Экологиялық таза салқындатқыш жүйесі

Экологиялық таза салқындатқыш жүйесі

Экологически чистая система охлаждения

Environmentally friendly cooling system

Ш.М.Саматқызы және А.Р.Бауыржанқызы Ғылыми жетекшісі: ж.ғ.м., Математика, физика және информатика кафедрасының профессоры Шуюшбаева Н.Н. Ш.Уәлиханов атындағы Көкшетау университеті, Көкшетау қ.

mubarakshakira1@gmail.com,altynai.rustembek@mail.ru

Аңдатпа:Мақалада экологиялық қауіпсіз салқындату жүйесінің қоршаған ортаға кері әсерін тигізбей, тұрмыстық жағдайда жаз айларында ыстық аймақтарды тиімді салқындату және энергия үнемділігі мәселелері қарастырылады. Бұл жүйелер парниктік газдардың шығарындыларын азайтып, жаңартылатын энергия көздерін (күн, жел) пайдалануды мақсат етеді. Сонымен қатар, бұл технологиялар табиғи ресурстарды үнемдеумен қатар, адамның денсаулығына оң әсерін тигізеді. Климаттың өзгеруін бәсеңдетіп, келешек ұрпаққа экологиялық таза табиғатты сақтау үшін маңызды рөл атқарады. Кілт сөздер: салқындатқыш, мұз, жылу сыйымдылығы, бу, энергия. Мақалада қарастырылған мәселелер физиканың жылу сыйымдылығы заңына негізделген.

Аннотация:В статье рассматриваются вопросы энергоэффективного охлаждения горячих регионов в летнее время с помощью экологически безопасной системы охлаждения, не оказывающей негативного воздействия на окружающую среду в бытовых условиях. Эти системы направлены на сокращение выбросов парниковых газов и использование возобновляемых источников энергии (солнечная энергия, ветер). Кроме того, данные технологии не только способствуют экономии природных ресурсов, но и положительно влияют на здоровье человека. Они играют важную роль в замедлении изменения климата и сохранении экологически чистой природы для будущих поколений. Ключевые слова: охладитель, лёд, теплоёмкость, пар, энергия. Вопросы, рассматриваемые в статье, основаны на законе теплоёмкости в физике.

Annotation:The article addresses the issues of energy-efficient cooling of hot regions during the summer using an environmentally safe cooling system that does not negatively impact the environment in household settings. These systems aim to reduce greenhouse gas emissions and utilize renewable energy sources (solar, wind). Additionally, these technologies not only help conserve natural resources but also have a positive impact on human health. They play an important role in mitigating climate change and preserving an ecologically clean environment for future generations. Keywords: cooler, ice, heat capacity, steam, energy. The issues discussed in the article are based on the heat capacity law in physics.

Экологиялық таза салқындатқыш – қоршаған ортаға минималды әсер ететін, зиянды қалдықтар мен парниктік газдарды шығармайтын, сондай-ақ табиғи ресурстарды тиімді пайдаланатын салқындату жүйесі. Мұндай жүйелер әдетте жаңартылатын энергия көздерін қолдануға негізделеді және климатты сақтау мен энергия үнемдеуге бағытталған. Табиғи ресурстарды рационалды қолдану және қоршаған ортаны қорғау – қоғамның басты проблемаларының бірі. Қоршаған ортамен адамның тұрмысы, еңбегі және дем алуы тығыз байланыста. Қазіргі кезде Жер шарының кез келген аумағында табиғаттың салған іздерінен басқа адамның қолымен жасаған зиянды іздері де шимайланып жатыр. Адамзаттың шаруашылықтық іс - әрекетінің табиғат аясына тигізген әсерінің масштабы өте үлкен. Дәстүрлі энергетика тек атмосфераға ғана әсер етіп қоймай, геосферағада зиянын тигізеді. Бұл жер қойнауынан отынды қазып алуымен байланысты. Экологиялық тұрғыда қарасақ, теңіз платформаларынан мұнайды алу және оны танкермен тасымалдаудың қаупі аса жоғары. Қазіргі кезде планетамызда ормандардың шамамен 2/3 оталған, жердің едәуір ауқымды бөлігінде қалалар мен ауылдар, индустриалды орталықтар орналасқан, тасымалдау жүйесі салынған, ландшафтар мен өзен ағысының бағыттары өзгертілуде. Экологиялық таза салқындатқыштар фреон секілді зиянды химиялық заттарды пайдаланбай,табиғи газдарды және суды қолдана отырып жұмыс істейді. Оғын мысал ретінде “жер жылуы” немесе “пассивті салқындату” әдістерін атап айтуға болады. Экологиялық таза салқындатқыш жүйелері табиғи хладагенттерді,мысалы, көмірқышқыл газы,су немесе аммиакты пайдаланады. Бұл заттар энергия тиімділігі жоғары және жаһандық жылынуға ықпал етпейді.

Мұндай салқындатқыш жүйелері өнеркәсіптік,коммерциялық және тұрмыстық ортада қолдануылады.Қоршағаг ортаны қорғап,табиғатымызды көркемдеуге ықпалын тигізеді..Жаңа технологияларды енгізу және экологиялық талаптарға сай салқындату жүйлерін дамыту арқылы өндіріс орындарында,тұрмыстық тоңазытқыштарда және ауа баптау жүйелерінде экологиялық салмақты азайтуға болады. Осылайша,экологиялық таза салқындатқыш қоршаған ортамызды қорғайды және климаттық өзгерудің алдын алады. Қазақстандағы антропогендік іс-əрекеттердің қоршаған ортаға тигізетін əсерінің сараптамасы жəне қорытындысы бойынша еліміздегі ең алдымен шешуді талап ететін маңызды экологиялық мəселелерге мыналар жатады:Шөлдену процесінің ұлғаюы; Су ресурстарының тапшылығы; Жайылымдар мен егістік алқаптардың азаюы; Өнеркəсіптік аймақтардағы ластануы; Мұнай өндіретін аймақтардағы қоршаған ортаның ластануы; Қоршаған ортаның өндірістік жəне тұрмыстық қалдықтармен ластануы; Орман жəне ерекше қорғауға алынған аймақтардың жетіспеуі; Су қорларының шайынды сулармен трансшекаралық өзендер проблемалары; Радиациялық ластану;Кен өндіретін аймақтардағы қоршаған ортаның ластануы;

Экологиялық таза салқындату жүйелерінің дамуы соңғы бірнеше онжылдықта басталды. 1970-1980 жылдары энерги тапшылығы орын алған кезде, жаңартылатын энергия көздерін пайдалануға жайлы түрлі идеялар туды. Сол кезеңнен бастап, салқындатқыш жүйелердің қоршаған ортаға әсері туралы түсінік пайда болып, 1990 жылдардан бастап түрлі зиянды,улы заттармен жұмыс жасауға тиым салынып,энергия үнемдеу көздері жетілдірілді. Соңғы жылдары жаңа жасыл технологиялардың қарқынды дамуы барысында, экологиялық таза салқындатқыштар жоғары деңгейге көтеріліп, түрлі салаларда кеңінен қолданыла бастады. Бүгінгі таңда экологиялық таза салқындатқыштар негізінен ыстық климаттық белдеулерде және энергия үнемдеуге басымдық берілетін аймақтарда кеңінен қолданылады. Мысалы, оларды Солтүстік Африка,Таяу Шығыс, Австралия, Оңтүстік-Шығыс Азия сияқты аймақтарда белсенді қолданылды. Сонымен қатар, салқындату қажеттілігі жоғары, экологиялық мәселелері жоғары елдерде, мысалы, Еуропа және Солтүстік Америкада экологиялық таза салқындатқыш технологиялары үлкен сұранысқа ие болды.

Экологиялық таза салқындатқыштар көбіне зиянлһды химиялық заттарды пайдалануды азайту үшін табиғи және жаңартылатын энергия көздерін қолданады. Мұндай жүйелер күн энергиясын, жел энергиясын және геотермалдық көздерді пайдалана отырып жұмыс істейді. Бұл технологиялар электр энергиясын тұтынуды азайтуға мүмкіндік береді және қоршаған ортаға кері әсерін азайтады. Біз бұл салқындатқыштарды кеңістікті салқындату және жылыту үшін қолданылатын имитациялық бу-компрессорлық жүйелер үшін әдеттегі жағдайларда салыстырдық. Әрбір хладагент компрессордан, конденсатордан, буландырғыштан және кеңейту құрылғысынан тұратын негізгі буды сығу циклі үшін бағаланды. Тек термодинамикалық қасиеттер қарастырылды, сондықтан әртүрлі тасымалдау қасиеттерінің әсерлері түсірілмеді.

Экологиялық таза салқындатқыштың негізгі компоненттері: 1. Табиғи және қолжетімді ресурс, судың буы салқындату процесінде қолданылады. 2. Парақтар, желдеткіштер, насос және т.б., олар ауаны немесе суды айналдырып, салқындату процессін жүзеге асырады. 3.Хлорфторкөміртектер (CFC) сияқты зиянды заттардан бас тартып, аммиак, CO2, немесе су буы сияқты экологиялық таза альтернативаларды қолдануларды көбейтеді. 4. Тиімді электр қозғалтқыштары мен энергияны үнемдейтін технологиялар болып табылады. 5. Жүйе ауа температурасы және оның ылғалдылығын автоматты түрде бақылап, реттеуге мүмкіндік береді.

Экологиялық таза салқындатқыштың жұмыс істеу принципі: 1. Жүйе суды буға айналдырып, одан энергия алады. 2. Салқындатылған су ауа желдеткіштер арқылы бөлмеге таралады және салқындатылады.Жұмыс принципі ауаны арнаулы жылу алмастырғыштарда, тығыздағыштарда, желдеткіш катушкаларда (вентилятор (ағылш.) - желдеткіш және катушкалар - катушка сөздерінен) дайындауға негізделген, олар оның алдында ауа құбырларына орнатылады..

3. Табиғи хладагенттер (мысалы, аммиак немесе CO2) температураны реттеуге көмектеседі, ауа қабатын бұзбайды. 4. Энергияны үнемдейтін механизмдер автоматты бақылау жүйелері арқылы тиімді жұмыс істейді. 5. Салқындатылған ауа жылуды алып, процесс қайталанады, нәтижесінде бөлме тұрақты түрде салқындатылады.

Экологиялық таза салқындатқыштың жұмыс істеу принципі термодинамика заңдарына негізделеді, нақтылай айтқанда, энергияның сақталу заңы мен жылу алмасу заңына негізделген. 1. Энергияның сақталу заңы: Бұл заңға сәйкес, энергия жойылмайды, тек бір формаға басқа формаға ауысады. Салқындату процесінде жылу энергиясы сұйықтықтан (су немесе хладагент) буға айналуы кезінде алынады, нәтижесінде ауа салқындатылады. 2. Жылу алмасу заңы:Жылу энергиясы жоғары температурадан төмен температураға қарай өтеді. Салқындату жүйесінде, салқындатылған сұйықтық бөлмеден жылуды алып, оны сыртқы ортаға шығарады.

Уиллис Хэвилэнд Кэрриер 

Американдық желдету және ауа баптау жүйелері саласындағы өнертапқыш және инженер. Ол ауаны кондиционерлеудің, температура мен ылғалдылықты реттеудің негізгі теориясын жасады, бірінші кондиционерді, тоңазытқыш машинаны (салқындатқышты) және бірінші автомобиль кондиционерін жасады.

Экологиялық таза салқындатқышты біз қалай қолданамыз?Оны қалай жасаймыз?Жасау үшін қандай құрал жабдықтар керек? Қажет құрал-жабдықтар: Компрессор – салқындатқыш газды қысу және оны айналымға енгізу үшін қажет негізгі құрал. Матор – батарейканың жұмыс жасауы үшін қолданылады. Сым– матор мен батарейканы жалғайтын құрал. Бос картон– салқындатқыш сұйықтықты орналастыру құралы. Ағаш бөліктері– бір бірін демеп,ұстап тұру үшін қолданылатын құрал. Ыстық желім – түтіктер мен басқа компоненттерді бір-біріне қосу үшін қолданылады. 9 вольттық батарейка– матордың жұмыс істеуі үшін қолданылатын құрал. Қосқыш– салқындатқышты қосу үшін қолданылады. Салқындатқыш сұйықтық – экологиялық таза салқындатқыш, мысалы, аммиак, CO₂ немесе көмірсутек негізіндегі сұйықтық. Мұз ішіндегі заттардың салқын болуына көмектесу үшін оған текшелер жиі орналастырылады.

Экологиялық таза салқындатқыш макеті

1-сурет.Экологиялық салқындатқыш жүйесі

Жасалу жолы:

Экологиялық таза салқындатқышты жасау үшін маторға өткізгіш сым жалғанылады және ол компрессорға қосылады.Осы бір біріне жалғанған матор,өткізгіш сым және компрессор бос ыдыстың қақпағына орналастырылады.Ал бос ыдыстың сыртқы жағына батарея жалғанады.Бос ыдыс қақпағы әр жерден тесіледі. Ыдыстың қақпағының жиегіне қосқыш жалғанады.Ыдыстың ішіне мұз салынады.Осылайша жүйе қосылып салқындатқыш жүйесі жұмыс жасайды.

Экологиялық салқындатқыштың артықшылықтары :

Жаңартылатын көздерден алынатын зиянды әсері аз химиялық заттардың қолданылуы. Экологиялық салқындатқыштар, мысалы, көмірқышқыл газы (CO₂) немесе аммиак сияқты табиғи салқындатқыштарды қолданады, олар парниктік әсерді төмендетеді және озон қабатын бұзбайды. Экологиялық салқындатқыштар энергияны тиімді пайдалану арқылы электр энергиясының шығынын азайтады.Техникалық қызмет көрсету шығындарының төмендігі. Экологиялық салқындатқыштарды қолданатын жүйелерде ұзақ мерзімді пайдалану тиімділігі жоғары, себебі олар аз техникалық қызмет көрсетуді қажет етеді. Қауіпсіздік және экологиялық зиянның төмендеуі. Экологиялық салқындатқыштардың тағы бір артықшылығы – олардың қоршаған ортаға аз әсер етуі және адам денсаулығына қауіп төндірмеуі.

Кемшіліктері мен шектеулері : Экологиялық салқындатқыштарды қолданатын жүйелерді орнату қымбат болуы мүмкін, себебі олар ерекше жабдықтар мен технологияларды талап етеді. Мұндай жүйелерді пайдалану үшін арнайы білім мен дағдылар қажет, өйткені экологиялық салқындатқыштар кәдімгі салқындатқыштарға қарағанда күрделірек жұмыс істейді. Кейбір экологиялық салқындатқыштар, мысалы, аммиак немесе көмірсутектер, жанғыш немесе улы болуы мүмкін, сондықтан қауіпсіздік талаптары жоғары. Кейбір табиғи салқындатқыштар жоғары қысымда жұмыс істейді, бұл жүйенің ұзақ мерзімділігі мен сенімділігіне әсер етуі мүмкін.Климаттық тәуелділік. Кейбір экологиялық салқындатқыштар ыстық климатта тиімді жұмыс істей алмайды, бұл олардың қолдану аясын шектейді.

Қорытындылай айтатын болсақ бұл салқындатқыш жүйесі қоршаған орта үшін маңызы зор болып табылады.Бұзылған табиғатты және климатты орнына келтіріп,ауа райын ретке келтіреді.Бұл салқындатқыштар энергияны тиімді пайдаланып,атмосфераға зиянды қалдықтардың бөлінуін азайтады.Осы салқындатқыш жүйесін елімізге орнату елімізге үлкен өзгеріс енгізетін оңтайлы қадам болмақ.

Әдебиеттер:

1. Г.Р.Бергенжанова “Жылуэнергетикасы мен жылу технологияларында энергияны үнемдеу”

2. Садыкова Д.Ә. “Қазақстан республикасының экологиялық проблемалары” (2016)

3.Stoecker, W.F. және Jones, J.W. «Refrigeration and Air Conditioning» (1982)

4.Maclaine-cross, I.L. және Leonardi, E. «Natural refrigerants – Hydrocarbon refrigerants» (1997)

5..Calm, J.M. және Hourahan, G.C. «Refrigerant Data Summary» (2001)

6.Dincer, I. және Kanoglu, M. «Refrigeration Systems and Applications» (2010)

8. https://translated.turbopages.org/proxy_u/en-kk.ru.159c9c8b-66fe275f-7af33812-74722d776562/https/en.m.wikipedia.org/wiki/Cooler

9. https://kk.designhouseroom.com/17315791-what-is-a-chiller-the-principle-of-operation-of-the-chiller-fan-coil-system

10. https://translated.turbopages.org/proxy_u/ru-kk.ru.0fc98f4a-6705fa4d-1fbb88a7-74722d776562/https/ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%83%D0%BB%D0%B5%D1%80_(%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0_%D0%BE%D1%85%D0%BB%D0%B0%D0%B6%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F)

11. https://tostpost.com/kk/avtomobil-der/8032-sal-yndatu-zh-yes-oz-alt-ysh-ryl-ysy-zh-ne-zh-mys-steu-princip.html