Building heat supply system based on hybrid solar collectors

Abstract

Запровадження нових технологій у будівництві та підвищення енергозбережних властивостей матеріалів спонукає до розроблення ефективних методів для збирання сонячної енергії, з подальшим її використанням у системах теплозабезпечення будівель різного призначення. Але збирання та накопичення отриманого тепла супроводжуються постійними втратами, які пов’язані з кліматичними умовами, географічним розташуванням, конструктивними особливостями елементів сонячних систем та правильністю вибору типу сонячного колектора. Ці проблеми – одні із основних у сонячній енергетиці. Вирішити їх можливо із застосуванням інноваційних комплексних методів, основа яких – упровадження нових елементів у конструкцію сонячних перетворювачів. Дослідження показують, що використання гібридних сонячних колекторів є одним із способів підвищення ефективності геліосистем загалом. У статті розглянуто конструкцію сонячного колектора із розташуванням трубок циркуляції над теплопоглинальною поверхнею без прозорого покриття. Досліджено геліосистему із природною циркуляцією теплоносія – води. На основі виконаних експериментів розроблено номограму взаємозв’язку коефіцієнта теплової ефективності Кеф, кутів нахилу встановлення гібридного сонячного колектора α і β та густини потоку випромінювання Ів. За допомогою цієї номограми отримано функціональну залежність, яка дає змогу точно визначати коефіцієнт теплової ефективності залежно від вхідних параметрів. Розрахунки показали, що за певних кутів нахилу і відповідної інтенсивності сонячного випромінювання значення Кеф зростає і може досягати 50 %. Наведені дослідження свідчать про потребу в застосуванні гібридних сонячних колекторів для забезпечення ефективного збирання сонячної енергії в різних кліматичних умовах та підкреслюють важливість подальших досліджень і вдосконалення конструкції таких систем для зменшення забруднення навколишнього середовища і підвищення стійкості систем теплопостачання.

Increasing the efficiency of solar heat supply systems is one of the important problems of solar energy. The research presented in this article is aimed at improving the efficiency of hybrid solar collectors without a transparent coating for building heating systems. One of the key challenges in the field of solar energy is the development of new technologies to ensure high collection of solar energy and to integrate it into traditional heating and hot water systems. The study shows that hybrid solar collectors with the placement of heat carrier circulation circuit tubes above the heat absorber can increase the thermal efficiency factor with a certain change in the angle of inclination and the density of solar radiation. A nomogram was also developed that determines the dependence of this coefficient on the angles of arrival of solar radiation and its density.