Диссертация (Процессы тепломассопереноса и гидравлические режимы в плоском солнечном коллекторе с меандрообразными тепловоспринимающими трубками для систем отопления), страница 3

Иркутск, 27-30 июня 2012 г.3.ВторойМеждународныймолодежныйпромышленныйфорум"Инженеры будущего 2012", Иркутская область, Иркутский район, п. БольшоеГолоустное, июль 2012 г.4.XIII Российская венчурная ярмарка & III Байкальская венчурнаяярмарка, г. Иркутск, сентябрь 2012 г.5.Научно-практическаяконференциясмеждународнымучастием"Региональный энергетический форум в сфере энергосбережения и повышенияэнергетической эффективности", ФГБОУ ВПО ИрГТУ, г.

Иркутск, 06-07 декабря2012 г.6.XII сессия Байкальского сообщества бизнес-ангелов, г. Иркутск, 29апреля 2013 г.127.ТретийМеждународныймолодежныйпромышленныйфорум"Инженеры будущего 2013", Иркутская область, Иркутский район, п. БольшоеГолоустное, июль 2013 г.8."Городской конкурс инновационных проектов", г. Иркутск, март 20149."Областной конкурс инновационных проектов", г. Иркутск, июль 2014г.г.10. Выставка "Энергетика и ЖКХ-2014" , г.

Иркутск, 14-17 ноября 2014.11. VI научно-практическая конференция "Ресурсоэнергосберегающиетехнологии в жилищно-коммунальном хозяйстве и строительстве", ФГБОУ ВО"ИРНИТУ", г. Иркутск, 3-6 сентября 2015 г.12. IIвсероссийскаяконференция"Энергоэффективность.Наукаиобразование", г. Севастополь. 28-29.10.2015 г. "VIII энергетический форумМинобрнауки России". "Стандарты эффективности: организации образования инауки", г. Севастополь. 30.10.2015 г.13. ОГКУ Центр Энергоресурсосбережения, г. Иркутск, 15.03.201614. Международная научная конференция "Техническое регулирование встроительстве. Актуальные вопросы строительной физики в строительстве", гМосква, НИИСФ РААСН 6-8 июля 2016 г.15.

Заседание кафедры отопления и вентиляции ФГБОУ ВО "НИУ МГСУ",13 сентября 2016.16. 6-ая Российско-германская неделя молодого ученого под эгидойГерманского дома науки и инноваций "Урбанистика: город будущего", г. Москва,ФГБОУ ВО "НИУ МГСУ", 12-16 сентября 2016.17. VIIмеждународнаянаучно-практическаяконференция"Ресурсоэнергосберегающие технологии в жилищно-коммунальном хозяйстве истроительстве", ИРНИТУ, г. Иркутск, 17-18 февраля 2017 г.Область исследования соответствует требованиям паспорта научнойспециальности ВАК: 05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционированиевоздуха, газоснабжение и освещение: п.

1 "Совершенствование, оптимизация и13повышение надежности систем теплогазоснабжения, отопления, вентиляции икондиционирования, методов их расчета и проектирования. Использованиенетрадиционных источников энергии".Результатыработывнедреныприпроведениилабораторныхпрактикумов, практических и ознакомительных занятий со студентами ФГБОУВО "ИРНИТУ" дневного, вечернего и заочного отделений, а также в рамкахкурсов повышения квалификации. Методика расчета количества солнечныхколлекторов применяется при разработке дипломных проектов, а также присоставлениикоммерческихпредложенийипроектныхработахвООО"БайкалСервисГрупп". Солнечные коллекторы SUN 1 применяются в системахотопления и горячего водоснабжения объектов ПАО Сбербанк,  а также в системетеплоснабжения пос. Листвянка, Иркутской области.Публикации.

По теме диссертации автором опубликовано 12 работ, в томчисле 3 работы опубликованы в изданиях, входящих в "Перечень рецензируемыхнаучных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научныерезультаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, насоискание ученой степени доктора наук" ВАК Минобрнауки РФ, а также 2патента на полезную модель.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5-тиглав, заключения, приложений и списка использованной литературы из 118источников, в том числе 9 на иностранном языке.

Работа изложена на 171страницах, включая 52 иллюстрации, 34 таблицы и 40 формул.14  Глава 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ГЕЛИОУСТАНОВОК1.1 Анализ существующих гелиоустановокВ середине XVII века практически одновременно были выдвинуты дветеории света: корпускулярная теория Ньютона и волновая теория Гюйгенса.Согласно корпускулярной теории, или теории истечения, светящиеся телаиспускают мельчайшие частицы (корпускулы), которые летят прямолинейно повсем направления и, попадая в глаз, вызывают световое ощущение.Согласно волновой теории, светящееся тело вызывает заполняющей всемировое пространство особой среде – мировом эфире – упругие колебания,которые распространяются в эфире подобно звуковым волнам в воздухе.На протяжении четырех веков проводились различные исследования иэксперименты, в результате которых находились подтверждения как однойтеории, так и другой.

Те явления, которые не могла объяснить корпускулярнаятеория, объяснялись волновой теорией и наоборот. Таким образом, посовременным представлениям, свет обладает как волновой, так и корпускулярнойприродой. Для преобразования солнечной энергии в полезную давно применяютсяразличные устройства, называемые гелиоустановками. Выделяют два основныхтипа данных установок:- гелиоустановки для получения электроэнергии, принцип работыкоторых основан на волновой природе света. Данные устройства преобразуютэнергию солнца в электроэнергию за счет фотоэлектрического эффекта [32-37];- гелиоустановки для получения тепловой энергии, принцип работыкоторых основан на корпускулярной природе света.

Преобразование солнечнойэнергии в тепловую происходит за счет процессов теплообмена.В свою очередь каждый тип гелиоустановок классифицируется по своимконструктивным и технологическим особенностям.15  Гелиоустановки для получения тепловой энергии применяются дляполучения тепловой энергии для систем отопления и горячего водоснабжения(ГВС) зданий.Такие гелиоустановки делятся на два основных вида: солнечные коллекторыи солнечные концентраторы.1. Солнечные коллекторы применяются в основном в отдельно стоящихзданиях или небольших объектах (турбазы, небольшой завод и т.п.).Данный вид гелиоустановок делится на два типа:- Жидкостные солнечные коллекторы, теплоносителем в которыхявляетсяводаилинезамерзающаяжидкость.Какправилосистемытеплоснабжения, в которой применяются данные устройства, имеют два контура.Теплоноситель нагревается в солнечном коллекторе и поступает в теплообменникили емкостный водонагреватель, где отдает тепловую энергию теплоносителюсистемы отопления или ГВС.

Делается это для того, чтобы избежатьперемерзания контура солнечного коллектора и для упрощения регулированиясистемы теплоснабжения.-Воздушные солнечные коллекторы в качестве теплоносителя используютвоздух. Данные устройства применяются в системах вентиляции и воздушногоотопления. Для усиления тяги в таких системах обычно применяют вентиляторы.В свою очередь каждый из этих видов гелиоустановок делится на отдельныеподтипы.1.1 Плоские жидкостные солнечные коллекторы (Рисунок 1.1 [38])состоят из элемента, поглощающего солнечное излучение (абсорбер), прозрачногопокрытия, каналов теплоносителя и термоизолирующего слоя.

Солнечноеизлучение падает на абсорбер, который связан с теплопроводящей системой. Отнего тепловая энергия передается каналам и теплоносителю. Теплоизоляционныйслой снижает теплопотери через заднюю стенку коллектора, а прозрачныйэлемент, который обычно выполняется из закалённого стекла с пониженнымсодержанием металлов, защищает абсорбер от воздействия ветра и осадков.16  Рисунок 1.1 - Плоский жидкостный солнечный коллекторПри отсутствии разбора тепла (стагнации) плоские коллекторы способнынагреть теплоноситель до 190—200 °C.Чем больше падающей энергии передаётся теплоносителю, протекающему вколлекторе, тем выше его эффективность. Повысить её можно, применяяспециальные оптические покрытия, не излучающие тепло в инфракрасномспектре.Достоинства установок данного типа.В зависимости от конструкции плоские солнечные коллекторы могут бытьсамыми дешевыми устройствами среди всех типов тепловых гелиоустановок.

Онимогут размещаться на крыше зданий, на их фасадах или рядом с обслуживаемымизданиями. Плоские коллекторы просты в обслуживании и имеют презентабельныйвнешний вид, который не только не портит общий вид здания, на котором ониразмещаются, но и даже украшает его.

Чем больше падающей энергии передаётсятеплоносителю, протекающему в коллекторе, тем выше его эффективность.Повыситьеёможно,применяяспециальныеоптическиепокрытия,неизлучающие тепло в инфракрасном спектре. Стандартным решением повышенияэффективности коллектора стало применение абсорбера из листовой меди из-за еёвысокой теплопроводности, поскольку применение меди против алюминия даётвыигрыш 4 %. КПД данных гелиоустановок может достигать 70-75 %.17  Теплопотери плоского солнечного коллектора через стекло растапливают снег наего поверхности, что отбрасывает необходимость его очистки.Недостатки установок данного типа.В данном типе коллекторов происходят относительно высокие потеритепла. Эти гелиоустановки обладают узким диапазоном освещенности, т.к.

ихконструкция не позволяет следовать за солнцем без специализированныхприспособлений, которые значительно удорожат установку. По причине того, чтоплоские солнечные коллекторы имеют заводскую сборку, их монтаж значительноусложняется, т.к. на крышу здания (или его фасад) необходимо доставитьполностью собранное и тяжелое устройство. Зачастую конструкция плоскихсолнечных коллекторов не позволяет их разбирать, что исключает возможностьих ремонта.1.2 Вакуумный коллектор с прямой теплопередачей воде (Рисунок 1.2[39]) является самым простым типом вакуумных гелиоустановок. В такомколлекторе вакуумные трубки соединены с баком.

Внешняя часть трубыпрозрачна, а на внутренней трубке нанесено высокоселективное покрытие,улавливающее солнечную энергию. Между внешней и внутренней стекляннойтрубкой находится вакуум. Именно вакуумная прослойка даёт возможностьсохранитьоколо95%улавливаемойтепловойэнергии.Изконтуратеплообменника вода течёт прямо в трубки, нагревается и возвращается обратно.Такие системы еще называют термосифонными.Рисунок 1.2 - Вакуумный коллектор с прямой передачей воде18  Данное устройство работает на принципе явления естественной конвекции,когда теплая вода стремится вверх. В термосифонных системах бак должен бытьрасположен выше коллектора.

Когда вода в трубках коллектора нагревается, онастановится легче и поднимается в верхнюю часть бака. Более прохладная вода вбаке течет вниз в трубки, таким образом обеспечивается циркуляция во всейсистеме (Рисунок 1.3 [40]). Также существует разновидность без бакааккумулятора в верхней части коллектора.Рисунок 1.3 - Принцип работы вакуумного солнечного коллектора с прямойтеплопередачей водеКроме того существует модель такого коллектора, у которой внутри каждойиз трубок в вакууме располагается двойная концентрическая трубка. По еецентральномуканалувконструкциюпоступаетизраспределительногоколлектора (он также двойной, совмещающий функции прямого и обратного)холодный теплоноситель.