Теплотехнічні характеристики полімерних сонячних колекторів для систем теплопостачання
Вантажиться...
Дата
2005
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Одес. держ. акад. холоду
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06 - Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика.
Дисертаційна робота присвячена рішенню проблем, пов’язанних із використанням сонячної енергетики в системах сонячного гарячого водопостачання. Розглянуто сучасний стан в області сонячної енергетики. Відзначено основні тенденції розвитку таких систем. Запропоновано використовувати полімерні матеріали в конструкції нового покоління сонячних колекторів. Для прозорого покриття і абсорбера СК рекомендовано використовувати полімерну плиту із стільникового полікарбонату.
Розроблено математичну модель і проведено цикл натурних експериментів на низьці нових модифікацій СК металево-полімерного та полімерного типів, які підтвердили високі теплотехнічні характеристики нового покоління СК. Коефіцієнт сумарних втрат тепла таких СК знижується порівняльно з традиційними СК із кольорових металів.
Розроблено та пройшли широку промислову апробацію сонячні системи, основані на використанні розроблених металево-полімерніх СК, які підтвердили високу ефективність нових розробок. Розроблено схеми інтеграції сонячних систем з традиційними системами теплозабезнечення, а також розглянуто питання практичної реализації компенсаційного механізму, необхідність у якому обумовлена природними коливаннями сонячної активності.
Проведено оцінку екологічного впливу різних типів СК. Отримані результати свідчать про перспективність використання полімерних матеріалов у сонячній енергетиці.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.06 - Техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика. Диссертационная работа посвящена решению проблем, связанных с использованием солнечной энергетики в системах ССГВ Рассмотрено современное состояние в области солнечной энергетики. Отмечены основные тенденции развития таких систем, состоящие в повышении надежности и снижении стоимости, а также в разработке комбинированных солнечных систем тепло- и хладоснабжения. Определены факторы, отрицательно сказывающиеся на развитии солнечной энергетики в Украине - в первую очередь высокая стоимость СК, ввиду использования цветных металлов традиционной конструкции СК (медь, алюминий). Рядом мировых исследовательских центров и фирм - производитслей проводятся исследования по использованию полимерных материалов в конструкции СК, используемых для ССГВ. Предложено использовать полимерные материалы в конструкции нового поколения солнечных коллекторов. Для прозрачного покрытия и для абсорбера СК рекомендовано применять полимерную плиту из сотового поликарбоната. Разработана математическая модель, описывающая рабочие процессы в традиционных металлических СК, а также учитывающая наличие полимерных сотовых структур в конструкции СК. Сравнение расчетных и экспериментальных зависимостей показало хорошее согласование (расхождение 5-10%). По международным методикам тестирования СК, которые проводятся, в основном, в лабораторных условиях, была составлена программа проведения экспериментального исследования по определению теплотехнических характеристик СК различных модификаций. Основой методики является проведение сравнительных натурных исследований в естественной среде при постоянно изменяющихся условиях, а также выявление максимальных нагрузок для СК (максимальная температура нагрева абсорбера при отсутствии циркуляции теплоносителя, механические нагрузки, выдерживание абсорбером больших давлений). Проведен цикл натурных экспериментов на ряде новых модификаций СК металло-полимерного и полимерного типов, подтвердивший высокие теплотехнические характеристики нового поколения СК из полимерных материалов. Коэффициент суммарных потерь таких СК незначительно снижается сравнительно с традиционными СК из цветных металлов. Показано, что величина суммарного коэффициента потерь полимерного коллектора СК-П (UΣ) возрастает не более чем на 10%, сравнительно с традиционным СК с металлическим теплоприемником. Разработаны и прошли широкую промышленную апробацию солнечные системы, основанные на применении исследованных металло-полимерных СК, подтвердившие высокую эффективность новых разработок. Рассмотрены схемы интеграции солнечных систем с традиционными системами теплообеспечения (с котельными установками), а также рассмотрены вопросы практической реализации компенсационного механизма, необходимость в котором обусловлена естественными колебаниями солнечной активности. Рассмотрены возможности применения теплонасосных установок для систем отопления и горячего водоснабжения с использованием солнечной энергии. В качестве компенсационного механизма естественных колебаний солнечной активности рассмотрены системы с применением газового и электрического бойлера, камина, теплового насоса, котельной. Проведена оценка экологического влияния различных типов СК. По основным видам влияния на окружающую среду (потенциал глобального потепления (GWP), истощение озонового слоя, тяжелые металлы, зимний смог, летний смог, истощение ресурсов энергии и выбросы твердых отходов) использование полимерных материалов имеет преимущество по сравнению с черными и цветными металлами. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности применения полимерных материалов в солнечной энергетике. Показано, что при переработке (рециклинге) 30% основных материалов полное влияние на окружающую среду уменьшится на 15.2%, 14,4% и 16,7%, соответственно для СК-А, СК-М и СК-П. Разработанные СК нового типа внедрены в составе солнечных систем горячего водоснабжения ССТВ на ряде объектов Украины и Крыма и успешно эксплуатируются в течение последних нескольких лет.
The Thesis for candidate of science degree by specialty 05.14.06 - Technical Thermophysics and Industrial heating Engineering. The dissertation is devoted to the solving problems connected with the use of solar energy in heat water supply systems. The modem situation in the field of solar energy is considered. The basic tendencies of the development of such systems are mentioned. It is offered to use polymeric materials in a solar collector (SC) construction of new generation. It is recommended to apply as a transparent covering and as absorber of SC a polymeric plate of cellular structure. The mathematical model is developed and the cycle of experiments on a number of new modifications of SC (metal-polymeric and polymeric types) is carried out, confirming high thermal characteristics of the new generation SC. Factor of total losses of such collectors is reduced compared to traditional SC, made of non-ferrous metals. The solar systems based on application of developed metal-polymeric SC. confirmed high efficiency of new development, have passed wide industrial approbation. The circuits of integration of solar systems with traditional systems of heat water supply are developed, and also the questions of practical realization of the compensatory mechanism are considered, the necessity in which is caused by natural fluctuations of solar activity. The estimation of ecological influence of various types of SC is carried out. The received results testify about perspectives of application of polymeric materials in solar power engineering.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.06 - Техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика. Диссертационная работа посвящена решению проблем, связанных с использованием солнечной энергетики в системах ССГВ Рассмотрено современное состояние в области солнечной энергетики. Отмечены основные тенденции развития таких систем, состоящие в повышении надежности и снижении стоимости, а также в разработке комбинированных солнечных систем тепло- и хладоснабжения. Определены факторы, отрицательно сказывающиеся на развитии солнечной энергетики в Украине - в первую очередь высокая стоимость СК, ввиду использования цветных металлов традиционной конструкции СК (медь, алюминий). Рядом мировых исследовательских центров и фирм - производитслей проводятся исследования по использованию полимерных материалов в конструкции СК, используемых для ССГВ. Предложено использовать полимерные материалы в конструкции нового поколения солнечных коллекторов. Для прозрачного покрытия и для абсорбера СК рекомендовано применять полимерную плиту из сотового поликарбоната. Разработана математическая модель, описывающая рабочие процессы в традиционных металлических СК, а также учитывающая наличие полимерных сотовых структур в конструкции СК. Сравнение расчетных и экспериментальных зависимостей показало хорошее согласование (расхождение 5-10%). По международным методикам тестирования СК, которые проводятся, в основном, в лабораторных условиях, была составлена программа проведения экспериментального исследования по определению теплотехнических характеристик СК различных модификаций. Основой методики является проведение сравнительных натурных исследований в естественной среде при постоянно изменяющихся условиях, а также выявление максимальных нагрузок для СК (максимальная температура нагрева абсорбера при отсутствии циркуляции теплоносителя, механические нагрузки, выдерживание абсорбером больших давлений). Проведен цикл натурных экспериментов на ряде новых модификаций СК металло-полимерного и полимерного типов, подтвердивший высокие теплотехнические характеристики нового поколения СК из полимерных материалов. Коэффициент суммарных потерь таких СК незначительно снижается сравнительно с традиционными СК из цветных металлов. Показано, что величина суммарного коэффициента потерь полимерного коллектора СК-П (UΣ) возрастает не более чем на 10%, сравнительно с традиционным СК с металлическим теплоприемником. Разработаны и прошли широкую промышленную апробацию солнечные системы, основанные на применении исследованных металло-полимерных СК, подтвердившие высокую эффективность новых разработок. Рассмотрены схемы интеграции солнечных систем с традиционными системами теплообеспечения (с котельными установками), а также рассмотрены вопросы практической реализации компенсационного механизма, необходимость в котором обусловлена естественными колебаниями солнечной активности. Рассмотрены возможности применения теплонасосных установок для систем отопления и горячего водоснабжения с использованием солнечной энергии. В качестве компенсационного механизма естественных колебаний солнечной активности рассмотрены системы с применением газового и электрического бойлера, камина, теплового насоса, котельной. Проведена оценка экологического влияния различных типов СК. По основным видам влияния на окружающую среду (потенциал глобального потепления (GWP), истощение озонового слоя, тяжелые металлы, зимний смог, летний смог, истощение ресурсов энергии и выбросы твердых отходов) использование полимерных материалов имеет преимущество по сравнению с черными и цветными металлами. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности применения полимерных материалов в солнечной энергетике. Показано, что при переработке (рециклинге) 30% основных материалов полное влияние на окружающую среду уменьшится на 15.2%, 14,4% и 16,7%, соответственно для СК-А, СК-М и СК-П. Разработанные СК нового типа внедрены в составе солнечных систем горячего водоснабжения ССТВ на ряде объектов Украины и Крыма и успешно эксплуатируются в течение последних нескольких лет.
The Thesis for candidate of science degree by specialty 05.14.06 - Technical Thermophysics and Industrial heating Engineering. The dissertation is devoted to the solving problems connected with the use of solar energy in heat water supply systems. The modem situation in the field of solar energy is considered. The basic tendencies of the development of such systems are mentioned. It is offered to use polymeric materials in a solar collector (SC) construction of new generation. It is recommended to apply as a transparent covering and as absorber of SC a polymeric plate of cellular structure. The mathematical model is developed and the cycle of experiments on a number of new modifications of SC (metal-polymeric and polymeric types) is carried out, confirming high thermal characteristics of the new generation SC. Factor of total losses of such collectors is reduced compared to traditional SC, made of non-ferrous metals. The solar systems based on application of developed metal-polymeric SC. confirmed high efficiency of new development, have passed wide industrial approbation. The circuits of integration of solar systems with traditional systems of heat water supply are developed, and also the questions of practical realization of the compensatory mechanism are considered, the necessity in which is caused by natural fluctuations of solar activity. The estimation of ecological influence of various types of SC is carried out. The received results testify about perspectives of application of polymeric materials in solar power engineering.
Опис
Шестопалов, К. О.
Теплотехнічні характеристики полімерних сонячних колекторів для систем теплопостачання [Текст] : автореф. дис. ... канд. техн. наук : спец. 05.14.06 "Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика" / Шестопалов Костянтин Олександрович ; наук. кер. О. В. Дорошенко ; Одес. держ. акад. холоду. – Одеса : ОДАХ, 2005. – 19 с. : табл., рис.
Ключові слова
сонячний колектор, сонячна система, полімерні матеріали, енергозбереження, повний життєвий цикл, екологічний вплив, солнечный коллектор, солнечная система, полимерные материалы, энергосбережение, полный жизненный цикл, экологическое влияние, solar collector, solar system, polymeric materials, energy-saving, life cycle assessment, ecological influence