CC BY
34УДК: 662.997 Хужакулов С.М., Хамраев С.И.
КОМБИНАЦИЯЛАШГАН МУЦОБИЛ ЭНЕРГИЯ ЦУРИЛМАЛАРИ АСОСИДАГИ АВТОНОМ ИССЩЛИК ТАЪМИНОТИ ТИЗИМИ
Хужакулов С.М. - т.ф.ф.д., Хамраев С.И. - таянч докторант (КарМИИ).
В данной статье рассмотрены эффективности комбинированной системы солнечного и традиционного теплоснабжения индивидуальных сельских домов в условиях Кашкадарьинской области. Предложена схема автономного теплоснабжения сельского дома, на основе комбинированных энергоустановок альтернативных источников энергии. Приведены результаты экспериментов системы солнечного горячего водоснабжения с плоским солнечным коллектором.
Ключевые слова: комбинированная система, солнечный дом, сельский дом, возобновляемые источники энергии, солнечный коллектор, расширитель коллектора, водогрейный котел, клапан, теплый пол, отопительные батареи.
This article presents the effectiveness of the combined system of solar and traditional heat supply of individual rural houses in the conditions of the Kashkadarya region. A scheme of autonomous heat supply of a rural house based on combined power plants of alternative energy sources is proposed. The results of experiments of a solar hot water system with a flat solar collector are presented.
Key words: combined system, solar house, rural house, renewable energy sources, solar collector, collector expander, boiler, valve, underfloor heating, heating batteries.
Х,озирги кунда мамлакатимизда истеъмол килинадиган иссиклик ва электр энергияси асосан табиий ёкилги-энергетик ресурслари хисобига олинади ва иктисодиёт тармокларининг энергия сарфи хажми ривожланган мамлакатларнинг уртача курсаткичидан анча юкоридир. Республикамизда "Иктисодиётнинг баркарор усишини таъминлашга ва ахолининг фаровонлик даражасини оширишга, ёкилги-энергетика ресурсларига булган талаб-эхтиёжни узлуксиз каноатлантиришга каратилган нефть-газ, электр энергетика, кумир, кимё, курилиш индустриясини ривожлантиришнинг узок муддатли стратегияси амалга оширилмокда" [1].
Ривожланган мамлакатларда куёш нурларининг иссиклик таъсиридан фойдаланиш сохаси тобора оммалашиб боряпти. Хусусан, «куёшли уй»лар куриш лойихаларига катта микдорда сармоя киритилмокда. Куёшдан иссиклик ва электр энергиясини олиш хисобига уйларнинг энергия таъминотида анъанавий энергия манбаларининг 50-90 % тежалишига эришилади. Илгор хорижий тажрибани инобатга олиб, мавжуд ресурсларни ва ишга солинмаган салохиятни жалб этиш оркали энергия самарадорлигини ошириш, энергия тежовчи технологиялар ва кайта тикланувчи энергия манбаларини кенг жорий этиш, иктисодиёт тармоклари ва ижтимоий соханинг энергия сарфи хажмини кескин камайтириш борасидаги ишларни комплекс ташкил этиш, якин истикболда устувор вазифа сифатида иктисодиётнинг энергия ва ресурс сигимини кискартириш, ишлаб чикаришга энергияни тежайдиган технологияларни кенг жорий килиш, кайта тикланувчи энергия манбаларидан фойдаланишни кенгайтириш, мехнат самарадорлигини ошириш кузда тутилмокда [1,2].
Энергия самарадор куёш уйларини куриш нафакат Миср, Исроил, Туркия, Япония, Х,индистон, АКШ каби иклими нисбатан иссик улкаларда, балки Франция, Англия, Германия каби урта иклимли ва хаттоки, Швеция, Финляндия, Канада давлатлари, хамда АКШнинг Аляска штати каби шимолий худудларда хам фойдаланиб келинмокда [3]. Жахон микёсида олиб каралганда, мукобил энергетиканинг умумий электр энергия ишлаб чикаришдаги хиссаси хали сезиларли даражага етмаган булса хам, бу соха жуда тез ривожланиб бормокда. Ривожланган давлатларнинг электр энергетикаси тизимларида эса мукобил энергетиканинг улуши 15-20 % ни ташкил килади [4].
Узбекистонда ишлаб чикарилаётган энергиянинг 40 фоизи биноларни иситиш ва ёритишга сарфланади. Сохд мутахассисларининг маълумотига кура 1 м2 майдонни иситиш учун Узбекистонда уртача 400 кВтПсоат, иклим шароити бизга якин ривожланган давлатларда эса 170 кВтПсоат энергия ишлатилади. Республикамизда минг долларлик ялпи ички мах,сулот яратиш учун ривожланган давлатларга нисбатан 2-3 баробар куп энергия сарфланади. Шу боис якин йилларда энергия сарфини 2-2,5 баробарга кискартириш вазифалари белгиланган. Мамлакатимизда электр энергияси истеъмоли йилдан йилга ортиб бормокда. 2000 йилда бир оиланинг ойлик истеъмоли 114 кВт.соатни ташкил килган булса, х,озирга келиб бу курсатгич 175 кВт.соатни ташкил этмокда [5].
Шу сабабли, Узбекистон Республикаси Президентининг 2019 йил 22 августдаги "Иктисодиёт тармоклари ва ижтимоий сохднинг энергия самарадорлигини ошириш, энергия тежовчи технологияларни жорий этиш ва кайта тикланувчи энергия манбаларини ривожлантиришнинг тезкор чора-тадбирлари тугрисида"ги П^-4422 сонли карорида кайта тикланувчи энергия манбаларидан фойдаланишни янада ривожлантириш устувор вазифа сифатида белгилаб берилган. Мамлакатимизда 2030 йилда ишлаб чикариладиган электр энергиясининг 25% кайта тикланувчи энергия манбалари (11,2% - гидроэнергетика, 8,8% -куёш ва 5% - шамол энергетикаси) х,исобидан копланиши режалаштирилган [1].
Хозирги вактда ах,оли яшаш уйларининг узлуксиз ва энергия тежамкор иссиклик таъминотини амалга ошириш асосий муаммолардан бири булиб, бу муаммонинг ечимига эришишнинг самарали усулларидан бири кайта тикланувчи энергия манбаларига асосланган иссиклик таъминоти тизимларини жорий этиш х,исобланади [6].
Тадкикот ишида кишлок уйларини иссиклик таъминоти тизимини энергетик самарадорлигини ошириш масалаларининг илмий-техник ечимлари ишлаб чикилган. Тадкикотнинг максади кайта тикланадиган энергия манбаларининг комбинациялашган курилмалари асосида кишлок уйларининг автоном иссиклик таъминоти тизимини ишлаб чикиш ва параметрларини асослашдан иборат. Худуднинг куёш энергияси потенциалини мавсумий параметрлари узгаришини х,исобга олиб бир каватли кишлок уйлари учун комбинациялашган иссиклик таъминоти тизимининг иссиклик схемаси ишлаб чикилди (1-расм).
2 1-расм. Бир каватли кишлок уйи учун
~ о комбинациялашган иссиклик таъминоти тизими схемаси:
1- куёш коллектори; 2-куёш коллекторининг кенгайтиргичи; 3-органик ёкилгида ишловчи сув киздириш козони; 4-сув киздириш козонининг кенгайтиргичи; 5, 6, 7-уч ёклама клапанлар; 8-иситувчи пол; 9-иситиш батареялари; 10-насос; 11-иситиладиган бино.
Таклиф этилаётган тизимда куёш коллекторлари (1) 45° киялик бурчагида жойлаштирилади ва гидравлик каршилик кучи камайтирилиши х,исобига коллектор киздириш юзаларида иссиклик ташувчи окими текислик буйлаб хдракатланиши таъминланади. ^уёш коллекторли иситиш тизимида сув зах,ирасини саклаш, хдроратдан кенгайиш ва кайнаш х,олатида аварияни бартараф этиш максадида кенгайтириш баки (2) урнатилган. Зарурий хдроратгача киздирилган иссик сув учёклама клапан (5) кесимида анъанавий сув киздириш козонининг иссик сув линияси билан аралашиши ёки алох,ида оким сифатида утказилиши мумкин булади. Анъанавий сув киздириш козони (3) табиий газ ва каттик ёкилгида ишлайди, кенгайиш баки (4) билан таъминланган.
Иссик сув окимлари клапан (5) оркали утиб иккинчи таксимлаш линиясининг учёклама клапани (7) олдига келади. Бу клапаннинг вазифаси иситилиш хонаси (11) олдида окимни иккига, яъни иситувчи пол (8) ва иситиш батареяларига (9) ажратади. Иситувчи пол (8) нинг афзаллиги биринчидан, хонанинг бутун пастки юзаси буйлаб конвектив иссиклик алмашинувини тезлаштиради ва иккинчидан, пол кисми оркали иссиклик йукотилишини олдини олади. Иситиш батареялари (9) анъанавий иситиш тизимидан х,ам маълумки, девор якинидан иссикликнинг хона хджми буйлаб конвектив таркалишини таъминлайди. Иссиклик таъминотини амалга ошириш жараёнида совиган сув, чикиш клапани (7) оркали циркуляция насоси (10) ёрдамида иситиш манбаига учёклама клапан оркали йуналтирилади.
Иссиклик таъминотининг бундай усули анъанавий иссиклик таъминоти тизимидан шуниси билан фарк киладики, тизимда бир вактнинг узида иккита иссиклик манбаини куллаш ва комбинациялашган тарзда ишлатиш имконини беради. Ёки кундузги иш режимида куёш коллекторидан фойдаланиб, кечки ёки булутли кунларда анъанавий иситиш тизимидан фойдаланиш имконияти яратилган.
Таклиф этилаётган комбинациялашган иссиклик таъминоти тизими, сув киздириш козонига асосланган анъанавий иситиш тизимининг иссиклик юкламасини 40-45 %гача камайтириш имконини беради. ^уёш коллекторларининг 5 та погонада кетма-кет, 45° бурчак остида жойлаштирилиши иссиклик ташувчи хдроратини 60-70 °С га етказиш кувватига эга булиб, сув киздириш козонининг иссиклик юкламасини 100 % коплайди.
Бир каватли кишлок уйнинг иссиклик таъминоти ва маиший э^тиёжи учун йиллик талаб этиладиган анъанавий ёкилги юкламаси х,исоблаб чикилди (1-жадвал).
1-жадвал
Бир каватли кишлок намунавий уйнинг иссиклик таъминотида йиллик табиий газ
ёкилFиси харажатлари
№ Табиий газ истеъмол килувчи асбоблар Сони Истеъмол куввати, м3/соат Ишлатиш давомий-лиги, соат Газ истеъмоли 1 суткада, м3/сутка Бир ойда, м3/ой Бир ойда газ харажатлари, сум (1 м3 учун 380 сум 2020.01.01 ^олатда) Бир йилда газ учун туланадиган харажатлар, сум
1 *АКГВ-29- 3 козон курилмаси 1 2,7 24 65 1950 741 000 11700 м3 4446000 (6 ой)
2 ПГ-4 газ плита 1 1,12 12 13,44 403,2 153216 4838,4м3 1838592 (12 ой)
Жами 2 3,82 ХХ 78,44 2353,2 894216 6 298592
* иситиш юзаси 174 м2
Х,исоб натижаларига кура, анъанавий табиий ёкилгилар асосида бир каватли кишлок уйи иситиш таъминоти тизими вамаиший э^тиёжи учун йиллик 6298592 сумлик табиий газ ёкилгиси талаб этилади.
Табиийки, иссик сувга булган э^тиёж йил давомида сакланиб туради, лекин бах,ор ва ёз мавсумида сув киздириш козонини ишлатиш ёкилги харажатларини юкорида келтирилган курсаткичлардан 2-3 баробарга ошиб кетишига олиб келади. Амалиётда намунавий уйларнинг иссик сув таъминоти тизимида электр иситиш усулига асосланган Royal электр сув иситгичлари кулланилади. Лекин бу ускуналардан фойдаланилганда факат электр энергияси харажатларининг узига бир йилда 2,2-2,5 млн сум сарфланишига тугри келади.
Мавжуд сув иситиш тизимлари учун сарф этилаётган энергия истеъмоли тахлили шуни курсатадики, анъанавий энергия манбаларини истеъмол килиш билан ишлайдиган барча курилмалар энергетик хажмдор, киммат ва ишлатиш жараёнида катта харажат талаб килади. Шу сабабли, ясси гелиоколлекторларнинг автоном иссиклик таъминоти тизимида кулланилиши самарали усуллардан бири хисобланади [7, 8, 9, 10].
^арши мухандислик-иктисодиёт институти "Иссиклик энергетикаси" кафедрасида олиб борилган тадкикотлар натижасида куёш сув киздириш курилмали автоном иссик сув таъминоти тизими ишлаб чикилди (2-расм).
Ишлаб чикилган ясси куёш коллекторли иссик сув тизимининг асосий техник-иктисодий параметрлари 2-жадвалда келтирилган. Ясси куёш коллекторли иссик сув таьминоти тизимида тажриба улчаш ишлари 2020 йил 8 май куни утказилди. Бунда коллектор сиртига тушган куёш радиацияси Mac Solar актинометри (Германия) билан улчанди ва сувнинг коллекторга кириш ва чикишдаги хароратлари замонавий термометрлар ёрдамида аникланди. Ясси куёш коллекторида олиб борилган тажриба улчов натижалари 3-4 расмларда келтирилган.
2-жадвал
Ясси куёш коллекторли сув иситгичи параметрлари
2-расм. Ясси куёш коллекторли сув иситгичи.
I. Техник тавсифи
1 Улчами 1900x80x90 мм
2 Сувсиз огирлиги 50 кг
3 Коллекторнинг ойналанган юзаси 1,45 м2
4 Коллектор юзаси 1,5 м2
5 Иссик сув ишлаб чикариш унумдорлиги G=70-100 л/сутка. м2
6 Иссик сувнинг харорати t2= 60-80°C
7 ^уёшнинг нурланиш энергияси qr=700-800 Вт/м2
II. Иктисодий курсатгичлари
1 ФИК 45-60% (Карши шахри шароитида)
2 Коллекторнинг ишлаш муддати бир йилда 10 ой (куёшсиз кунлар
3 Нархи 1 м2 учун - 850 000 сум
4 Умумий хизмат муддати 6-8 йил
5 Харажатларни коплаш муддати 0,5 йил
3-расм. Коллектор юзасига тушган куёш радиацияси интенсивлигининг узгариши (08.05.2020 й. ^арши шахри шароитида)
4-расм. Ясси куёш сув киздириш курилмасининг харорат режими графиги (08.05.2020 й. ^арши шахри шароитида)
Утказилган тадкикотлар шуни курсатадики, ^арши шахри шароитида булутли, ёмгирли кунда (08.05.2020 й.), яъни гелиотехник соха нуктаи назаридан нокулай хисобланган об-хаво шароитида коллекторга тушган радиация соат 1000 да 760 Вт/м2 (максимум) ва 1800 да 20 Вт/м2 (минимум) оралигида узгарди. Ташки хаво харорати эса уртача 25 °С ни ташкил килди. Коллекторда эрталаб соат 900 дан 1100 гача (куёшли) иссик сувнинг харорати 45-50 °С, соат 1200дан 1300 гача (булутли)эса харорат 40-44°С атрофида булди. Коллектордан чикишда олинган иссик сувнинг хдрорати 1400 да максимум кийматига эришди ва 60 °С ни ташкил килди. Демак, тадкикотлар натижасига кура, ^арши шахри шароитида булутли кунларда хам, ясси куёш коллекторлари ёрдамида уртача 40-45 °С хароратли иссик сув олиш имкони мавжуд.
Таклиф этилган ясси куёш сув иситиш курилмаси йилига 1 м2 коллектор сиртига тушадиган куёш нурланиш энергияси хисобига 220-250 кг шартли ёкилгини тежаш имконини беради ва энергия самарадор уйларни лойихалашда куллаш мумкин.
АДАБИЁТЛАР
1. Узбекистон Республикаси Президентининг 2019 йил 22 августдаги "Иктисодиёт тармоклари ва ижтимоий соханинг энергия самарадорлигини ошириш, энергия тежовчи технологияларни жорий этиш ва кайта тикланувчи энергия манбаларини ривожлантиришнинг тезкор чора-тадбирлари тугрисида"ги П^-4422-сонли карори.
2. Узбекистон Республикаси Президентининг 2017 йил 26 майдаги" 2017 - 2021 йилларда кайта тикланувчи энергетикани янада ривожлантириш, иктисодиёт тармоклари ва ижтимоий сохада энергия самарадорлигини ошириш чора-тадбирлари дастури тугрисида" ги П^-3012 карори.
3. Захидов Р.А., Лутпуллаев С.Л. Мировые тенденции в развитии альтернативной энергетики и задачи Узбекистана в освоении возобновляемых источников энергии. //Гелиотехника. 2015, №1. - с.55-69.
4. Аллаев К.Р. Энергетика мира и Узбекистана. Аналитический обзор. - Т.: Молия, 2007. 388 с.
5. https ://nuz. uz/ekonomika-i-finansy/35155
6. Узаков Г.Н. Хужакулов С.М. Исследование температурных режимов гелиовоздухо-нагревательной установки для систем термической регенерации адсорбентов. //Гелиотехника. - №1. 2017. 40-43 с.
7. Захидов Р.А., Киселева Е.И., Орлова Н.И., Таджиев У.А. Комбинированное использование энергии солнца, ветра, водотоков-основа создания надежных систем энергоснабжения и Узбекистане. // Фундаментальные и прикладные вопросы физики. Труды конференции, посвященной 60-летию АНРУ и ФТИ, Ташкент, 2003. с. 103.
8. Khujakulov S.M., Uzakov G.N. Research of thermo moisten mode in underground vegetable storehouses in the conditions of hot -arid climate. //European science review. -Premier publishing s.r.o., Austria, 2017. - №11-12. pp. 164-166.
9. Khujakulov S.M., Uzakov G.N., Vardiyashvili A.B. Effectiveness of solar heating systems for the regeneration of adsorbents in recessed fruit and vegetable storages. //Applied Solar Energy. - USA. 2013. - vol.49, № 4. - pp. 257-260.
10. Козлов В.Б. Основные направления развития разработок по нетрадиционным возобновляемым источникам энергии. М.:1997 г.
