Тұрмыста қолданылатын энергия үнемдеуші технологияларды автоматтандыру

0

Бұл мақалада адам тіршілігіндегі энергияның алатын орны жайында сөз етіледі. Энергия шегі жоқ дүние емес, оны үнемдеу қажеттігі және оны үнемдеу әлемнің экологиялық жағдайын жақсарту жолдарының бірі екені қарастырлып отыр. Энергияны тиімді пайдалану үйден басталатындығы және мысалға ала отырып үйді жарықтандыруға пайдаланылатын шамдардың түрлерін салыстырып шағын есептеу жасалынды. Энергия үнемдеуші шамдарды пайдалудың оң және теріс әсерлері қарастырылды.

Кілт сөздер: Энергия үнемдеуші, қыздыру шамы, люминесцентті шам, светодиодты шам.

1992 жылы Бразилияның Рио-де-Жанейро қаласында Біріккен Ұлттар Ұйымының қоршаған орта және даму тақырыбында конференция өтті.

Конференцияда әлемнің 197 елінің өкілдері бас қосты. Конференция нәтижесінде «тұрақты даму бағдарламасы» қабылданды. Бұл бағдарламаның мақсаты қазіргі заманда қоғамның мемлекетаралық, мемлекеттік, жергілікті және жеке тұтынушылар тарапынан әлемдік экологиялық апаттарды болдырмау шараларын қолға алуы қажет. Осы мақсатқа жетудің шешуші факторларының бірі энергияны үнемдеу мәселесі болып табылады. [1]

Энергия сөзі латынның «energeia» сөзінен шыққан — әрекет, белсенділік деген мағына береді. Энергия – дененің жұмыс жасай алу қабілетін сипаттайтын физикалық шама.

Энергия түсінігі табиғаттың барлық құбылыстарын бір-бірімен байланыстырады. Энергияның сақталу заңы бойынша, ең маңызды физикалық шама – энергия оқшауланған жүйеде сақталады. Бізге белгілі табиғаттағы үрдістердің барлығы осы заңдылыққа бағынады.

Адамзат қоғамының дамуы әрдайым энергетикамен байланысты: жердің қойнауынан руда өндіру, металл балқыту, үй тұрғызу, кез-келген бір затты жасау үшін энергия жұмсауымыз қажет. Жер тұрғындарының энергияға деген сұранысы жыл сайын өсу үстінде. Ғалымдар мен өнертапқыштар энергия өндірудің көптеген жолдарын ойлап тапты, соның ішінде электр энергиясын алудың көптеген жолдары бар. Алайда энергия жоқтан пайда болмайды, ол бір түрден екінші түрге ауысу арқылы өндіріледі. Электр энергиясының үлкен бөлігін жылу электр станцияларында органикалық отынды жағу есебінен өндіріледі. Отынды жағу барысында босайтын энергияның 1/3 бөлігі ғана электр энергиясына түрленеді, ал қалған бөлігі іске аспайды да шығынға ұшырайды және сонымен қоса қоршаған ортаны ластайды.

Қазіргі таңда қолданылып жүрген дәстүрлі отын түрлері (көмір, мұнай, табиғи газ) шексіз емес, миллиондаған жылдар бойы жердің астында жинақталып түзілген отын қоры сарқылудың сәл алдында тұр. Мамандардың бағалауы бойынша барланған отын қорлары 175 жылға жетеді екен. Сол себепті қазірден бастап жаңа энергия көздерін іздестіріп, оны қолдану мүмкіншілігін арттыруды алдымызға мақсат етіп қоюымыз қажет. Жаңа энергия көздеріне ең бірінші кезекте жаңғыртылатын энергия көздерін айта аламыз, олар: күн энергиясы, жел, су және геотермалды энергия.

Жеке тұтынушы, мысалы пәтер иесі ай сайын коммуналдық қызметтер үшін түбіртектер алып, сол бойынша ақша төлеуге міндетті. Орташа есеппен бір отбасы табысының 10-12%  коммуналдық қызметтерді төлеуге жұмсалады және бұл көрсеткіш жыл санап көбеймесе азаймайды.

Пәтерде болатын энергия шығынын келесідей түрде көрсетуге барады:

— үйді жылыту;

— ыстық су;

— электр энергиясы.

Энергия шығынын азайтуға болады, оның ең бірінші және қарапайым жолы су және жылулық энергия есептеуіштерін пайдалану. Үйді жылытуға қолданылатын ескі қыздыру шамдарынан бас тартқанымыз жөн.

Тұрғын үйлердегі жарықтандырудың минималды мөлшері санитарлық норма бойынша 50 люкс, осыған сәйкес энергия тұтыну мөлшері шамамен 18 Вт/м2 болады. Осылайша ауданы 8 м2 ас үйді жарықтандыруға қуаты 144 Вт болатын шам қажет.

Үйлерді жарықтандыру құралы қыздыру шамдары болып табылады, оның негізі кемшілігі жарық беруі аз, ал энергия тұтыну мөлшері өте көп. Аз энергия тұтынатын  шамдарды қолданатын болсақ, қажетті жарық мөлшерін сақтай отыра, тұтынылатын қуат мөлшерін 5-6 есе азайтамыз. [2]

Орташа отбасында пайдаланылатын электр энергиясының 25-30% жарықтандыруға жұмсалады. Жарықтандырудың тиімділігін жоғарылата отырып электр энергиясының шығынын кеміте аламыз. Үйді жарықтандыруда пайдаланылатын шамдардың негізгі түрлеріне және жұмыс жасау принципіне қысқаша тоқтала кетейік.

Қыздыру шамы. Қыздыру шамының жұмыс істеу принципі электр энергиясының жарық энергиясына түрленуі принципіне негізделген. қыздыру шамының ішіндегі вольфрамнан жасалынған, ваккумда болмаса арнайы инертті газды ортада тал сымның бойынан электр тогының өтіп 3000 °с температураға көтірлгенде қоршаған ортаға жарық шашырата бастайды. Ваккум немесе инертті газ қыздыру шамының вольфрам тал сымының тотығуын болдырмау мақсатында қолданылады. мұндай принциппен жұмыс жасайтын шамдар жұмыс істеу барысында өте қатты қызады.

Артықшылықтары:

— қазіргі таңда бағасы ең арзан шам болып табылады, оның құны орташа есепен 50 теңге;

— сәулені шашырату спектрі кең, табиғи жарық көздеріне ұқсас келеді;

— сыртқы температура жоғары жағдайда қолдану мүмкіншілігі бар.

кешіліктері:

— жарық берілісі өте аз, 10-15 лм/вт, оның себебі энергияның негізгі бөлігі жылулық энергияға трлену арқылы шығынға ұшырайды;

— қызмет ету мерзімінің аздығы, оның себебі, біріншіден электр энергиясы сапасының нашарлығы, екіншіден электр тогы желілерінің қанағаттанарлықсыз жағдайда болуы;

— өрт қауіпсіздігі ережелеріне сәйкес, қыздыру шамдарын сыртқы қаптамасыз қолдануға рұқсат етілмейді себебі жұмыс істеу барысында шамдардың температурасы өте жоғары болады.

Энергия үнемдеуші шам. Энергия үнемдеуші шам – люминесцентті шамның ықшамдалған түрлерінің бірі.  Мұндай шамдар ішкі қабырғасы люминоформен өңделген соның арқасында көзге көрінбейтін электрлік разрядтың ультракүлгін сәулесі жарық таратады. Электрлік разряд түтікше ішіне толтырылған аргонды-сынапты будың ішінен электрлік токтың өтуі барысында пайда болады. Разрядтың қуаттылығы шамға орнатылған стартер арқылы басқарылады.

Артықшылықтары:

— ең маңызды артықшылығы энергия шығыны өте аз, жарық берілісі қыздыру шамдарымен салыстырғанда 5-6 есе жоғары және 60-80 лм/вт құрайды;

— жұмыс жасауы барысында қызу температурасы 80 °с аспайды және соның арқасында қорғаныш қаптамасының қажеттігі жоқ;

— жұмыс жасау мерзімі 12000-15000 сағат көлемінде болады.

Кемшіліктері:

— люминесценті шамдардың бағасы 200-350 теңгенің көлемінде, салыстырмалы түрде қымбат деп айта алмаймыз, алайда сапасыз жасалынған люминсцентті шамдардың нарықты жаулап алуынан мұндай шамдарды қолдану қиындықтар тудырады;

— қолдану аясының тарлығы, себебі ауаның ылғалды болуы шамдарға кері әсерін береді, ауа температурасы төмен жерлерде жарық беруі төмен болады, температура жоғары жерлерде шамдардың ішкі құрылысына кері әсер етіп жұмыс мерзімін кемітеді;

— люминесцентті шамдардың ең басты кемшілігі оның жұмыс жасауы түтікшенің ішінде сынап буының болуымен анықталады, сынап буы адам ағзасына және қоршаған ортаға зиянды әсері көп.

Светодиодты шам. Светодиодты шам – электр тогын бір бағытта өткізіп, адам көзі көре алатын жарық спектрін тарататын жартылай өткізгіш элемент. Светодиодты шам –  екі түрлі жартылай өткізгіш пластинкадан, жартылай өткізгіш элементтер орналастырылатын корпустан, жылу сейілткіштен, пласикалық қораптан және айнымалы токты түзеткіш блоктан құрастырылады. Мұндай шамдардың жұмыс жасау принципі өте қарапайым. Түзетілген тұрақты электр тогы диод арқылы өтеді және жарық таратады. Мұндай шамдарға бойынан электр зарядтары өткенде жылу емес, фотондар бөлетін жартылай өткізгіш материалдар пайдаланылады. Алайда энергияның сақталу заңдылығына сәйкес диодтан өтетін ток энергиясының жарыққа айналған бөлігінен қалған энергия мөлшері жылу түрінде бөлінеді. Ол жылудың әсерінен шам зақымданбауы мақсатында жылу сейілткіштер пайдаланылады.

Артықшылықтары:

— тиімділігі өте жоғары, жарық беруі 100-150 лм/вт аралығында;

— жұмыс жасау мерзімі өте жоғары, 50000 сағат шамасында;

— қызу температурасының төмен болуы;

— қоршаған орта температурасы төмен жағдайда да қолдана аламыз, алайда ылғалдылығы жоғары жерлерде қолдану шам үшін зиянды;

— механикалық беріктілігі және дірілге төзімділігі өте жоғары, себебі оңай сынып қалуы мүмкін бөлшектері жоқ;

— светодиодты шамдар жарықты шашыратып және бір бағытпен тарататын етіп екі түрлі пішінде құрастырылады, сонымен қатар жарығының түсі алуан түрлі болады.

Кемшіліктері:

— светодиодты шамдардың ең төменгі бағасы 2000 теңгедеен басталып, 4500 теңге аралығында, мұндай шамдарды қолданудағы ең бірінші қиындық бағасы болып табылады;

-температурасы жоғары, және шаң-тозаңды жерлерде қолдана алмаймыз, себебі светодиодтың негізгі жарық таратушы элементі жартылай өткізгіш материалдан жасалынады, температураға тәуелділігі осындай себеппен түсіндіріледі, ал шаң-тозаңның болуы жұмыс жасау барысында қызған диодтың жылу сейілтетін бөлігін толтырып тастап, ауа алмасуын болдырмай қояды. [3]

Осы аталған шам түрлерінің жалпы сипаттамалары ескеріле отырып жасалынған есептеулер нәтижесі (кесте 1) көрсетілген.

Кесте 1. Энергия үнемдеуші шамдарды қолданған жағдайда электр энергиясы мен қаржы шығынын есептеу (шамдар тәулігіне 6 сағат қосылады деген шартпен).

Атауы Қызмет мерзімі Электр энергиясының шығыны Жұмсалатын қаржы көлемі
Қыздыру шамы (95 Вт), бағасы 75 теңге 1000 сағат

1000/6=166 күн

Шамамен 0,5 жыл

95 Вт=0,095 кВт

0,095 · 12000=1140 кВт·сағ

1140 кВт·сағ · 11,87 теңге=13532 теңге
Энергия үнемдеуші люминесцентті шам (20 Вт), бағасы 350 теңге 12000 сағат

12000/6=2000күн

Шамамен 5,5 жыл

20 Вт=0,02 кВт

0,02 · 12000=240 кВт·сағ

240 кВт·сағ · 11,87 теңге=2849 теңге
Светодиодты шам(12 Вт), бағасы 2500 теңге 50000 сағат

50000/6=8333күн

Шамамен 20 жыл

12 Вт=0,012 кВт

0,012 · 12000=144 кВт·сағ

144 кВт·сағ · 11,87 теңге=1710 теңге

Осылайша шамамен 6 жылда 12 дана қыздыру шамын қолданады екенбіз (12 · 75 теңге = 900 теңге) немесе 1 дана энергия үнемдеуші люминесцентті шам қолданамыз (200 — 350 теңге), ал светодиодты шаның шамамен алғандағы қызмет ету мерзімі 20 жылды құрайды (2000 — 4500 теңге). Осылайша жалпы қаржы шығыны осы уақыт ішінде келесідей болады:

13532 теңге + 900 теңге = 14432 теңге (қыздыру шамын қолданған жағдайда);

2849 теңге + 350 теңге = 3200 теңге (энергия үнемдеуші люминесцентті шам қолданған жағдайда);

1710 теңге + 2500 теңге = 4210 теңге (светодиодты шам қолданған жағдайда).

Жоғарыда келтірілген есептеулерді қорытындылай келе энергия үнемдеуші люминесцентті шам, бағасының қымбаттығы мен электр энергиясының жоғары тарифпен болуына қарамастан, қыздыру шамынан тиімді болып келеді екен.

Энергияны үнемдеу мақсатында қандай шара қолданатынымызды жан-жақты қарастырып алмайынша үйдегі қыздыру шамын, энергия үнемдеуші лминесцентті шамдарға ауыстыру арқылы проблеманы шештік деп айтуға болмайды. Оның себебі люминесцентті шамдардың құрылысында қолданылатын сынап буының ауаға көп мөлшерде таралып экологиялық жағдайды күрт қиындатып жіберуі мүмкін. Егер елімізде мұндай шамдарды жаппай қолдануды жолға қойған соң, ол шамдардың жұмыс жасау мерзімі біткен кезінде оларды жоятын арнайы қызмет орнын қарастырмасақ экологиялық қиындыққа тірелеміз. Үнемдеуді үйдегі шамдарды ауыстырудан емес, электр станцияларында, электр желілерінде кешенді шараларды қолданып энергияның шығынын азайтамыз.

Әдебиетер

  1. Возобновляемые источники энергии:  монография  /  С. П. Кундас, С. С. Позняк, Л. В. Шенец; Мгэу им. А. Д. сахарова. – Минск : Мгэу им. а. Д. сахарова, 2009. – 315 с.
  2. Тлеуов А. Нетрадиционные источники энергии: учебное пособие. Астана: Фолиант, 2009, 248с.
  3. В. Б. Козловская, В. Н. Радкевич, В. Н. Сацукевич. Электрическое освещение: справочник – 2-е изд. – Минск: Техноперспектива, 2008. – 271с.: ил.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ