МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛОВИХ ПРОЦЕСІВ У ГІБРИДНОМУ ГЕЛІОКОЛЕКТОРІ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2024-10-126-133Ключові слова:
теплові процеси, гібридний сонячний колектор, системи сонячного теплопостачання, ребристий теплообмінник, моделювання теплових процесів, коефіцієнт корисної дії.Анотація
Одним із головних завдань сучасної енергетики є забезпечення теплопостачання енергоефективних будівель за рахунок використання відновлюваних джерел енергії, зокрема і сонячної енергії. Оскільки на зовнішніх огородженнях сучасних будівель є обмежений простір для встановлення геліоколекторів, перспективним напрямком є інтеграція сонячних нагрівників у конструкції зовнішніх стін і фасадів будівель.
У статті наведено результати досліджень теплових процесів у системі теплопостачання з гібридним геліоколектором (ГГК), в якій циркулює рідинний теплоносій. У своїй конструкції дана система містить ребристий теплообмінник та бак-акумулятор. Для того, щоб визначити доцільність практичного застосування такої конструкції, розроблено гібридний геліоколектор, за допомогою якого можна ефективно змоделювати та вирішити поставлені задачі перед початком натурних досліджень.
Проведено комп'ютерне моделювання теплових процесів у середовищі SolidWorks, за допомогою якого створено серію послідовних експериментів з визначення температурних змін на виході з теплообмінника та в баку-акумуляторі за різних умов експлуатації. На основі отриманих даних побудовані графіки розподілу температур, кількості теплової енергії та зміни коефіцієнта корисної дії протягом дослідження.
На основі результатів зроблено висновки щодо підвищення ефективності системи з гібридним геліоколектором та можливостей її подальшого використання у системах сонячного теплопостачання енергоефективних будівель. Ці рішення дозволяють інтегрувати такий сонячний колектор у зовнішнє захищення будівлі.
Автори наводять дані, які вказують, що на ефективність роботи системи з гібридним сонячним колектором впливають його конструктивні особливості, метеорологічні фактори, забруднення та кут нахилу колектора.
Однак для повного підтвердження результатів необхідні подальші натурні експериментальні дослідження, які дозволять порівняти теоретичні та експериментальні дані. Ця робота закладає основи для подальшої оптимізації конструкцій гібридних сонячних колекторів та їх широкого впровадження у системи сонячного теплопостачання.
Посилання
[1] Ye.P. Davydenko, "Pasyvne vykorystannia soniachnoi enerhii v arkhitekturnykh formakh", Enerhoefektyvnist v budivnytstvi ta arkhitekturi, no. (8), pp. 107–112, 2016.
[2] I.I. Venhryn, Enerhoefektyvni heliosystemy intehrovani v svitloprozori konstruktsii budivel: diss... kand. tekhn. nauk, Natsionalnyi Universytet «Lvivska politekhnika», 2022.
[3] S.P. Shapoval, "Vykorystannia soniachnoi teplovoi enerhii za rakhunok kombinovanoho heliovikna", Enerhoefektyvnist v budivnytstvi ta arkhitekturi, no. (9), pp.250-253, 2017.
[4] L.А. Weinstein, K. McEnaney, E. Strobach, Yang, S., B. Bhatia, L. Zhao, Y. Huang, J. Loomis, F. Cao, S.V. Boriskina, Z. Ren, E.N. Wang, G.А. Chen, "Hybrid Electric and Thermal Solar Receiver", Joule, no. 2(5), pp. 962-975, 2018. https://doi.org/10.1016/j.joule.2018.02.009.
[5] Y.-J. Jun, K.-S. Park, Y.-H. Song, "A study on the structure of Solar/Photovoltaic Hybrid system for the purpose of preventing overheat and improving the system performance", Solar Energy, no.(230), pp.470-484, 2021. https://doi.org/10.1016/j.solener.2021.10.019
[6] S.P. Shapoval, B.I. Hulai, M.Ye. Kasynets, Yu.V. Pryshliak, "Systema teplozabezpechennia budivel na osnovi hibrydnykh soniachnykh kolektoriv", Ekolohiia. Resursy. Enerhiia: bahatofunktsionalni eko – ta enerhoefektyvni, resursozberihaiuchi tekhnolohii v arkhitekturi, budivnytstvi ta sumizhnykh haluziakh: robocha prohrama ta tezy dopovidei VI Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii Kyivskyi natsionalnyi universytet budivnytstva i arkhitektury, pp. 69–70, 2023.
[7] S. Shapoval, M. Kasynets, B. Gulai, Yu. Prishlyak, "Building heat supply system based on hybrid solar collectors", Theory and Building Practice, no. 5(2), pp. 55–60, 2023. https://doi.org/10.23939/jtbp2023.02.055
[8] D.V. Kozak, "Teplotekhnichni kharakterystyky kombinovanoho soniachnoho kolektora na osnovi aliuminiievykh kanavchatykh teplovykh trub", diss... kand. tekhn. nauk, Natsionalnyi Tekhnichnyi Universytet Ukrainy «Kyivskyi politekhnichnyi instytut imeni Ihoria Sikorskoho», 2018.
[9] I. Venhryn, "Doslidzhennia soniachnykh kolektoriv, intehrovanykh v konstruktsiiu sklianoho fasadu budivli/sporudy: neobkhidnist ta osoblyvosti", Theory and Building Practice, no. 1(1), pp. 38-46, 2019. https://doi.org/10.23939/jtbp2019.01.038.
[10] O. Voznyak, N. Spodyniuk, I. Antypov, E. Dudkiewicz, M. Kasynets, O. Savchenko, S. Tarasenko, "Efficiency Improvement of Eco-Friendly Solar Heat Supply System as a Building Coating", Sustainability, no. 15(3), no. 2831, 2023. http://www.mdpi.com/journal/sustainability/ DOI: 10.3390/su15032831.
[11] O.M. Pona, Pidvyshchennia efektyvnosti kombinovanoi systemy teplopostachannia z heliopokrivleiu: diss... kand. tekhn. nauk, Natsionalnyi Universytet «Lvivska politekhnika», 2018.
[12] O.V. Pryimak, P.O. Pasichnyk, "Doslidzhennia teploviddachi absorbera soniachnoho povitropidihrivacha vyhotovlenoho z hofrovanoho vuhlehrafitovoho trykotazhnoho polotna", Visnyk Kyivskoho Natsionalnoho Universytetu tekhnolohii ta dyzainu. Seriia: Tekhnichni nauky, no (1). pp. 85–91, 2016. http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vknutd_2016_1_12.
[13] S. Mysak, S. Shapoval, H. Matiko, "Simulation of hybrid solar collector operation in heat supply system", Energy Engineering and Control Systems, no 9(2), pp. 61–68, 2023. https://doi.org/10.23939/jeecs2023.02.061.
[14] D.A. Chyrin, V.F. Irodov, "Matematychne ta kompiuterne modeliuvannia systemy teplopostachannia vid soniachnykh plivkovykh kolektoriv z teplovym nasosom", Vcheni zapysky TNU im. V.I. Vernadskoho, no. 31(70), pp. 135-139, 2020. https://doi.org/10.32838/2663-5941/2020.5/22.
[15] V.V. Satsiuk, Yu.V. Bulik, O.S. Dubytskyi, N.O. Tolstushko, "Doslidzhennia protsesu pryhotuvannia sushylnoho ahenta u soniachnomu teplovomu kolektori iz vykorystanniam 3d-modeliuvannia", Silskohospodarski mashyny, no. (42), pp.100–105, 2020. https://doi.org/10.36910/acm.vi45.405.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
