avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2024-8-1-9-16QAGQTPavroen-8Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕPOWER AND CHEMICAL ENGINEERINGАнализ тепловой производительности радиационной системы жизнеобеспечения на основе экспериментальных данныхThe Analysis of Thermal Performance of Radiation Life Support System Based on Experimental Datahttps://orcid.org/0000-0002-7268-649XКарагусовВ. И.KaragusovV. I.

Карагусов Владимир Иванович, доктор технических наук, старший научный сотрудник, профессор кафедры «Холодильная и компрессорная техника и технология»,

644050, г. Омск, пр. Мира, 11.

AuthorID (РИНЦ): 176942.

 

Karagusov Vladimir Ivanovich, Doctor of Technical Sciences, Senior Researcher, Professor of Refrigeration and Compressor Equipment and Technology Department, 

11, Mira Ave., Omsk, 644050.

AuthorID (RSCI): 176942.

karvi@mail.ruЗиновьеваА. В.ZinovievaA. V.

Зиновьева Анастасия Владимировна, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Холодильная и компрессорная техника и технология»,

644050, г. Омск, пр. Мира, 11.

AuthorID (РИНЦ): 176944;

AuthorID (SCOPUS): 57397184100.

Zinovieva Anastasia Vladimirovna, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of Refrigeration and Compressor Equipment and Technology Department,

11, Mira Ave., Omsk, 644050.

AuthorID (RSCI): 176944;

AuthorID (SCOPUS): 57397184100.

Омский государственный технический университет (ОмГТУ)РоссияOmsk State Technical University (OmSTU)Russian Federation20243003202481916Copyright © Карагусов В.И., Зиновьева А.В., 20242024Карагусов В.И., Зиновьева А.В.Karagusov V.I., Zinovieva A.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/8

Солнечная энергия считается возобновляемым, наиболее экологически чистым и безуглеродным видом энергии. Солнечные коллекторы являются одной из реализаций радиационных систем жизнеобеспечения. Их разработка требует достаточно большого количества исходных данных, таких как параметры помещений, требуемая в них температура, объем, теплоизоляция стен, полов и потолков, конструкции окон и дверей, ориентации по сторонам света, углы наклона скатов крыши и пр. Следующая группа факторов связана с местоположением объекта, широтой, высотой над уровнем моря, расстоянием до крупных водоемов, розой ветров и др. Третья группа связана собственно с погодой: количеством осадков, облачностью, температурой наружного воздуха и др., значительная часть из них, таких как туман, дымка, роса, тень от каждого облака, влияет на величину инсоляции, и все это невозможно заранее учесть.

Использование архивов погоды не позволяет в полной мере определить удельную тепловую производительность солнечных коллекторов, так как в архивах не отражается ни средняя, ни текущая инсоляция. Не зная величину реальной инсоляции и тепловые потери на солнечном коллекторе, невозможно определить тепловую производительность радиационной системы жизнеобеспечения за сутки, месяц, сезон или за год.

В данной работе рассматриваются экспериментальные и расчетные исследования радиационной системы жизнеобеспечения, проведенные в 2018–2022 гг.

Solar energy is considered a renewable, most environmentally friendly and carbon-free form of energy. Solar collectors are one of the implementations of radiation life support systems. Their development requires a fairly large amount of initial data, such as the parameters of the premises, the required temperature, volume, thermal insulation of walls, floors and ceilings, the design of windows and doors, orientation to the cardinal points, the angles of inclination of the roof slopes, etc. The next group of factors is related to the location object, latitude, altitude above sea level, distance to large bodies of water, wind rose, etc. The third group is related to the weather itself: precipitation, cloudiness, outside air temperature, etc., a significant part of them, such as fog, haze, dew, shadow from each cloud affects the amount of insolation and all this cannot be taken into account in advance. The use of weather archives does not allow us to fully determine the specific thermal performance of solar collectors, since neither the average nor the current insolation is reflected in the archives. Without knowing the amount of real insolation and heat losses on the solar collector, it is impossible to determine the thermal performance of the radiation life support system per day, month, season or year. This paper discusses experimental and computational studies of the radiation life support system carried out in 2018–2022.

радиационная система жизнеобеспечениятепловой потоктеплоизоляциявозобновляемая энергиярадиационная система нагревакондиционирование воздухаradiation life-support systemsheat flowheat insulationrenewable energyradiation heating systemsair conditioningReferencesMarif Y., Chiba Y., Belhadj M. M. [et al.]. A clear sky irradiation assessment using a modified Algerian solar atlas model in Adrar city // Energy Reports. 2018. Vol. 4. P. 84–90. DOI: 10.1016/j.egyr.2017.09.002.Marif Y., Chiba Y., Belhadj M. M. [et al.]. A clear sky irradiation assessment using a modified Algerian solar atlas model in Adrar city // Energy Reports. 2018. Vol. 4. P. 84–90. DOI: 10.1016/j.egyr.2017.09.002. (In Engl.).Qiu G., Ma Y., Song W. [et al.]. Comparative study on solar flat-plate collectors coupled with three types of reflectors not requiring solar tracking for space heating // Renewable Energy. 2021. Vol. 169. P. 104–116. DOI: 10.1016/j.renene.2020.12.134.Qiu G., Ma Y., Song W. [et al.]. Comparative study on solar flat-plate collectors coupled with three types of reflectors not requiring solar tracking for space heating // Renewable Energy. 2021. Vol. 169. P. 104–116. DOI: 10.1016/j.renene.2020.12.134. (In Engl.).Karagusov V. I., Pogulyaev I. N. Average Daily Cooling Performance of the Radiation Cooling System in the Summer Period // AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2141. P. 030040. DOI: 10.1063/1.5122090.Karagusov V. I., Pogulyaev I. N. Average Daily Cooling Performance of the Radiation Cooling System in the Summer Period // AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2141. P. 030040. DOI: 10.1063/1.5122090. (In Engl.).Heo S. Y., Lee J. G., Song Y. M. Heat-shedding with photonic structures: radiative cooling and its potential // Journal of Materials Chemistry. 2022. Vol. 10 (27). P. 9915–9937. DOI: 10.1039/D2TC00318J.Heo S. Y., Lee J. G., Song Y. M. Heat-shedding with photonic structures: radiative cooling and its potential // Journal of Materials Chemistry. 2022. Vol. 10 (27). P. 9915–9937. DOI: 10.1039/D2TC00318J. (In Engl.).Shanhui F., Li W. Photonics and thermodynamics concepts in radiative cooling // Nature Photonics. 2022. Vol. 16 (3). P. 182–190. DOI: 10.1038/s41566-021-00921-9.Shanhui F., Li W. Photonics and thermodynamics concepts in radiative cooling // Nature Photonics. 2022. Vol. 16 (3). P. 182–190. DOI: 10.1038/s41566-021-00921-9. (In Engl.).Chen Z., Zhu L., Raman A. [et al.]. Radiative cooling to deep sub-freezing temperatures through a 24-h day–night cycle // Nature Communications. 2016. Vol. 7. P. 13729. DOI: 10.1038/ncomms13729.Chen Z., Zhu L., Raman A. [et al.]. Radiative cooling to deep sub-freezing temperatures through a 24-h day–night cycle // Nature Communications. 2016. Vol. 7. P. 13729. DOI: 10.1038/ncomms13729. (In Engl.).Tsoy A. P., Granovskiy A. S., Baranenko A. V. [et al.]. Effectiveness of a night radiative cooling system in different geographical latitudes // AIP Conference Proceedings. 2017. Vol. 1876. P. 020060. DOI: 10.1063/1.4998880.Tsoy A. P., Granovskiy A. S., Baranenko A. V. [et al.]. Effectiveness of a night radiative cooling system in different geographical latitudes // AIP Conference Proceedings. 2017. Vol. 1876. P. 020060. DOI: 10.1063/1.4998880. (In Engl.).Enderlin A. R. Radiative Cooling to the Night Sky: Theses // Chemical Engineering Undergraduate Honors. 2015. URL: https://scholarworks.uark.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1061&context=cheguht (дата обращения: 15.12.2022).Enderlin A. R. Radiative Cooling to the Night Sky: Theses // Chemical Engineering Undergraduate Honors. 2015. URL: https://scholarworks.uark.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1061&context=cheguht (accessed: 15.12.2022). (In Engl.).Hashim W. M., Shomran A. T., Jurmut H. A. [et al.]. Case study on solar water heating for flat plate collector // Case Studies in Thermal Engineering. 2018. Vol. 12. P. 666–671. DOI: 10.1016/j.csite.2018.09.002.Hashim W. M., Shomran A. T., Jurmut H. A. [et al.]. Case study on solar water heating for flat plate collector // Case Studies in Thermal Engineering. 2018. Vol. 12. P. 666–671. DOI: 10.1016/j.csite.2018.09.002. (In Engl.).Karagusov V. I. Functioning of the Radiation Life — Support System in the Spring Period // AIP Conference Proceedings. 2020. Vol. 2285. P. 030044. DOI: 10.1063/5.0029930. EDN: JZEMGP.Karagusov V. I. Functioning of the Radiation Life — Support System in the Spring Period // AIP Conference Proceedings. 2020. Vol. 2285. P. 030044. DOI: 10.1063/5.0029930. EDN: JZEMGP. (In Engl.).Карагусов В. И. Экспериментально-расчетные исследования радиационных панелей системы жизнеобеспечения // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2021. Т. 5, № 1. С. 28–33. DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-1-28-33. EDN: EYVKSF.Karagusov V. I. Eksperimental'no-raschetnyye issledovaniya radiatsionnykh paneley sistemy zhizneobespecheniya [Experimental and computational studies of radiation panels of life support system] // Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionnoraketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2021. Vol. 5, no. 1. P. 28–33. DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-1-28-33. (In Russ.).Karagusov V. I. Functioning of the Radiation Life — Support System in the Spring Period // AIP Conference Proceedings. 2020. Vol. 2285. P. 030044. DOI: 10.1063/5.0029930. EDN: JZEMGP.Karagusov V. I. Functioning of the Radiation Life — Support System in the Spring Period // AIP Conference Proceedings. 2020. Vol. 2285. P. 030044. DOI: 10.1063/5.0029930. EDN: JZEMGP. (In Engl.).Карагусов В. И., Колпаков И. С., Немыкин В. А., Погуляев И. Н. Экспериментальное исследование радиационной системы жизнеобеспечения с вакуумной и воздушной теплоизоляцией // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2017. Т. 2, № 1. С. 26–32. DOI: 10.25206/2588-0373-2018-2-1-26-32. EDN: XMRQMH.Karagusov V. I., Kolpakov I. S., Nemykin V. A., Pogulyayev I. N. Eksperimental’noye issledovaniye radiatsionnoy sistemy zhizneobespecheniya s vakuumnoy i vozdushnoy teploizolyatsiyey [Experimental investigation of radiation life support system with vacuum and air heat insulation] // Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series AviationRocket and Power Engineering. 2017. Vol. 2, no. 1. P. 26–32. DOI: 10.25206/2588-0373-2018-2-1-26-32. EDN: XMRQMH. (In Russ.).Погода и климат. URL: http://www.pogodaiklimat.ru/ (дата обращения: 25.12.2023).Pogoda i klimat [Weather and climate]. URL: http://www.pogodaiklimat.ru/ (accessed: 25.12.2023). (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.