Energy efficient solar heat supply systems for buildings and structures

Abstract

Сьогодні енергетика України потребує значного споживання традиційних джерел енергії (нафти, газу, вугілля, атомної енергії). Проте їх використання пов’язане із виникненням певних труднощів, серед яких теплове, хімічне, радіоактивне забруднення навколишнього середовища та вичерпність їх запасів. У праці вирішено актуальну проблему підвищення ефективності систем сонячного теплопостачання з плоскими сонячними колекторами. Проаналізовано потенціал сонячної енергетики та існуючих систем сонячного теплопостачання. Невідновні джерела енергії мають достатньо великий потенціал для забезпечення потрібного життєвого рівня людей. Встановлено, що для отримання необхідної кількості нетрадиційної енергії для енергозабезпечення жителів міст потрібно використати лише 5 % зайнятої ними площі. Проаналізовано переваги та недоліки різних конструкцій сонячних колекторів, методи їх досліджень. Актуальним дослідженням є вдосконалення наявних сонячних колекторів та систем сонячного теплопостачання для їх максимальної інтеграції в традиційні системи теплопостачання та широке застосування на практиці. Подано аналіз основних напрямів підвищення ефективності сонячних колекторів та систем сонячного теплопостачання загалом. Отримано удосконалену систему сонячного теплопостачання із запропонованою конструкцією сонячного колектора та встановлено його температурні характеристики залежно від інтенсивності надходження сонячної енрегії. Встановлено, що температура води на виході з експериментального сонячного колектора до обідньої пори дня була на ≈4–5 % вища, ніж температура води на вході в сонячну установку та температура води в баку-акумуляторі сонячного колектора. Тому запропоновану конструкцію можна використовувати для споживачів під час проектування басейнів, у системах з джерелом енергії, яке дублюєтьсяToday, the energy sector of Ukraine requires significant consumption of traditional energy sources (oil, gas, coal, nuclear energy). However, their use is associated with a number of difficulties, including thermal, chemical, and radioactive contamination of the environment and the exhaustion of their reserves. The paper is devoted to solving the actual problem of improving the efficiency of solar heat supply systems with solar collectors. An analysis of the potential of solar energy and existing solar heat supply systems is presented. The advantages and disadvantages of various solar collector designs and methods of their research are analyzed. The analysis of the main directions for improving the efficiency of solar collectors and solar heat supply systems, in general, is presented. An improved solar heat supply system with the proposed design of a solar collector is obtained and its temperature characteristics are established depending on the intensity of solar energy intake.