Автореферат диссертации (Процессы тепломассопереноса и гидравлические режимы в плоском солнечном коллекторе с меандрообразными тепловоспринимающими трубками для систем отопления), страница 2

Данная гелиоустановка полностью собрана изместных материалов, обладает ремонтопригодностью, невысокой стоимостью и хорошейконкурентоспособностью на отечественном рынке солнечных коллекторов. SUN 1 можетиспользоваться на любых объектах.- Физическая модель для определения температуры теплоносителя на выходе из солнечногоколлектора и установленные пределы использования гелиоустановок позволят расширитьисследования гелиосистем, используемых для отопления и горячего водоснабжения, а такжеразработать эффективные проектные решения.- Разработанный и собранный экспериментальный стенд, являющийся единственным вВосточной Сибири, позволяет проводить испытания любых типов коллекторов, а такжеобеспечивать учебный процесс для специальностей бакалавриата, магистратуры и курсовповышения квалификации.- Разработанная методика эксперимента может быть использована как в испытанияхсолнечных коллекторов, так и в лабораторных практикумах.- Представленная в данной работе методика расчета количества солнечных коллекторов,необходимого для отопления и горячего водоснабжения объектов, может применяться для любыхтипов зданий.Методология и методы диссертационного исследования.

Для достижения поставленнойцели в работе использовались методы наблюдения и сравнения, методы лабораторного ипромышленногоконструирования,теоретическиеисследования,полученныеметодомматематического моделирования процессов тепломассопереноса в системах "твердое тело -7 твердое тело" и "твердое тело - жидкость" в плоских солнечных коллекторах, с последующимэкспериментальным подтверждением полученных результатов. Кроме того, использовалиськлиматические данные, полученные на основе практических наблюдений различных метеостанцийна протяжение последних 30 лет.Положения, выносимые на защиту:- Новый теплообменник плоского солнечного коллектора, состоящий из меандрообразныхтрубок для нагревательной текучей среды, минимизирующий гидравлические сопротивления иповышающий эффективность солнечного коллектора за счет уменьшения ширины его прямогоизолированного ребра.- Новая конструкция плоского жидкостного солнечного коллектора с меандрообразнымитепловоспринимающими трубками, пониженным полным коэффициентом тепловых потерь инизким гидравлическим сопротивлением.- Физическая модель определения температуры теплоносителя на выходе из солнечногоколлектора в зависимости от длины каналов и начальной температуры.- Методикаопределениянеобходимогоколичествасолнечныхколлекторовдлятеплоснабжения объекта с последующим применением энергосервисных контрактов.Степень достоверности результатов.

В ходе исследований и расчетов, проведенных вданной работе, использовались источники и научные работы признанных российских и мировыхученных. Достоверность результатов была подтверждена экспериментально при помощиповеренных измерительных приборов.Личный вклад автора в получении результатов. Разработка методов, экспериментальныеисследования, а также обработка экспериментальной информации, представленные в диссертации,проводились лично автором. Автор принимал активное участие в обсуждениях и опубликованиирезультатов.Апробация результатов. Основные результаты диссертационной работы докладывались:1.Всероссийскаянаучно-практическаяконференция"Ресурсоэнергосбережениевстроительстве и системах жизнеобеспечения урбанизированных и малонаселенных территорий»,ФГБОУ ВПО ИрГТУ, г.

Иркутск, 25 ноября 2011 г.2.Научно-практическая конференция с международным участием БайкалТЭК-2012"Ресурсоэнергосбережение в строительстве и системах жизнеобеспечения урбанизированных ималонаселенных территорий", ФГБОУ ВПО ИрГТУ, г. Иркутск, 27-30 июня 2012 г.3.Второй Международный молодежный промышленный форум "Инженеры будущего2012", Иркутская область, Иркутский район, п.

Большое Голоустное, июль 2012 г.4.XIII Российская венчурная ярмарка & III Байкальская венчурная ярмарка, г. Иркутск,сентябрь 2012 г.8 5.Научно-практическаяконференциясмеждународнымучастием"Региональныйэнергетический форум в сфере энергосбережения и повышения энергетической эффективности",ФГБОУ ВПО ИрГТУ, г. Иркутск, 06-07 декабря 2012 г.6.XII сессия Байкальского сообщества бизнес-ангелов, г. Иркутск, 29 апреля 2013 г.7.Третий Международный молодежный промышленный форум "Инженеры будущего2013", Иркутская область, Иркутский район, п.

Большое Голоустное, июль 2013 г.8."Городской конкурс инновационных проектов", г. Иркутск, март 2014 г.9."Областной конкурс инновационных проектов", г. Иркутск, июль 2014 г.10. Выставка "Энергетика и ЖКХ-2014" , г. Иркутск, 14-17 ноября 2014 г.11. VI научно-практическая конференция "Ресурсоэнергосберегающие технологии вжилищно-коммунальном хозяйстве и строительстве", ФГБОУ ВО "ИРНИТУ", г. Иркутск, 3-6сентября 2015 г.12. II всероссийская конференция "Энергоэффективность. Наука и образование", г.Севастополь.

28-29.10.2015 г. "VIII энергетический форум Минобрнауки России". "Стандартыэффективности: организации образования и науки", г. Севастополь. 30.10.2015.13. ОГКУ Центр Энергоресурсосбережения, г. Иркутск, 15.03.2016.14. Международная научная конференция "Техническое регулирование в строительстве.Актуальные вопросы строительной физики в строительстве", г.

Москва, НИИСФ РААСН 6-8 июля2016 г.15. Заседание кафедры отопления и вентиляции ФГБОУ ВО "НИУ МГСУ", 13 сентября 2016г.16. 6-ая Российско-германская неделя молодого ученого под эгидой Германского доманауки и инноваций "Урбанистика: город будущего", г. Москва, ФГБОУ ВО "НИУ МГСУ", 12-16сентября 2016 г.17. VII международная научно-практическая конференция "Ресурсоэнергосберегающиетехнологии в жилищно-коммунальном хозяйстве и строительстве", ФГБОУ ВО "ИРНИТУ", г.Иркутск, 17-18 февраля 2017 г.Область исследования соответствует требованиям паспорта научной специальности ВАК:05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение:п.1 "Совершенствование, оптимизация и повышение надежности систем теплогазоснабжения,отопления, вентиляции и кондиционирования, методов их расчета ипроектирования.Использование нетрадиционных источников энергии".Результаты работы внедрены при проведении лабораторных практикумов, практических иознакомительных занятий со студентами ФГБОУ ВО "ИРНИТУ" дневного, вечернего и заочногоотделений, а также в рамках курсов повышения квалификации.

Методика расчета количества9 солнечных коллекторов применяется при разработке дипломных проектов, а также присоставлении коммерческих предложений и проектных работах в ООО "БайкалСервисГрупп".Солнечные коллекторы SUN 1 применяются в системах отопления и горячего водоснабженияобъектов ПАО Сбербанк, а также в системе теплоснабжения пос. Листвянка, Иркутской области.Публикации.

По теме диссертации автором опубликовано 12 работ, в том числе 3 работыопубликованы в изданиях, входящих в "Перечень рецензируемых научных изданий, в которыхдолжны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученойстепени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук" ВАК Минобрнауки РФ, атакже 2 патента на полезную модель.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, заключения,приложений и списка использованной литературы из 118 источников, в том числе 9 наиностранном языке.

Работа изложена на 171 страницах, включая 52 иллюстрации, 34 таблицы и 40формул.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВовведенииприведенообоснованиеактуальностиработы,описанастепеньразработанности тематики диссертации, сформулирована её цель и задачи, описана методология истепень достоверности исследований, а также положения, выносимые на защиту и научнаяновизна работы.В первой главе выполнен анализ существующих моделей солнечных коллекторов, обзор ихдостоинств и недостатков.Солнечные электростанции (СЭС) можно применять не только для получения электрическойэнергии, но и для получения тепла.

Такие установки очень эффективны, но не рентабельны,особенноеслирассматриватьиндивидуальныежилыезданияилиотдельностоящиймногоквартирный дом.Солнечными коллекторами с самым высоким КПД среди простых установок являютсяжидкостные вакуумные солнечные коллекторы с тепловыми трубками. Они могут работать влюбую погоду и в любое время года. Но при этом такие солнечные коллекторы имеют высокуюстоимость. В некоторых случаях это даже снижает их рентабельность. Данную проблемупытаются решить китайские производители, они предлагают такие устройства по сравнительнонебольшой цене. Однако на практике доказано, что вакуумные трубки этих устройств невыдерживают суровых зимних условий и лопаются. Поэтому данные трубки приходится частоменять.10 Однако не все из применяемых гелиоустановок эффективны в регионах с холоднымклиматом, таких как Восточная Сибирь, и не позволяют максимально использовать потенциалсолнечной энергетики в данных регионах.Применив уже известные методы повышения эффективности плоских жидкостныхсолнечных коллекторов, а также проведя новые исследования процессов тепломассопереноса вданных гелиоустановках, используя эмпирический метод, следует разработать новые типыгелиоколлекторов, которые будут эффективны в климатических условиях, близких к условиямКрайнего Севера, в частности в Восточной Сибири.Во второй главе проведено исследование потенциала солнечной энергетики в ВосточнойСибири по методике, учитывающей данные различных метеостанций мира (в том числе NASA,Гонконгской обсерватории и российских метеостанций) за последние 30 лет и позволяющей болееточно оценить солнечную активность в любом регионе России.В результате данного исследования выяснилось, что в Иркутской области эффективнее всегоиспользовать гелиоустановки в период с марта по октябрь.

Наибольшего эффекта отиспользования энергии солнца можно достичь в период с марта по май. Именно в этот периодположение солнца и угол падения солнечных лучей на нормально ориентированную поверхностьнаиболее оптимальны для Иркутской области. В период с ноября по февраль использоватьсолнечную энергию малоэффективно ввиду того, что в этот период продолжительность световогодня очень мала.Главным результатом проведенного исследования потенциала солнечной энергетикиявляется получение исходных данных, которые использованы во всех дальнейших расчетах.Конструктивные особенности плоского солнечного коллектора влияют на его эффективностьи КПД.

При разработке солнечного коллектора для использования в условиях мягкого илиумеренного климата величина полного коэффициента тепловых потерь UL не оказываетсущественного влияния на эффективность его работы. Поэтому эффективным техническимрешением в таком случае будет использование одного светопрозрачного слоя, получив при этоммаксимально возможный оптический КПД. Однако в климатических условиях, близких к условиямКрайнего Севера, UL оказывает существенное влияние на КПД коллектора. Из формулы 1 заметно,что при низком значении UL в зимнее время КПД солнечного коллектора будет минимальным. Втаком случае необходимо подобрать оптимальное количество светопрозрачных слоев, при которомгелиоустановка будет иметь максимальный КПД.ηηопт.∙ср.а(1)где Тср.