В статье описывается технология создания, а также эксперименты, проведённые с лабораторной моделью водяного коллектора, который создан с целью повышения температуры воды используя солнечную энергию и без электричества. При этом рассчитывается эффективность данной установки, описывается ход работ как по созданию и по тестированию. Также введены гипотезы, описывающие ситуацию эффективности, развития, улучшения и других параметров при большем применении данной технологии в более глобальных масштабах.
Ключевые слова: устройство, коллектор, нагрев воды, гидродинамика, технология, температурные параметры и характеристики.
Наш мир погружён в огромный океан энергии. Мы летим в бесконечном пространстве с не постижимой скоростью — всё вращается, движется. Перед нами грандиозная задача найти способы добычи этой энергии…
Никола Тесла, 1891 год
На сегодняшний большое количество энергетических ресурсов расходуется для нагрева воды, примером тому могут быть использование большого количества энергии на ТЭС, на нагревательных станциях, в жилых домах, в котловых отделах и т. д. [5]
При этом стоит указать и тот факт, что со стороны нашего светила — Солнца в сторону Земли направляется огромное количество энергии. Конечно, для её получения используется большое количество технологий и особенно технологии генерации электрической энергии при помощи солнечных панелей с использованием знаменитого явления фотоэффекта. При этом разрабатывая технологию и познавая поведение элементарных частиц в атомах для их лучшего возбуждения [6]. Но в данном случае эффективность поглощения солнечной энергии будет ничтожной и будет составлять порядка 10–20 %.
Но необходимо учесть и тот фактор, что существуют тела с лучшим поглощением света, но отсутствием генерации электричества. Данные тела, имеющие тёмный окрас по собственной структуре являются лучшими проводниками и вместе с этим, не выводят тепло наружу, блокируя его. Для лучшего проведения и блокировки потока энергии или тепла, целесообразно использование к «тёмному телу» и слой стекла, который будет играть роль некого «светового диода». Благодаря ему свет будет проникать внутрь, и блокироваться, не выходя обратно наружу.
Принцип действия устройства и действующая модель
Если мы хотим увидеть достоверность чего-либо, мы создаём лабораторную модель, также для каждого из изобретений. Именно поэтому используя энергию Солнца, мы создаём лабораторную модель будущего. ( Боходир Каримов)
Для нагрева воды был смоделирован и создан солнечный коллектор, основанный на технологии поглощения тепла, передаче его жидкости, и передаче гидромеханическим путём данного тепла радиатору. Конструкция, как можно видеть на Рисунке 1, представляет собой корпус, имеющий собственный покров теплоизоляции, за счёт чего тепло не выделяется наружу. Во внутренней части, данная конструкция имеет спиралевидную трубу, по которой протекает циркулирующая жидкость, в данном случае вода. А трубы в свою очередь соединены с радиатором.
Рис. 1. Схема устройства
Принцип действия данного устройства представляет собой следующее: лучи Солнца падают на поверхность коллектора, тем самым вызывая его нагрев и легко проникая внутрь, благодаря тёмному покрытию и металлической сетке, соединённой с самой конструкцией также. Благодаря тому фактору, что металл является хорошим проводником тепла. [1–4] После передачи тепла, вода нагревается и передаёт своё тепло циркулирующему потоку. Теплая вода в спиралевидной трубе направляется уже в радиатор, который представляет собой некий источник. Он может быть заменён на что угодно, подобно нагрузке в электрической цепи, в данном случае радиатор расположен как потребитель. При этом, как видно на схеме, не используется никого водного насоса, и циркуляция происходит сама собой, это достигается за счёт того, что тёплая вода легче холодной и поднимается выше.
Для подтверждения достоверности данной идеи, был создан настоящий действующий образец. Были использованы: металлический бак объёмом 100 литров, змеевик длиной 3 м, алюминиевая труба с пластиковым покрытием, вводный и выводные краны.
Опишем ход работы по созданию:
- Для изготовления солнечного коллектора, был создан радиатор размером 80 на 160 см. 14 потоков (прямоугольных труб) профиля размером 2х1 см. Высота одной трубы 155 см, большие диаметры соединяющих цилиндрических труб порядка 3 см. После сварочных работ, весь радиатор был покрыт чёрным лаком. Длина вентильного отдела 12 см, а длина резьбового отдела 7 см. При этом прямоугольные трубы были приварены к 2 цилиндрическим трубам, как видно на Рисунке 2.
Рис. 2. Солнечный радиатор
- Был изготовлен водяной бак для воды. Размер его составляет 70 см в диаметре и 76 см в высоту. При этом внутри располагается змеевик с 8 витками из медной трубы. Также были соединены краны для ввода холодной воды и вывода тёплой воды. Имеет теплоизоляционное покрытие из стекловаты и обвёрнут металлической сеткой.
- Радиатор помещён в пластиковый короб с стеклянной дверцей размерами, подходящими для самого элемента устройства.
- Радиатор и бак соединены пластиковыми трубами для перехода жидкости. Данные проходы теплоизолированные для максимального уменьшения потерь энергии.
На общее создание данной установки ушло время порядка 1 недели. Также проводились эксперименты в течении года и продолжаются по сей день.
Проведённые эксперименты
Было проведено достаточно большое количество экспериментов, но стоит указать одни из самых решающих экспериментов с отличительным результатом на фоне прочих.
Первый эксперимент был направлен на определение температуры воды, относительно температуры воздуха. И была установлена закономерность того, что при температуре 20 градусов, за час температура воды поднимается до 50–60 градусов Цельсия. Из этого следует, что при больших температурах воздуха порядка 30–40 градусов Цельсия, что наблюдается в летнее время в широтах Узбекистана и Средней Азии, температура воды будет достигать порядка 90–100 градусов.
Вторым экспериментом с интересным результатом был эксперимент, по которому было установлено, что будет наблюдаться экономия энергии до 30–40 %. Этот эксперимент проводился на протяжении 1 месяца в рамках от 1 жилого дома до 4 домов.
Третий эксперимент был направлен на сравнение затрат на углеводородные типы топлива и энергию из коллектора, в результате было установлено, что экономится свыше 30 % энергии, и никак не меньше.
Многие другие эксперименты продолжают проводится по сей день, и многие из них имеют довольно интересный характер. По данным результатам вскоре также будут подготовлены научные работы, которые будут поданы для публикации.
Заключение
В заключение стоит указать, что целесообразнее и надёжнее использование солнечного коллектора как для домашнего хозяйства, как для большего масштаба. При этом изготовление данного устройства является лёгким, что и наблюдалось. Вместе с этим наблюдается очень большой процент общей эффективности выше 90 %. Вместе с этим, благодаря этому можно сохранить экологию, окружающую среду и спасти планету Земля и всё человечество от гибели, которое может принести известное «Глобальное потепление».
По этой причине, работы над данным устройством продолжаются и находятся новые способы как реализации, так и совершенствования данной технологии. И можно с уверенностью заявить, что за солнечной энергией будущее!
Литература:
- И. Капралов. Рекомендации по применению жидкостных солнечных коллекторов. ВИНИТИ, 1988.
- М. И. Голицин. Альтернативны энергоносители. — М.:Наука,2004. -159С.
- И. И. Обрезкова. Гидроэнергетика. — М.: Энергоиздат, 1981. -608 С.
- М.Тоштемиров, Ш.Эргашева, Д.Юлдашалиев, Б. Х. Каримов. Высокоэффективный солнечный водонагреватель из параболической антенны. Замонавий микроэлектрониканинг ривожланишида фан, таълим ва инновация интеграцияси. Республика илмий-услубий анжумани. Андижон. 2020. С.261–264
- Алиев И. Х., Каримов Б. Х. Энергия столкновения встречных пучков. Статья в журнале «Молодой учёный». № 16–306–04–2020.
- Алиев И. Поведение электрона в атоме. Статья в журнале «Точная наука». № 63–02–2020.
