КОМБІНОВАНІ СОНЯЧНО-ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТЕПЛОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

Автор(и)

  • М. П. Кунденко Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Україна
  • В. В. Старіков Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Україна
  • О. Ю. Єгорова Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Україна
  • Т. М. Пугачова Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Україна
  • О. В. Кошельнік Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Україна
  • Д. Ю. Білоус Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Україна

DOI:

https://doi.org/10.20998/2078-5364.2024.4.02

Ключові слова:

сонячний колектор, світлопоглинальне покриття, джерело, теплоносій, інфрачервоне випромінювання, геліосистема, опалення

Анотація

 

У статті досліджуються комбіновані сонячно-електричні системи теплопостачання, які інтегрують відновлювані та традиційні джерела енергії для забезпечення опалення і гарячого водопостачання. Запропоновано альтернативу існуючим світлопоглинальним покриттям у сонячних колекторах на основі низьковакуумних конденсатів алюмінію. Рекомендується покриття, що виготовляються з використанням вакуумних технологій, коли за рахунок примусового підвищення тиску на підкладку осаджується комбінований кластерний та молекулярний потоки речовини. Вибір у якості матеріалу для  низьковакуумного покриття алюмінію додає переваг цій технології, бо алюміній має досить низьку температуру плавлення, а кероване утворення на поверхні плівки, що осаджується, оксидних фаз суттєво підвищує корозійну стійкість покриття Розглянуто конструкції сонячних колекторів, їх принцип роботи та переваги використання селективних світлопоглинальних покриттів, які здатні підвищити ККД колекторів на 18–22 %. Запропоновано інноваційну систему інфрачервоного нагріву, що забезпечує підвищення ефективності теплопередачі, зниження енергоспоживання та стабільність роботи навіть при низькому рівні інсоляції. задачею запропонованої установки, є більш ефективно використовувати енергоносії. Це стає можливим за рахунок більш раціонального поєднання традиційної енергетики (живлення від мережі) і використання вторинних енергоресурсів; активної турбулізації маси теплоносія, що подається циркуляційним насосом у внутрішній об’єм кільцевої камери; регулювання температури нагріву; вирівнювання градієнтів температурного поля у внутрішньому об’ємі кільцевої камери; можливості регулювання продуктивності нагрівальної установки, підвищення технологічної надійності; уніфікації елементів і режимів нагріву; можливість живлення від мережі і нетрадиційних джерел Проаналізовано застосування теплових акумуляторів та багатошарових систем, які дозволяють збільшити тривалість відбору гарячої води. Розглянуто можливості комбінованих схем з додатковими джерелами енергії, такими як електрокотли або котли на біопаливі, що знижує залежність від викопних енергоресурсів. Ці рішення сприяють підвищенню енергоефективності та сталого розвитку енергетики. Висновки підкреслюють потенціал інтеграції таких систем у сучасні енергетичні мережі, забезпечуючи екологічність, енергонезалежність і зниження експлуатаційних витрат.

Біографії авторів

М. П. Кунденко, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”

Доктор технічних наук, професор

В. В. Старіков, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”

Доктор фізико-математичних наук, професор

О. Ю. Єгорова, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”

Кандидат технічних наук, доцент

Т. М. Пугачова, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”

Кандидат технічних наук, професор

О. В. Кошельнік, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”

Кандидат технічних наук, доцент

Д. Ю. Білоус, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”

Аспірант

Посилання

Cui T., Xuan Y., Li Q. Technical and economic analysis of integrating low-medium temperature solar energy into power plant. Energy Conversion & Management. 2016. Vol. 112. Р. 459-469. doi: 10.1016/j.enconman.2016.01.037.

Stepanova N.D. Ekonomichnyi ta ekolohichnyi aspekty teplopostachannia na bazi helioustanovok. Visnyk Khmelnytskoho natsionalnoho universytetu. 2013. №5. P. 65–68.

Popel O.S. Porivnialnyi analiz pokaznykiv konstruktsii soniachnykh kolektoriv zarubizhnoho i vitchyznianoho vyrobnytstva. Novi tekhnichni rishennia. Teploenerhetyka. 2006. № 3. P. 23–29.

Rinnerbauer V., Lausecker E., Schäffler F., Reininger P., Strasser G., Geil R. D., et al. Nanoimprinted Superlattice Metallic Photonic crystal as Ultraselective Solar Absorber. Optica. 2015. Vol. 2, no. 8. P. 743-746. doi:10.1364/optica.2.000743.

Li Y., Lin C., Zhou D. Scalable All-Ceramic Nanofilms as Highly Efficient and Thermally Stable Selective Solar Absorbers. Nano Energy. 2019. Vol. 64. P. 103947.

Cao F., Mcenaney K., Chen G., Ren Z. A Review of Cermet-Based Spectrally Se-lective Solar Absorbers. Energy Environ. Sci. 2014. Vol. 7, no. 5. P. 1615-1627. doi:10.1039/c3ee43825b.

Chou J. B., Yeng Y. X., Lee Y. E., Lenert A., Rinnerbauer V., Celanovic I., et al. Enabling Ideal Selective Solar Absorption with 2D Metallic Dielectric Photonic Crystals. Adv. Mater. 2014. Vol. 26, no. 47. P. 8041-8045. doi:10.1002/adma.201403302.

El-Mahallawy N., Atia M. R. A., Khaled A., Shoeib M. Design and Simulation of Different Multilayer Solar Selective Coatings for Solar thermal Applications. Mater. Res. Ex-press. 2018. Vol. 5, no. 4. P. 046402. doi:10.1088/2053-1591/aab871.

Starikov V. Light-absorbing inorganic coatings for solar and optoelectronic ele-ments. 2020 IEEE 4th International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS). Istanbul, Turkey, 2020. P. 154-157. doi: 10.1109/IEPS51250.2020.9263163.

Venhryn, Iryna, Shapoval, Stepan, Zhelykh, Vasyl, Kozak, Khrystyna, Gulai, Bogdan. (2022). Heat supply of buildings with environmentally friendly sources using solar energy. Ventilation, Illumination and Heat Gas Supply. 41. 18–23. 10.32347/2409-2606.2022.41.18–23.

Kundenko M.P., Romanchenko M.A. Pasteryzator: patent na vynakhid. №47070, : 17.06.2002, biul. № 6/2002.

Yehorov, O.B Analysis of structures and methods of calculations of solar collec-tors as an alternative source of heat energy., O. B Yehorov, O. Yu Yehorova, Ya. B Forkun,/ Svitlotekhnika ta elektroenerhetyka// 2017 (3), P. 31–35.

Blikharskyy, Z., Koszelnik, P., Mesaros, P. (eds) Proceedings of CEE 2019. CEE 2019. Lecture Notes in Civil Engineering , vol 47. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-27011-7_65.

Doroshenko, O., Khalak, V., Demianenko, Yu. (2020). Optymizatsiia y prohnozu-vannia efektyvnosti ridynnykh soniachnykh kolektoriv u skladi system hariachoho vodopostachannia. Refrigeration Engineering and Technology, 56(1–2), 37–43. https://doi.org/10.15673/ret.v56i1-2.1827.

Skhemy obviazuvannia tverdopalyvnoho kotla URL: https://centr-tepla.com.ua/ua/skhemy-obviazky-tverdotoplyvnoho-kotla/ (data zvernennia: 16.11.2024).

УДК 697.9:620.91

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-12-30

Номер

Розділ

ЕНЕРГЕТИКА ТЕПЛОТЕХНОЛОГІЇ ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ