Ж. М. Адилов академик, доктор экономических наук, профессор

●
 Технические науки 
 
                                                    
№2 2014 Вестник КазНТУ  
                    
276 
использования  солнечных  коллекторов  очевидна,  данная  технология  позволяет  упростить  и  обезопасить  жизнь 
простого  человека.  Технологии  не  стоят  на  месте,  с  появлением  коллекторов,  началось  новая  эра  экологических 
технологий.  Развитие  перспективной  технологии  дало  толчок  к  использованию  разных,  но  по  технологии 
одинаковых  солнечных  коллекторов.  Принцип  действия  коллекторов  и  одинаков  (использование  солнечной 
энергии), коллекторы подразделяются в основном на два вида, это вакуумный коллектор и плоский коллектор.  
Для  использования  на  территории  Казахстана  более  подходящим  является  вакуумный  коллектор. 
Казахстан 
является 
9 
страной 
по 
занимаемой 
площади. 
Климат 
в 
республике 
в 
основном 
резкоконтинентальный. Средняя плотность населения чуть более 6 человек на км². Расстояние между крупными 
городами исчисляется от 200 до 1500 километров. Основная масса населения республики проживает в сельской 
местности  и  для  обеспечения  малого  числа  населения  электроэнергией,  отоплением  горячей  водой  и  т.д.  
требуется огромные затраты.  
Ключевые  слова:  солнечный  коллектор,  вакуммный  коллектор,  вакуумные  и  тепловые  трубы,  медная 
трубка, водонагреватель  
 
При  изучении  и  разработке  вакуумных  коллекторов  пригодных  в  условиях  Казахстана 
привлекались  крупные  компании,  специализирующие  на  исследовании,  внедрении  и  продаже 
вакуумных солнечных коллекторов. 
Компоненты солнечных коллекторов  
Основным  компонентом  солнечных  водонагревателей  и  солнечных  коллекторов  (далее  -  СК) 
являются  стеклянные  вакуумные  трубы.  Каждая вакуумная  труба  состоит  из  двух  стеклянных  труб. 
Внешняя труба сделана из прозрачного сверхпрочного боросиликатного стекла, которое выдерживает 
воздействие  града  диаметром  25  мм.  Внутренняя  труба  также  сделана  из  прозрачного 
боросиликатного  стекла,  покрытого  специальным  селективным  покрытием  (Al-N/Al),  которое 
обеспечивает  прекрасное  поглощение  тепла  с  минимальным  отражением.  Во  избежание 
кондуктивных и конвективных теплопотерь из пространства между двумя трубами выкачан воздух и 
создан вакуум. Для поддержания вакуума между двумя стеклянными трубами используется бариевый 
газопоглотитель  (такой  же,  как  в  телевизионных  трубках).  При  производстве  газопоглотитель 
подвергается  воздействию  высоких  температур,  вследствие  чего  нижний  конец  вакуумной  трубы 
покрывается  слоем  чистого  бария.  Этот  слой  бария  поглощает  CO,  CO
2
,  N
2
,  O
2
,  H
2
O  и  H
2
,  которые 
выделяются  из  трубы  в  процессе  хранения  и  эксплуатации,  поддерживая  таким  образом  состояние 
вакуума.  Слой  бария  также  является  четким  визуальным  индикатором  состояния  вакуума.  Когда 
вакуум  исчезает,  бариевый  слой  из  серебряного  становится  белым.  Это  дает  возможность  легко 
определить, исправна ли труба (рисунок 1). 
                   
 
Бариевый газопоглотитель - расположен в 
нижней части внешней трубы. 
Труба слева – исправна, труба справа – неисправна. 
В левой трубе видно две «ножки» газопоглотителя. 
Из трубы справа вынута внутренняя труба и газопоглотитель 
 
Рис. 1. Стеклянные вакуумные трубы 
 
Солнечный  водонагреватель  с  вакуумными  трубами  и  СК  показывают  превосходные 
результаты и в облачные дни, потому что трубы способны поглощать энергию инфракрасных лучей, 
которые  проходят  через  облака.  Благодаря  изоляционным  свойствам  вакуума  воздействие  ветра  и 
низких  температур  на  работу  вакуумированных  труб  также  незначительно  по  сравнению  с 
воздействием  на  плоский  СК.  Стеклянные  вакуумные  трубы  уложены  параллельно;  угол  наклона 
зависит от географической широты данного места. Ориентированные с Севера на Юг трубы пассивно 

●
 Техникалық ғылымдар 
 
ҚазҰТУ хабаршысы №2 2014  
 
277
«следуют  за  солнцем»  в  течение  всего  дня.  Форма  труб  обеспечивает  превосходную  степень 
поглощения по сравнению с плоскими коллекторами по целому ряду причин, а именно: 
1.  Труба  круглая,  поэтому  солнечные  лучи  всегда  падают  на  поверхность  трубы  под  прямым 
углом, сводя отражение к минимуму. 
2.  Если  поверхность  коллектора  плоская,  количество  солнечного  излучения,  которое  на  него 
попадает,  достигает  своего  максимума  только  в  полдень,  когда  солнце  находится  прямо  над 
коллектором.  Утром  и  вечером  солнечные  лучи  падают  на  поверхность  коллектора  под  углом,  и 
количество поглощаемого солнечного излучения уменьшается. 
Вакуумированные  трубы  круглые,  следовательно,  количество  солнечного  излучения, 
попадающего  на  коллектор,  остается  довольно  постоянным  с  середины  утра  до  середины  дня. 
Благодаря этому общее количество поглощаемого солнечного излучения возрастает. Более того, угол 
падения  солнечных  лучей  всегда  перпендикулярен  поверхности  труб,  и  отражение,  таким  образом, 
уменьшается [1–3]. 
 
Принцип работы тепловой трубы 
Обычная  тепловая  труба  из  неорганического  стекла  состоит  из  описанной  выше  стеклянной 
вакуумной  трубы,  в  которую  вставлена  медная  тепловая  трубка.  Медная  тепловая  трубка  передает 
тепло из вакуумной трубы в наконечник (конденсатор), который вставляется в трубу теплосборника, 
расположенную  внутри  теплопровода.  Дальше  тепло  от  медной    тепловой    трубки  передается  воде, 
которая течет через трубу теплосборника (рисунок 2). 
 
 
 
Рис. 2. Медная тепловая труба 
 
На 
рисунке 
показана 
стеклянная 
вакуумная 
труба 
и 
медная 
тепловая 
трубка 
с 
алюминиевыми 
ребрами  для  передачи  тепла.  Тепловая  трубка  вставляется  в  стеклянную  трубу  и 
фиксируется между двумя алюминиевыми ребрами. Форма ребер такова, что площадь их контакта с 
тепловой  трубкой  и  внутренней  поверхностью  вакуумной  трубы  максимальна.  Такая  модель  ребер 
обеспечивает  максимальную  передачу  тепла  к  медной  тепловой  трубке,  а  потом  воде  теплопровода 
(рисунок 3, 4).  
 
 
Рис. 3. 
Жидкость-теплоноситель 
Рис. 4. 
Принцип работы тепловой трубы 
 

●
 Технические науки 
 
                                                    
№2 2014 Вестник КазНТУ  
                    
278 
Способ передачи тепла от тепловой трубки теплопроводу очень прост. Медная тепловая трубка 
внутри  полая  и  содержит  запатентованную  неорганическую  нетоксичную  жидкость-теплоноситель. 
Полая  внутренность  тепловой  трубки  –  это  вакуум,  поэтому  эта  жидкость  испаряется  даже  при 
температуре около 25-30 
0
С. 
При  нагревании  пар  поднимается  к  наконечнику  (конденсатору)  тепловой  трубки,  где  тепло 
отдается  воде,  которая  течет  по  теплопроводу.  Отдав  тепло,  пар  конденсируется  и  течет  обратно, 
вниз  по  тепловой  трубке,  где  процесс  повторяется  сначала.  Тепловые  трубки  с  использованием 
неорганических  теплоносителей  демонстрируют  эффективность  теплопередачи  в  30  000  раз 
большую, чем у серебра. 
 
 
*Горячий пар поднимается вверх по тепловой трубе. Охлажденный пар, конденсируясь, опускается 
вниз трубы, и цикл повторяется снова. 
 
 В  тепловых  трубках  с  неорганическими  теплоносителями  тепло  быстро  передается  от 
стеклянной  вакуумированной  трубы  к  воде.  Благодаря  своей  надежности  и  длительному  сроку 
эксплуатации  тепловые  трубки  широко  используются  во  многих  целях,  среди  которых  - 
кондиционирование воздуха и охлаждение компьютеров.  
Мы  используем  тепловые  трубки  известного  производителя,  в  которых  применяется 
неорганический теплоноситель. Эта смесь нетоксична и в случае попадания на слизистую кожи и глаз 
не  вызывает  раздражения.  Однако,  как  правило,  тепловая  трубка  никогда  не  контактирует  с 
жидкостью, циркулирующей по трубе теплопровода. 
Уровень  вакуума  неорганических  тепловых  трубок  4х10
–6 
Ра,  вследствие  чего  теплоноситель 
испаряется уже при температуре 25 – 30 
0
С. 
Каждая  тепловая  трубка  проходит  индивидуальное  тестирование  на  теплопроизводительность 
и качество сварки перед её использованием. 
 
Изолированный теплопровод 
В  процессе  исследования  были  получены  следующие  данные,  соединения  тепловой  трубы 
позволяют  применять  удобный  модульный  способ  установки,  при  которой  обеспечивается  тесный 
контакт с тепловыми трубами для максимальной передачи тепла. Перед установкой тепловой трубы 
её  конденсатор  смазывают  термостойкой  теплопроводящей  смазкой  с  целью  повышения 
теплопроводности.  При  высоких  температурах  в  теплопроводе  происходит  тепловое  расширение 
конденсатора тепловой трубы, в результате чего она оказывается надежно зафиксированной на своем 
месте (этому способствует и теплопроводящая смазка). Это обеспечивает прекрасную теплопередачу 
в течение всего срока эксплуатации СК. 
Поскольку тепловая трубка исключительно надежна и имеет долгий срок службы и не требует 
удаления или замены даже при замене солнечной трубы. 
Форма  двойных  трубок  теплосборника  точно  соответствует  форме  соединений  тепловой 
трубки,  что  позволяет  максимально  увеличить  площадь  соприкосновения.  Кроме  того,  соединения 
тепловых  трубок  припаяны  к  двойным  трубкам  теплосборника,  образуя,  таким  образом, 
металлическое соединение. 
Контурная  схема  трубки  теплосборника  создает  турбулентный  поток  воды,  что  увеличивает 
эффективность теплопередачи. 
Существуют конфигурации с задним или боковым соединениями входа-выхода. 
Медные  соединения  температурного  датчика  на  входе  и  выходе  припаяны  непосредственно  к 
трубке теплосборника с целью обеспечить точность измерения температуры. 

●
 Техникалық ғылымдар 
 
ҚазҰТУ хабаршысы №2 2014  
 
279
Для  теплоизоляции  основных  агрегатов  применяется  пенополиуретан.  Данная  изоляция  обладает 
высокой плотностью и надолго сохраняет отличные теплоизоляционные качества (рисунок 5). 
 
 
 
Рис. 5. Схема присоединения тепловой вакуумной трубки к изолированному теплосъемнику 
 
Следовательно вакуумные солнечные коллекторы получат широкое применение на территории 
Казахстан,  за  счет  простоты  технологии,  дешевизны  и  экологичности  используемых  материалов  в 
разработке солнечного вакуумного коллектора [4–5]. 
 
ЛИТЕРАТУРА 
1.  http://www.imposol.com.ua/pages/ru/suncollektors.html. 
2.  Солнечный душ //Наука и жизнь, издательство Правда. 1988 №1, стр. 131. 
3.  Казаков Г.В. Принципы совершенствования гелиоархитектуры. – М.: Свит, 1990 
4.  Харченко Н.В. Индивидуальные солнечные установки.–М.:Энергоатомиздат, 1991. 
5.  http://alt.rkraft.ru/solnechnye-kollektory.html 
 
REFERENCES 
1.  http://www.imposol.com.ua/pages/ru/suncollektors.html. 
2.  Solar Shower // Science and Life, Truth Publishing 1988 №1, 131 page. 
3.  Cossacks G.V. Guidelines for improving gelioarhitektury. – М.: Svit, 1990 
4.  Kharchenko N.V. Individual solar installation. – М.: Energoatomizdat, 1991. 
5.  http://alt.rkraft.ru/solnechnye-kollektory.html 
 
Нұрлыбаев Р.Е., Айдарова С.Б., Шамельханова Н.А., Жолдасов А.А., Мұрзағұлова А.А. 
Қазақстанның  климатына  қолайлы  қолданыста  жүрген  технология  күн  коллекторының 
вакуумды және жылу құбырларын анализдеу және зерттеу 
Түйіндеме.  Күн  коллекторлары  жарық  көргеннен  бастап  өте  тиімді  технология  дамып  келеді.  Күн 
коллекторларын зерттеу арқылы адамзат әртүрлі коллекторларды ойлап тауып заманның жаңалығына одан әрі 
дамытып,  жаңартуда.  Бұл  коллекторлардың  жұмыс  істеу  ұстанымдары  бірдей,  сонда  да  коллеторларды  екі 
түрге бөлеміз, вакуумды және жалпақ болып. 
Вакуумды 
күн 
коллекторларды 
Қазақстанда 
қарапайымдылығымен, 
жоғары 
эффектілігімен, 
арзандылығымен  және  зиянсыздығымен  өте  кең  қарқында  қолданысқа  еніп    келеді.  Бұл  зерттеуде  біз  күн 
коллекторымен  вакуумды және жылу құбырларын анықтадық, зерттедік және мәліметтер жинадық. 
Негізгі  сөздер:  күн  коллекторы,  вакуммды  коллектор, вакуумды  және  жылу  құбырлары, мысты  құбыр, 
су жылытқыш. 
 
Нурлыбаев Р.Е., Айдарова С.Б., Шамельханова Н.А., Джолдасов А.А., Мурзагулова А.А. 
Анализ  и  изучение  существующих  технологий  вакуумных  и  тепловых  труб  солнечных 
коллекторов нового поколения в климатических условиях Казахстана  
Резюме.  Технологии  не  стоят  на  месте,  с  появлением  коллекторов,  началось  новая  эра  экологических 
технологий.  Развитие  перспективной  технологии  дало  толчок  к  использованию  разных,  но  по  технологии 
одинаковых  солнечных  коллекторов.  Принцип  действия  коллекторов  и  одинаков  (использование  солнечной 
энергии), коллекторы подразделяются в основном на два вида, это вакуумный коллектор и плоский коллектор. 

●
 Технические науки 
 
                                                    
№2 2014 Вестник КазНТУ  
                    
280 
Вакуумные  солнечные  коллекторы  получат  широкое  применение  на  территории  Казахстан,  за  счет 
простоты  технологии,  дешевизны  и  экологичности  используемых  материалов  в  разработке  солнечного 
вакуумного коллектора. 
Ключевые  слова:  солнечный  коллектор,  вакуммный  коллектор,  вакуумные  и  тепловые  трубы,  медная 
трубка, водонагреватель.  
 
Nurlybaev R.E., Aidarova S.B., Shamelkhanova N.A., Dzholdasov A.A., Murzagulova A.A. 
Analysis and study  of of existing technologies of vacuum and  of heat pipes of solar collectors of the new 
generation in the climatic conditions of Kazakhstan 
Summary.  Technology  does  not  stand  still,  with  the  advent  of  collectors,  began  a  new  era  of  environmental 
technologies.  The  development  of  this  promising  technology  has  given  impetus  to  the  use  of  different,  but  the  same 
technology of solar collectors. The principle of operation is identical and the collectors (solar energy), the collectors are 
divided mainly into two types, and a vacuum collector is flat collector. 
Vacuum solar collectors receive  widespread use in the territory  of Kazakhstan, due to ease  of technology, low 
cost and environmentally friendly materials used in the development of solar vacuum collector. 
Key words: solar collector, vakumm collector, vacuum and heat pipes, copper pipe, water heater. 
 
 
УДК 631.371:621.311 
 
С.Б. Есимханов, А.Б. Сакиев  
(Костанайский государственный университет им. А. Байтурсынова,  
Костанай, Республика Казахстан) 
 
НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ 
ОБЪЕКТОВ 
 
Аннотация.  Ключевой  проблемой  для  предприятий  сельского  хозяйства  являются  продолжительные 
перерывы в подаче электрической энергии,которые происходят при отказах в системах электроснабжения. При-
чем вероятность отказов возрастает с каждым годом из-за старения элементов систем электроснабжения (СЭС). 
Отказы  в  СЭС  приводят  к  значительным  убыткам,  среди  которых  наибольший  убыток  терпят 
животноводческие комплексы и птицефабрики. Эти предприятия  относятся ко второй и первой категориям по 
надежности  электроснабжения,  для  которых  перерыв  питания  либо  не  допускается  вообще  и  требуется 
резервный  источник,  либо  допускается  в  течение  обусловленного  времени.  Однако  в  большинстве  случаев 
энергоснабжающие организации не в состоянии обеспечить выполнение этого требования. 
Повысить  надежность  систем  электроснабжения  сельскохозяйственных  предприятий  можно  за  счет 
сетевого или местного резервирования. 
Также  в  статье  рассмотрены  показатели  надежности  систем  электроснабжения  сельскохозяйственных 
объектов. 
Ключевые  слова:надежность  систем  электроснабжения  сельскохозяйственных  объектов  (СЭССХО), 
технологические процессы, электроснабжение, показатели надежности 
 
Одним  из  важных  показателей  любой  системы  электроснабжения  является  бесперебойность 
подачи  электроэнергии,  т.е.  ее  надежность.  Известно,  что  аварийный  перерыв  в  подаче 
электроэнергии  на  животноводческих  комплексах  и  птицефабриках  может  привести  к  расстройству 
технологического  процесса  на  длительное  время,  потерям  продукции,  снижению  продуктивности, 
выбраковке и даже гибели животных [1]. 
Прекращение подачи электроэнергии приводит к срыву основных технологических процессов: 
доения,  кормления,  перерыву  в  работе  вентиляции  и  отопления  и,  следовательно,  к  изменению 
микроклимата  в  животноводческих  помещениях,  нарушению  режима  инкубации  яиц  и  к  другим 
нарушениям технологического процесса. 
Пропуск  доек,  увеличение  интервала  между  ними,  переход  на  ручное  доение  снижают 
производство  молока,  которое  в  полном  объеме  восстанавливается  только  через  7-8  дней  [1].  При 
длительных  перерывах  возможна  выбраковка  коров.  К  снижению  удоев  приводят  также  стрессы 
животных, возникающие в результате отключения электроэнергии в процессе дойки. 
Перерыв  в  подаче  воды  приводит  к  снижению  продуктивности  животных.  Так,  сокращение 
количества  воды  на  40%  снижает  удой  на  16%.  При  прекращении  первичной  обработки  (охлаждении) 
молока происходит потеря продукции: при температуре +25°С скисание молока начинается через 6 ч [1]. 

●
 Техникалық ғылымдар 
 
ҚазҰТУ хабаршысы №2 2014  
 
281
Задержка  в  кормлении  телят  свыше  12  ч  приводит  к  потере  живой  массы  на  3...5%;  суточное 
прекращение  кормления  -  на  10%,  прекращение  поения  -  на  12...13%).Прекращение  кормления  кур 
приводит к снижению способности откладывать яйца [1]. 
Ухудшение  микроклимата:  повышение  или  понижение  температуры,  изменение  влажности, 
повышение  концентрации  газов  (углекислого,  аммиака,  сероводорода)  на  свиноводческих  и 
птицеводческих предприятиях - является причиной снижения продуктивности, а в некоторых случаях 
причиной  массовой  гибели  животных  и  птицы  [2].  Особенно  большой  ущерб  вызывает  изменение 
температуры в инкубаторе. 
Допустимое  время  перерыва  в  подаче  электроэнергии  для  различных  технологических 
процессов  на  предприятиях  животноводства  составляет  1,5...8  ч,  а  птицеводческих  ферм  0,3...2  ч 
(таблица1) [3]. 
 
Таблица  1. Допустимое  время  простоя  технологических  процессов  сельскохозяйственных 
производств 
 
Наименование 
Технологический процесс 
Допустимое время  
простоя, ч 
Фермы, комплексы по 
производству молока 
Доение 
1,5 
Поение 
3,0 
Кормление 
3,0 
Обеспечение требуемого микроклимата 
3,5 
Первичная обработка молока 
3,0 
Удаление навоза 
8 
Фермы по откорму КРС 
Кормление 
3,5 
Поение 
3,0 
Обеспечение требуемого микроклимата 
3,5 
Свиноводческие предприятия 
Кормление 
4,0 
Поение 
3,0 
Обеспечение требуемого микроклимата при 
температуре окружающего воздуха: 
-12..0 
-20..-13 
 
 
6,0 
3,0 
Удаление навоза 
8 
Птицеводческие фермы 
Дополнительное освещение 
1,0 
Вентиляционно-отопительные агрегаты 
0,5 
Инкубаторы 
0,3..1,0 
Прочие процессы 
2,0 
 
Для повышения надежности электроснабжения могут быть использованы различные  средства. 
Это  связано,  с  одной  стороны,  с  получением  экономического  эффекта,  в  первую  очередь  за  счет 
уменьшения  ущерба  от  перерывов  в  электроснабжении,  с  другой  стороны,  с  дополнительными 
затратами  на  сами  средства.  Поэтому  повышение  надежности  электроснабжения  наиболее 
целесообразно  до  определенного,  оптимального  уровня,  при  котором  достигается  максимальный 
суммарный  экономический  эффект  с  учетом  обеих  составляющих.  Наибольшее  затруднение 
составляет  определение  размеров  ущерба,  причиняемого  производству  на  сельскохозяйственных 
предприятиях внезапными перерывами в подаче энергии. 
В качестве показателя ущерба обычно используют средний вероятностный ущерб, отнесенный 
к 1 кВт·чнедоотпущеной потребителям электрической энергии, а также среднестатистическое значе-
ние продолжительности отключения в год [3]. 
Общий вид формы вероятностного ущерба от перерывов электроснабжения имеет вид [1]: 
 
У
М
=у·

Q
ЭЭ
                                                           (1) 
 

жүктеу/скачать 38,33 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: