Анализ тепловой производительности радиационной системы жизнеобеспечения на основе экспериментальных данных

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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).

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. Погода и климат. URL: http://www.pogodaiklimat.ru/ (дата обращения: 25.12.2023).