3 апта
Практикалық бөлім
Бұл жобада біз Күн коллекторының жұмыс істеу принциіне негізделген коллектор моделін жасаймыз. Жалпы жасалу керек жұмысты 2 аптаға бөлдік. Үшінші аптада картон қағаздар мен құтыларды біріктіріп, коллектор моделін жасаймыз.
Қадам 1. Топтарға 5 адамнан бөліңіз. Барлық қажетті материалдармен танысыңыз
Қадам 2. 44*19 см өлшемді тіктөртбұрышпен 44*19 см өлшемді тіктөртбұрышты бір-біріне термоклеймен клейлейміз. Ескеру керек: Екі картондағы ойылған шеңберлер бір бағытта емес, қарама-қарсы бағытта тұруы шарт. Себебі жақ бетіндегі ойық арқылы ауа кірсе, табанындағы ойық арқылы сыртқа шығатын болады.
Қадам 3. Алдыңғы аптада біріктірілген құтыларды 44*19 см картонға ортағы 30 см бөлікке термоклей арқылы бекітеміз.
Қадам 4. Дайын болып келе жатқан коллекторға 44*9 см өлшемді екінші жақ бетін термоклей арқылы бекітеміз. Екінші жақ бетіндегі ойық пен бірінші жақ бетіндегі ойық бағыттас болу керек.
Қадам 5. 18,5*9 см өлшемді екі тіктөртбұрыштарды коллектордың екі жағына термоклеймен бекітеміз.
Қадам 6. Коллекторды қара түсті аэрозолды бояумен бояп шығамыз.
Қадам 7. Коллектордың бетіне тағамға арналған пленканы термоклей арқылы бекітеміз.
Күн коллекторын толықтай жасап біттік. Енді тәжірибе ретінде есеп шығарайық. Бұл есептеулер арқылы біз өзіміз отырған сыныпқа/бөлмеге қанша жылу мөлшері, қанша отын немесе қандай мөлшерде коллектор қажет екеніне көз жеткіземіз.
Тәжірибе №1.
№ 1 тапсырма.
Өзіміз отырған сыныптың/бөлменің ауа көлемі мен массасын есептейміз. Ол үшін сол бөлменің биіктігі мен аудан өлшемі керек. Мұндағы 𝞺=1,22 кг/м3 – ауа тығыздығы.
Мысал ретінде төбенің биіктігі 2,5 м, ауданы 28 м2 болатын үйдегі ауа көлемі мен массасын есептейміз.
| Берілгені: | Шешуі: |
| S=28 м2 h = 2,5 м 𝞺=1,22 кг/м3 Табу керек: m – ? | V=S*h=28*2.5=70 м3 m=𝞺*V=1.22*70=85.4 кг |
№ 2 тапсырма.
Бөлмедегі ауаны 20°C-қа қыздыру үшін қажет жылу мөлшерін есептейміз. Мұндағы c=1005 Дж/кг*c – ауаның жылусыйымдылығы (сіздер өз есептеулеріңіз бойынша шыққан массаның өлшемін аласыздар)
| Берілгені: | Шешуі: |
| c=1005 Дж/кг*c ∆t=20°C m=85.4 кг Табу керек: Q -? | Q=cm∆t Q=1005*85.4*20=1716540 Дж |
№ 3 тапсырма.
Осы ауа массасын жылыту үшін қажетті отын мөлшерін есептейміз. Мұндағы q– отынның жануының меншікті жылуы. (сіздер өз есептеулеріңіз бойынша шыққан жылу мөлшерінің өлшемін аласыздар)
| Берілгені: | Шешуі: |
| Q=1716540 q(газ)= 44 МДж/кг q(ағаш) = 13 МДж/кг q(көмір)= 27 МДж/кг Табу керек: m -? | Q=qm m=Q/q m(ағаш) =1716540/13000000=0,132 кг m(көмір) =1716540/27000000=0,0635 кг m(газ) =1716540/44000000 = 0,039 кг |
№ 4 тапсырма.
Күн коллекторының бір трубасының беретін жылу мөлшерін және бір бөлмені жылыту үшін неше дана коллектор саны қажет екенін есептейміз.
Мысал ретінде Астана қаласы үшін коллектордың есептеулері келтірілген.
Берілгені:
Күн коллекторының тиімді сіңіру аймағы – S=0,092 м2 (1 труба үшін).
Астана қаласындағы жылдық орташа инсоляция мөлшері – Р=1144 кВт*сағ/ м2. (басқа қалалар үшін инсоляция мөлшері кестеде көрсетілген).
Пәк – 67% -дан 80% -ға дейін (ескірген коллекторлар үшін өзекті ең төменгі көрсеткіштер пайдаланылатын болады, сондықтан нәтижелер аздап төмендетілген болады).
Табу керек: Q(коллектор), N(коллектор) -?
Шешуі:
Q(коллектор)=SР𝞰=0,092*1144*67=70516,16 Вт*сағ/ м2.
N(коллектор)=1716540/70516,16=24,3425≈25 дана коллектор.
Кесте. Қазақстанның негізгі елді мекендері үшін орташа күндік инсоляцияның маусымдық мәндері
| Елді мекен | Күніне күн радиациясының орташа мөлшері, кВт*сағ/ м2 | Жылдық сома, кВт*сағ/м2 | |||
| Қыс | Көктем | Жаз | Күз | ||
| Атырау | 52 | 124 | 163 | 85 | 1272 |
| Балқаш | 49 | 138 | 172 | 99 | 1372 |
| Қызылорда | 75 | 152 | 191 | 127 | 1634 |
| Өскемен | 53 | 124 | 145 | 78 | 1198 |
| Ақтау | 58 | 125 | 177 | 99 | 1382 |
| Ақтөбе | 41 | 116 | 153 | 73 | 1147 |
| Алматы | 83 | 132 | 173 | 130 | 1554 |
| Арал | 53 | 125 | 166 | 92 | 1306 |
| Астана | 42 | 121 | 144 | 74 | 1144 |
| Байқоңыр | 63 | 138 | 179 | 108 | 1464 |
| Жаңаөзен | 71 | 126 | 176 | 106 | 1435 |
| Қапшағай | 80 | 144 | 183 | 134 | 1621 |
| Қарағанды | 45 | 124 | 149 | 78 | 1186 |
| Көкшетау | 43 | 124 | 149 | 78 | 1186 |
| Қостанай | 39 | 121 | 144 | 67 | 1111 |
| Павлодар | 44 | 131 | 145 | 72 | 1175 |
| Петропавл | 39 | 122 | 143 | 60 | 1091 |
| Семей | 49 | 121 | 144 | 78 | 1208 |
| Талдықорған | 79 | 144 | 184 | 128 | 1600 |
| Тараз | 71 | 136 | 201 | 132 | 1621 |
| Түркістан | 76 | 148 | 195 | 132 | 1652 |
| Орал | 42 | 122 | 154 | 65 | 1148 |
| Шымкент | 71 | 137 | 210 | 133 | 1650 |
Қорытынды
Энергия адам өмірі үшін ең қажетті ресурстың біріне айналды. Біз қолданып жүрген дәстүрлі энергия экологиялық таза емес және жұмсалатын қаржы шығыны көп. Сонымен қатар олар сарқылуда. Сондықтан балама энергия көздерін қолданысқа енгізу осы мәселердің шешімі болары анық. Солардың бірі – Күн энергиясы. Бұл ең арзан жаңартылатын энергия көзі. Кейбір зерттеулерге сүйенсек алдағы 20 жылдықта көптеген елдерде көмір мен газ энергияларынан Күн энергиясы көлем бойынша алға шығады.
Ал біз бұл жобада осы Күн көзін жылу энергиясына айналдыратын коллектор моделін жасап шығардық және 3 тәжірибе жұмыстарын жүргіздік.
Бағалау
PBL бойынша бағалау критерийлері:
Problem based learning (проблемалық-бағдарлы оқыту) — бұл оқушылардың шынайы, қызықты және күрделі сұраққа, проблемаға немесе қоңырауға жауап іздеу және іздеу үшін 3 немесе 4 апта ішінде бір жобада жұмыс жасау арқылы білім мен дағдыларды игеретін оқыту әдісі (әрі қарай PBL Rubrics сілтемесіне өтіңіз).
