.

Вакуумдалған  коллекторлар (1.3,д сурет) әсіресе жоғары температураларда  жылу  шығындарын  азайтуды қамтамасыз етеді.

9 диффузды шағылдырғыш бет 3 түтікке түсетін энергия шамасын арттырады.Вакуумды 2 әйнек түіктің ішкі жағында жасайды. 3 түтіктер әйнектен, металлдан, полимер материалдардан жасалады. Жекелеген түтікті конструкцияларды секцияларға жияды.2 түтіктегі ауаның қысымы 0,001-0,1 Па құрайды.

Жылу құбырлары (1.3,е сурет). Соңғы уақыттарда  күн коллекторларында жылу түтігі қағидасын қолдануға деген қызығушылық туындауда.

Жылу тасымалдағыш ретінде  төменгі қайнайтын сұйықтарды қолдана отырып, жылуды тек  күн  радиациясы есебінен ғана емес қоршаған орта есебінен алу мүмкін.Бұл жағдайда  жылу шығындарын азайту есебінен пайдалы әсер коэффициенті артады.

Полимер материалдарды  қолдану (1.3,ж,з,г суреттер)  коллектордың салмағын төмендетуге, әзірлеу технологиясын, жинауды және эксплуатация процесіндегі монтажды жеңілдетуге мүмкіндік береді.

1.3,ж суретте монтаждауда, тасымалдауда, және сақтауда  қолайлылықты қамтамасыз ету үшін рулонға оралуға қабілетті серпімді  материалдан жасалған күн коллекторының варианты көрсетілген.

Бағдарлау жүйесі бар жазық коллекторлар

Күн коллекторы  жұтатын беттің бетіне күн сәулелері  қалыпты түскенде ие болады.Бұл шарттар  тек 12-13 сағат аралықтарында ғана сақталады.Қалған уақыттарда  сәуленің түсу бұрышы  0⁰ –тан 90^0-қа  дейін өзгереді.Бұл  өндіргіштіктің кемуіне әкеледі.

Концентрлеуші жүйелерде  күннің күйін бақылау  үшін әдетте механикалық құрылғылар мен автоматика жабдықтарын қолданады.

Жылу тұзағы бар коллектор

Коллектордың  жылу шығындарын азайту үшін көп қабатты мөлдір жамылғы, жылу тұзақтарын қолданады, мұнда   спектрдің көрінетін және инфрақызыл облыстарында  жеткілікті төменгі өткізгіштік қабілетпен бірге  неғұрлым ұзынтолқынды  сәуле диапазонында жоғары өткізгіштікке ие мөлдір қатты дене күн сәулесін жұтады.

Мөлдір жамылғы  мен жұтатын элементтің арасында орналасқан табиғи конвекцияны әлсіретуге арналған, ұяшықы изоляцияны қолдану, қара сұйықтығы бар әйнек жұтатын элементтерді  қолдану  коллектордың пайдалы әсер коэффициентін  қолдануға мүмкіндік береді.

Мөлдір жамылғылар санын арттыру жұтатын элементтен ұзынтолқынды  инфрақызыл сәулеленуін азайтады.Әдете, бір- немесе екі қабатты жамылғы қолданады.

Сәуле қабылдайтын  бет пен әйнектің арасындағы және екі қатарлы  әйнектеудің сыртқы және ішкі қабаттарының арасындағы  саңылауды әдетте  15-25 мм шегінде  алады. Абсорбердің  төменгі  бетінің жылулық изоляциясының қалыңдығы 50-75 мм, ал бүйір беттерінің қалыңдығы 25 мм етіп қабылданады.

Күнді бақылайтын құрылғылы және қозғалмалы жұтатын  элементті (1.3,к сурет) конструкциялар өнімділікті арттыруды қамтамасыз етеді.

Жылу  аккумуляторлары

Күнмен қамтамасыз ету жүйесінің аккумуляторы маңызды компонені болып табылады, себебі  күн радиациясының ерекшелігі  күн, ай, жыл бойы оның түсуінің периодтылығы және объектінің жылу қабылдауының максимумы мен жылу берілудің максимумының сәйкенс келмеуі болып табылады.

Бак-аккумулятордың көлемін таңдау жүйенің басқа  сипатамаларымен тікелей байланысты [5,10]. Жылыуға арналған құрылғылар ережеге сай,күн коллекторларының айтарлықтай аудандарына ие (4-тен 8 м²/адам және климаттық жағдайларға байланысты одан да жоғары).

Жазғы уақытта  бұл құрылғыларда жылу өндіру  объектінің жүктемесінен артпайды, сондықтан аккумуляциялаушы құрылғылар қажет. 

Эксплуатацияланатын жүйелерде әдетте күн коллекторының 1 м² бак –аккумулятордың 50-ден 120 л-не дейінгі көлемі келеді.

      

а-төменнен суық су келтіретін және ішкі бөлікшелері  бар бак; б- суық суды келтіруге арналған  жүзбе клапаны бар бак; в-жылу алмастырғыш арқылы КСЭ-эен жылу келтіретін бак;г-электр қыздырғышты  секцияланған бак;

1- жылулық  изоляцияланған  корпус; 2- қалқа;3- суық су келтіру; 4- ыстық суды ағызу;5- жүзбе клапан; 6- түсетін түтік; 7- жылу алмасырғыш; 8- электр қыздырғыш; 9- жылу алмастырғыш.

 

 

 

 

 

 

1.6 Есептік зерттеуге қажетті алынған мәліметтер(Оңтүстік  аймағы)

 

         Оңтүстік аймағындағы дербес тұтынушылардың жүктемелері және аймақтың климаттық көрсеткіштері төменгі 1.1 және 1.2 кестелерде берілген.

         

         1.1 кесте  Жүктемелер шамасы

Инвертордан қоректенетін айнымалы ток жүктемелері Қуаты, Ватт Саны сағ/апта Вт сағ/апта 1(үй, тұрмыстық техника)   3000 5 6 9000 2 (жарқтандыру)   100 35 3 10500  3(технологиалық қондырғылар) 2000 3 12 72000 4( сорғы, салқындатқыш)  3000 3 5 45000 5(шағын өндіріс)  10000 1 168 1680000   Барлығы 18100     1897500

 

         1.2 кесте Аймақтың климаттық көрсеткіштері. Күндізгі уақытта горизонталь бетке келіп түсетін күн радияциясы жиынтығының орташа шамасы(МДж/м²)    

Аймақ	Ай
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Оңтүстік	8,7	12,2	18,8	23,6	27,0	29,2	27,4	24,5	20,2	14,4	10,2	7,6