Күн энергиясы суды, дистилляторлар мен дәнкептіргіштердегі ауаны қыздыруға және орындарды жылыту немесе салқындату үшін қолданылады.
Күн жылыту жүйелерінде өз ішінде күн сәулелерін жұту мен сұйықтықтағы энергияны тасымалдау мүмкіндігі бар арнайы қабылдағыш көмегімен су жылытылады. Кейбір жалпақ қабылдағышы бар жылыту жүйелерін қарастырайық.
Қарапайым су қыздырушы – бұл жер бетінде орналасқан ашық резервуар. Суы бар ыдыс күн сәулесінен жылыйды. Температураның жоғарылауы жылудың жерге берілуімен, судың булануымен, радиациялық және конвективтік шығындармен, сонымен қатар су жұтылуының төмен коэффицентімен (м1) шектеледі. Жылуарашалағыш тіреу орнатып, резервуарды жауып, қара түске бояп және күн сәулесі үшін шыны қақпағы бар контейнерге салып қыздырылу процесін жақсартуға болады. Мұндай қыздырушының конструкциясы 2.2.1 суретте көрсетілген. Мұнда:1- резервуар, 2- контейнер, 3- жоғарғы әйнек, 4- жылуарашалағыш , 7- түбі арқылы кететін шығын, 5- радиациялық шығындар, 6- конвективті шығындар.
Әйнек қақпақ қыздырылған судан жылудың шығу кедергісін 4 есе жоғарылатады. Қыздырушы су температурасын 50С-дан жоғары температураға жеткізуге мүмкіндік береді.
Металл ағындық қыздырушының конструкциясы 2.2.2 суретте көрсетілген. Мұнда: 1- металл жылужұтушы тақтада орналасқан металл құбыр-жыланша; 2- контейнер; 3- жоғарғы әйнек; 4- жылуарашалағыш.
2.2.1-сурет. Қарапайым су жылытқышы
2.2.2-сурет. Металл ағындық қыздырушы
Металл ағындық қыздырушы түріндегі қабылдағышы бар жылыту жүйесі 2.2.3 суретте көрсетілген. Оның құрамында: арашалағыш жинақтаушы 5, арнайы айналдыру насосы 2, автоматты реттегіш 3, құбыр 4.
2.2.3-сурет. Металл ағындық қыздырушысы бар жылыту жүйесі
Селективті беттер қысқатолқынды диапазонда күн сәулелерін жақсы жұтады және ұзынтолқынды диапазонда нашар сәуле шығарады. Мүндай қасиетке шалаөткізгіштер ие, бірақ олар осал және төмен жылуөткізгіштік пен жолдары бар. Металлдар берік, жылуды жақсы өткізеді, бірақ көрінетін және инфрақызыл спектрда жақсы шағылады. Мұндай сипаттарСu2O қабатынмен қапталғанмыс тақтайшаларды пайдаланғанда болуы мүмкін. Селективті беттердің жұмыс принципі 2.2.4 суретте көрсетілген, мүнда 1-мыс диоксиді қабаты, 2-мыс тақтайша.
Шалаөткізгіштің Сu2O қабаты күннің қысқатолқынды сәулеленуін 3 жақсы жұтады ( ұзындығы 1 мкм толқындар үшін жұтылу коэффиценті ккв=0,85) және металлға жылуын береді. Сu металының өзі ұзынтолқынды диапазонда 4 нашар сәуленеді (ұзын толқынды сәулелену коэффиценті 10 мкм кдв=0,1).
Селективті беттерді дайындау қымбат. Қарапайы қара сырға қарағанда қымбат, сондықтан оны жұмыс температурасы жүз градус болған кездерде қолданған жақсы.
Вакуумды қабылдағыштар (2.2.5 сурет) температураны 90-100С-қа дейін жоғарылату үшін қолданылады. Конвективті шығындарды азайту үшін жылу қабылдағышы, ішінен қыздырылатын су ағатын селективті беті бар әйнек құбырша 1сондай басқа әйнек құбыршаның 2 ішіне орналасады, ал құбыршалар арасындағы аралықтан ауа айдалып шығарылады.
Жылу қабылдағышы бағытталған және шашыраңқы күн сәулелерін қабылдайды.
2.2.4 сурет. Селективті беттер
2.2.5 сурет. Вакуумды қабылдағыш
Күн тоғандары (2.2.6-сурет) көп көлемдегі сұйықтықтарды t100С-қа дейін қыздыру үшін қолданылуы мүмкін. Жерде қазылған тоғандарға үш қабат су құйылады. Жоғарғы қабаты (тұщы 3 және тұзды 2) жылуқоғаныс қақпағы ретінде қолданылады. Күн сәулелері су тоғаны түбімен жұтылады және түбіндегі қалыңдығы 0,5 м өте тұзды қабатты 1 қыздырады. Оның тығыздығының ерекшелігі қаншалықты қатты қыздырсада ол жоғарғы қабаттардан ауырлау. Сондықтан қабаттар арасында конвекция жүрмейді. Температура жоғарылауы судың беткі қабатынан күн сәулеленулерінің жылу шығындарымен шектеледі.
Судың жылусыйымдылық пен термиялық кедергілері жылуды ұзақ уақыт ұстауға мүмкіндік береді.
Күн жылыту жүйелері пассивті және активті болуы мүмкін.
Пассивті күн жылыту жүйелерінде ауа жылытқыштары болады, онда энергия ауаға жұтылған беттен беріледі.
Жылуберілісті жақсарту үшін қабылдағыш бетті кедір-бұдырлы етеді және ауада жылуберіліс үшін ауданын көбейтіп және турбулентілігін күшейту үшін канавкаларымен жасайды. Пассивті жылыту жүйесі (2.2.7 сурет) құрамында күнге қаратылған қара беті бар массивті қабылдау беті бар 1және күшейтілген жылуарашалағышы болады.
Рис.2.2.6. Күн бөгеті Рис.2.2.7.Пассивті күн жылыту жүйесі
Сапалы жылу оқшаулағыш қамтылып жел өткізгіштер болмауы керек. ;имаратқа кіретін максималды күн сәулесі түсуін қадағалау керек. Егер ғимарат үлкен деңгейде болса, онда негізгі күн сәулесі тік терезелерге түседі, тбедегі емес. Күнге қаратылған бөліктері қара түспен болу қажет, ал жарлар үлкен. Бұндай проекталардың кемшілігі жазда өте ыстық болуымен.
Активті күн жүйесі су немесе ауаны қолданып сырқы жылытуды жүргізеді. Бұндай жүйелерді бар ғимараттарға орнатқан жөн. Су жылыту жүйелері жылу алмастырғышты қажет етеді, ал ауамен жылыту жүйелерінде ауа желістері болғаны жөн. Жылу тасымалдағыштардың циркуляциясы насостар мен вентиляторлар арқылы жүзеге асады. Активті жүйелер пассивті жүйелерге қарағанда қиынырақ және қымбатырақ.
Ауаны салқындату абсорбционды тоңазытқыштарда күн энергиясын қолдану арқылы жүзеге асады, сурет 2.2.8.
Төменгі қысымда компрессионды тоңазытқышта жұмыстық сұйықтық буланғышта буланады. Ол компрессордың алдында болады. Бұдан салқындатқыш ауданнан жылу алынады. Кейін жұмыстық сұйықтық конденсаторға түседі, онда жоғары қысымда конденсацияланады және жылуды қоршаған ортаға таратады.
Абсорбционды тоңазатқышта бұл жоғары қысым (литий бромиді) генератор1 және араласқан абсорбер 2 де булар теңеседі. Күн жылуы генераторға түсіп жұмыстық сұйықтықты буландырады. Ысытылған кезде будың қысымы көтеріледі де конденсатордаңы қанығу қысымымен теңеседі.
Бу бу проводы 5 пен жылу бергіш бетімен конденсатор 6-ға түседі.Ол конденсацияланады да жылу береді, ал кейін конденсат проводымен 7 буландырғышқа 8 түседі. Буландырғышта алынатын жылу суды ысыту мен оның булануын кетеді. Содан кейін су абсорберге түседі. Ол сонда тартылғандай әсер көрсетеді де литий бромидімен абсорбцияланады және бөлшекпен оны ерітеді. Әлсіз жеңіл ерітінді 3 труба бойымен генератоға көтеріледі, ал концентрленген ( буланған) ерітінді генератордан 4 труба бойымен абсорберге түседі.
Азық түлікті салқындататын қарапайым компрессорлы тоңазытқыштар күн батареяларынан қорек ала алады, яғни күн жылуын салқындату үшін қолдануға болады.
Сурет.2.2.8.Абсорбционды тоңазытқыштың функциональды сұлбасы.
Суды тұщыландыру — қарапайым күн дистилляторында -бассейнде 1қара жары мен түбі , сумен толтырылып бу өткізбейтін түссіз қақпақпен 3 сурет 2.2.9. болуы мүмкін. Қақпақ сәулелену ағынына қарай еңкейтілген. Дистиллятордың жұмысы кезінде күн сәулесінің ағыны қақпақтан өтіп , буланатын суды ысытады.
Су буы 2 жылу конвекциясының әсерінен ысытылған бетімен жоғары көтеріледі және салқын қақпақта конденсирленеді, содан соң конденсат тамшылары 4 қақпақпен жылжып қабылдағыш астаушаға түседі 5.
Сәулелену ағыны 0,5 кВт/м2 болғанда осындай тұщыландыруға қолданғанда шамалы жылуда бу пайда болуы 2,4 МДж/кг көп емес және 8,3 л/м2 бір күнде құрайды.
Сурет.2.2.9. Күн дистилляторының функциональды жүйесі.