Исследование тепловой производительности гидросистемы на солнечном коллекторе

Радиационные системы жизнеобеспечения, такие как солнечные коллекторы, являются высокоэффективными, обладают практически неограниченным ресурсом, не используют сложных технологий. Технологии обогрева, отопления и горячего водоснабжения реализуются в них достаточно просто. Такие системы используют энергию солнечного излучения, которая является безуглеродной, экологически чистой и возобновляемой. Эта энергия преобразуется в тепловую радиационными солнечными коллекторами и передается в обогреваемые помещения при помощи гидравлических или пневматических систем. Для малоэтажных отдельно стоящих строений типа коттеджей и сельских домов гидросистемы представляются перспективнее ввиду большей теплоемкости воды или незамерзающих жидкостей по сравнению с воздухом.

В данной работе рассматриваются экспериментальные и расчетные исследования радиационной системы жизнеобеспечения, проведенные в 2018–2021 годах. Определить тепловую производительность и геометрические размеры солнечных коллекторов с необходимой для практики точностью можно путем расчетов на основании экспериментальных данных. Существует возможность получения недостающих экспериментальных данных при помощи интерполяции, экстраполяции и теории подобия.

1. Bhowmika H., Amin R. Efficiency improvement to flat plate solar collector using reflector // Energy Reports. 2017. Vol. 3. P. 119–123. DOI: 10.1016/j.egyr.2017.08.002.

2. Chen Z., Furbo S., Perers B. [et al.]. Efficiencies of Flat Plate Solar Collectors at Different Flow Rates // Energy Procedia. 2012. Vol. 30. P. 65–72. DOI: 10.1016/j.egypro.2012.11.009.

3. Qingyuan Z., Yu L. Potentials of Passive Cooling for Passive Design of Residential Buildings in China // Energy Procedia. 2014. Vol. 57. P. 1726–1732. DOI: 10.1016/j.egypro.2014.10.161.

4. Goforth M. A., Gilchrist G. W., Sirianni J. D. Cloud effects on thermal down welling sky radiance // Proc. SPIE 4710, Thermosense XXIV, March 15, 2002. Orlando. 2002. Vol. 4710. P. 203–213. DOI: 10.1117/12.459570.

5. Chen Z., Zhu L., Raman A., Fan S. Radiative cooling to deep sub-freezing temperatures through a 24-h day–night cycle // Nature Communications. 2016. Vol. 7. 13 p. DOI: 10.1038/ncomms13729.

6. Tsoy A. P., Granovskiy A. S., Baranenko A. V., Tsoy D. A. Effectiveness of a night radiative cooling system in different geographical latitudes // AIP Conf. Proc. 2017. Vol. 1876, Issue 1. 020060. DOI: 10.1063/1.4998880.

7. Enderlin A. R. Radiative Cooling to the Night Sky // Chemical Engineering Undergraduate Honors. 2015. Vol. 5. 30 p.

8. 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.

9. Karagusov V. I., Kolpakov I. S. Influence of Clouds and Air Temperature on the Performance of the Radiation Heating System // AIP Conf. Proc. 2019. Vol. 2141, Issue 1. 030041. DOI: 10.1063/1.5122091.

10. 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.

11. Karagusov V. I. Functioning of the Radiation Life — Support System in the Spring Period // AIP Conference Proceedings. 2020. Vol. 2285. 030044. DOI: 10.1063/5.0029930.