Интеграция теплообмена светопрозрачных покрытий в солнечной энергетике

Abstract

Использование солнечной энергии - экологически чистый, энергосберегающий процесс. Введение в эксплуатацию солнечных установок улучшает экологическую ситуацию района за счет снижения объемов выбросов загрязняющих веществ, к которым относятся продукты сгорания традиционных видов энергии, - органического топлива. Об энергетической эффективности применения некоторых материалов как светопрозрачного покрытия, которое накрывает теплоизолированный корпус, в котором расположен солнечный коллектор, в технической литературе существуют разрозненные сведения. Применение других материалов и получение обобщенных зависимостей плотности теплового потока и коэффициента полезного действия (КПД) от температуры при изменении расхода теплоносителя в солнечном коллекторе в зависимости от пропускной способности одно- или многослойного светопрозрачного покрытия из стекла или синтетической пленки является целью работы. На солнечной установке, смонтированной на крыше одного из пансионатов, расположенного на Юге Украины, на нескольких теплоизолированных корпусах, в которых были размещены солнечные коллекторы, были установлены следующие варианты светопрозрачных покрытий: один слой стекла; два слоя стекла; три слоя стекла; один слой полиэтиленовой пленки; один слой стекла и один слой полиэтиленовой пленки; два слоя полиэтиленовой пленки; один слой стекла и два слоя полиэтиленовой пленки. При работе установки измерялись температуры: теплоносителя внутри солнечного коллектора, воздуха между солнечным коллектором и светопрозрачным покрытием, стенок и днища корпуса. Эксперименты проводились при изменении объемного расхода теплоносителя от 0,5 до 3,5 м³/ч. По экспериментальным данным был выполнен расчет плотностей тепловых потоков и КПД всех выше перечисленных вариантов светопрозрачных покрытий, построены зависимости плотностей тепловых потоков и КПД от температуры. Все зависимости аппроксимированы уравнениями и определены коэффициенты корреляции. Получены обобщенные зависимости плотности теплового потока и КПД от температуры в солнечном коллекторе при изменении объемного расхода теплоносителя от 0,5 до 3,5 м³/ч в зависимости от пропускной способности разных вариантов светопрозрачного покрытия.

The use of solar energy is an environmentally friendly, energy-saving process. Putting into operation of solar installations improves the ecological situation of the region due to a decrease in emissions of pollutants, which include products of combustion of tradition al types of energy - organic fuel. On the energy efficiency of using some materials as a translucent coating, which covers the thermally insulated casing, in which the solar collector is located, there are scattered information in technical literature. The use of other materials and obtaining generalized dependences of the heat flux density and efficiency on temperature when the coolant flow rate in a solar collector varies depending on the capacity of a single or multilayer translucent glass or synthetic film coating. In a solar installation mounted on the roof of one of the boarding houses located in the South of Ukraine, several heat-insulated coatings were installed on several insulated buildings in which solar collectors were placed: one layer of glass; two layers of glass; three layers of glass; one layer of plastic film; one layer of glass and one layer of plastic film; two layers of plastic film; one layer of glass and two layers of plastic film. During operation, the temperatures were measured: the coolant inside the solar collector, the air between the solar collector and the translucent coating, the walls and bottom of the housing. The experiments were carried out with a change in the volumetric flow rate of the coolant from 0,5 to 3,5 m³/h. According to the experimental data, the calculation of the density of heat fluxes and the efficiency of all the above listed versions of translucent coatings was carried out, the dependences of the densities of heat fluxes and efficiency on temperature were constructed. All dependences are approximated by equations and correlation coefficients are determined. The generalized dependences of the heat flux density and efficiency on the temperature in the solar collector are obtained when the volumetric flow rate of the coolant varies from 0,5 to 3,5 m³/h, depending on the transmittance of various translucent coating options.