Daily Archives: 08/07/2015

Siltumsūknis

By   08/07/2015

Siltumsūknis ir viena no ierīcēm, kas izmanto Zemes, kā arī saules radīto siltumu, kas nonāk zemes virskārtā. Vienkāršiem vārdiem var teikt, ka siltumsūknis izsūc siltumu, kas ir apkārtējā vidē. Siltumsūkņa darbībā tiek izmantota enerģija no augsnes, dziļurbuma ūdeņiem, ūdens krātuvēm, kā arī gaisa. Pēc tam šī enerģija tiek pārvērsta un izmantota siltumapgādei. Vieglākai uztveramībai var iedomāties ledusskapi, kas zināms un ko lieto ikviens cilvēks. Tā darbības princips balstās uz to, ka siltums, kas nonāk ledusskapī, tiek izvadīts ārā. Siltumsūkņa darbība ir tieši pretēja – tas uzsūc visu siltumu no ārienes sevī iekšā. Siltumsūknis tiek izmantots, lai apsildītu telpas, kā ari sildītu ūdeni, kas domāts patēriņam. Šāda apkures iekārta patērē atjaunojamos dabas resursus, līdz ar to nav jāizmanto tie resursi, kuri tuvākajos gados var beigties un vairs neatjaunoties. Turklāt šādiem siltumsūkņiem ir vēl kāda neatsverama priekšrocība – tie darbojas visu gadu, jo arī ģeotermālo enerģiju, kas ir Zemes iežos, tāpat arī saules enerģiju iespējams izmantot neatkarīgi ne no diennakts stundas, ne gadalaika. Zemes siltums ir konstants lielums – 6-7 grādi, protams, tas palielinās, aizvien vairāk pietuvojoties Zemes centram.

Izmantojot siltumsūkni, kas patērē Zemes dzīļu siltumu, pastāv divas ierīkošanas iespējas – ar kolektoru vai arī ar zondi. Izmantojot kolektoru, jārēķinās ar dažādiem ierobežojumiem, kā arī kolektoram ir nepieciešami atbilstīgi ģeoloģiskie apstākļi, lai tas spētu saražot attiecīgo siltuma daudzumu. Kolektors tiek ievietots apmēram 1,5 metru dziļumā. Siltums tiek iegūts ar kolektora caurulē cirkulējošā šķidruma palīdzību – tas uzņem Zemes dzīļu enerģiju un novada uz siltumsūkni. Jo mitrākā un pazemes ūdeņiem bagātākā zemē šāds kolektors tiek ierakts, jo lielāku siltumenerģiju rezultātā ir iespējams iegūt. Siltumsūkņa kolektoram ir nepieciešama liela platība – jo lielāka māja un apsildāmā platība, jo lielāks kolektors, kā arī cauruļu sistēma lielāka un sarežģītāka. Uz zemes gabala, kur tiek ievietots kolektors, nedrīkst atrasties ne ēkas, ne nojumes, kā arī labākai siltuma lietderībai nedrīkst būt lieli koki, kas var absorbēt daļu saules enerģijas. Toties nelieli krūmi, sakņu dārzi un daiļdārzi, kā arī bruģis drīkst atrasties virs kolektora.

Siltumsūknis, kas darbojas ar zondes palīdzību, ir siltuma iegūšanai efektīvākais paņēmiens. Pati zonde neaizņem daudz vietas, tiek ierakta 50-70 m dziļumā. Tāpat arī virs vietas, kur zonde ierakta, drīkst atrasties gan ēkas, gan koki. Šāds siltumsūkņa veids ir piemērots tieši tādām mājām, kur nav pieejami lieli brīvās zemes gabali, piemēram, pilsētās. Lai siltumsūknis būtu vēl izdevīgāks, tad vislabāk ierīkot arī apsildāmās grīdas, kurām ir mazāka siltumnesēja temperatūra. Protams, iespējams arī izmantot arī radiatorus, tomēr tāda gadījumā ir nepieciešami daudz lielāki radiatori, kas rada papildu izmaksas, kā arī var estētiski neiederēties mājas interjerā. Apsildāmās grīdas nodrošina a arī efektīvāku siltumsūkņa darbību un mazākas apkures izmaksas.

Apkures sistēma, kuras pamatā tiek izmantots siltumsūknis, var nodrošināt siltumapgādi pat vislielākajā salā. Gan kolektori, gan zondes tiek piemēroti katram īpašumam individuāli, izvērtējot, kāds siltuma daudzums ir optimāli nepieciešams. Tāpat arī nav nepieciešams papildu apkures katls. Kā vēl viena siltumsūkņa priekšrocība ir saražotais karstais ūdens, kas ir pietiekamā daudzumā, lai nodrošinātu cilvēkus ar ikdienas tēriņam nepieciešamo silto ūdeni. Ierīkojot siltumsūkni, lai apgādātu māju ar siltumu un karsto ūdeni, nav jāuztraucas par kurināmo resursu ieguvi, tāpat arī neatjaunojamie resursi tiek taupīti. Tāpat arī pats kurināšanas process ir automātisks. Tomēr ir svarīgi atcerēties, ka Zemes siltumsūknis strādā tik daudz, cik nepieciešams – tā darbība nav nepārtraukta.

Saules fotoelektriskie paneļi jeb saules baterijas

By   08/07/2015

Mūsdienās attīstoties tehnoloģijām un cilvēkiem aizvien vairāk un vairāk piedomājot pie vides piesārņojuma un neatjaunojamo resursu problēmām, zinātnieki un inženieri ražo dažādas ierīces, kas spētu lietderīgi izmantot tos resursus, par kuru atjaunošanos nav jāuztraucas. Viens no šādiem atjaunojamajiem dabas resursiem ir saule. Tās starojumu un gaismu jau diezgan ilgi izmanto dažādām vides tehnoloģijām, lai ražotu elektrību, kā arī siltumu. Saules baterijas jeb fotoelektriskie paneļi ir viens no veidiem, kā alternatīvā veidā radīt elektroenerģiju.

Saules baterijas atšķirībā no saules kolektoriem rada elektroenerģiju, ar kuru iespējams darbināt dažādas mājas elektroierīces. Var likties, ka saules bateriju pielietojums nav lietderīgs, ja nav pašas saules un tā radītā siltuma, taču patiesībā saules baterijas tiek darbinātas ar saules radiāciju, kas nozīmē, ka tās darbojas arī mākoņainā laikā un pat ziemā. Arī Latvijā ir iespējams apgādāt mājas elektroierīces ar saules bateriju saražoto elektroenerģiju. Taču, lai šī ierīce strādātu ar pēc iespējas maksimālāku jaudu, saules baterijas ir jānovieto atbilstošās vietās. Vislabāk saules baterijas ir izstādīt uz māju jumtiem. Nozīme ir arī tam, uz kuru debespusi tās ir vērstas. Optimālais baterijas novietojums ir pret dienvidiem, dienvidaustrumiem vai dienvidrietumiem. Arī jumtam ir jābūt slīpam – vislabāk, ja iespējams saules baterijas uzstādīt 30-45 grādu leņķī. Ja uz jumta šādas iespējas nepastāv, tad saules baterijas var likt arī uz zemes pret attiecīgo debespusi. Svarīgs aspekts saules bateriju uzstādīšanā ir arī tam, lai saules radiācija netiktu absorbēta ar šķēršļiem, piemēram, kokiem. Tas gan ir vajadzīgs tāpēc, lai koku lapas nebirtu uz saules fotoelektriskajiem paneļiem. Ja paneļi tiek noklāti ar lapām vai arī pelniem, kas var nākt no skursteņa, tad elektroenerģijas pārvēršana elektrībā samazinās. Ziemas laikā saules baterijas noteikti tiks apklātas ar sniegu, tāpat arī var būt sarma. Taču viegla sniega, neliela apledojuma gadījumā šo problēmu ir jāļauj risināt pašai dabai – vējš nopūtīs sniegu, bet saule izkausēs ledu. Protams, ja sniega kārta ir bieza, tad jāatbrīvo kaut neliels laukums uz paneļa. Melnā krāsa, kādā ir izveidotas saules baterijas, pievelk saules radiāciju, līdz ar to arī pārējais sniegs nokusīs.

Visbiežāk tiek izmantotas no silīcija gatavotas saules baterijas. Silīcijs un citas vielas, kas izmantotas fotoelektrisko paneļu ražošanā, darbojas kā lielas pusvadītāju fotodiodes. Efektīvākas gan ir saules baterijas, kas gatavotas no arsenīda, taču to izmaksas ir daudzkārt dārgākas par silīcija saules baterijām.
Ir trīs dažādi veidi, kā tiek izgatavotas silīcija saules baterijas – no monokristāliskā silīcija, no polikristāliskā silīcija un no organiskiem, elektrovadošiem polimēriem. Monokristāliskā silīcija saules fotoelektriskie paneļi tika izveidoti visātrāk, taču to izmaksas arī ir lielākas. Tas ir skaidrojams ar to, ka ražošanā ir nepieciešams ļoti tīrs monokristāliskais silīcijs, taču līdz ar to arī šādas saules baterijas lietderības koeficients ir lielāks. Līdzīgi ir ar saules baterijām, kas gatavotas no arsenīda – to izmaksas gan ir vēl daudz dārgākas par monokristāliskā silīcija saules fotoelektriskajiem paneļiem.

Otrs veids, kā tiek gatavotas saules baterijas, ir no polikristāliskā silīcija. Izmaksas šādai iekārtai ir mazākas, jo ražošanas procesā nav vajadzīgi silīcija monokristāli. Tomēr līdz ar to arī mazinās lietderības koeficients.

Saules fotoelektriskos paneļus teorētiski var gatavot arī no organiskiem, elektrovadošiem polimēriem, taču praktiski šādai ierīcei nav nekādas nozīmes. Ultravioletajos staros saules baterija tiek sabojāta, līdz ar to no tās nav nekāda labuma – lietderības koeficients ir ļoti zems. Taču šādām saules baterijām ir kāda priekšrocība – ražošanas izmaksas ir ļoti zemas.