Разработка и экспериментальное исследование рабочих характеристик полимерных солнечных коллекторов для энергетических систем
Альтернативна назва
Розробка й експериментальне дослідження робочих характеристик полімерних сонячних колекторів для енергетичних систем
Experimental study of polymer solar collectors performance characteristics in development of clean and more efficient energy-conversion systems
Experimental study of polymer solar collectors performance characteristics in development of clean and more efficient energy-conversion systems
Вантажиться...
Дата
2019
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
E-ISSN
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
Потребление электричества на нагрев воды составляет значительную часть от
общего энергопотребления. Наиболее часто для нагрева воды используют электронагреватели, либо газовые бойлеры. Широкое распространение во многих странах получили солнечные водонагревательные системы, которые могут использоваться для
снижения пиковых нагрузок, а в отдельных случаях для полной замены традиционных
систем при использовании баков-аккумуляторов с системой накопления энергии. Одним из самых дорогих элементов такой системы является солнечный коллектор,
стоимость которого зависит от используемых материалов в его конструкции. Плоские жидкостные коллекторы из полимерных материалов в последние годы интенсивно разрабатываются из-за их сравнительно низкой стоимости, малого веса, и коррозионной устойчивости с целью заменить металлические коллекторы в широком диапазоне применений. В настоящей работе рассмотрены варианты экспериментально исследованных полимерных коллекторов в последнее десятилетие. Экспериментальные
результаты исследованных полимерных солнечных коллекторов были обработаны и
сравнены с существующими исследованиями в этой области. Показано, что разные
виды полимерных материалов могут быть использованы в конструкции теплоприемника (абсорбера) и прозрачного покрытия на достаточно высоком температурном
уровне, при использовании полимерных материалов с добавками, повышающими срок
службы и температурную устойчивость. Исследовано влияние воздушного зазора на
эффективность солнечного коллектора, и показано что при малых скоростях ветра
оно незначительно. Использование полимерных материалов в солнечных полимерных
коллекторах это важный шаг на пути к более экологичной системе преобразования
энергии для решения проблем связанных с ростом глобального спроса на электроэнергию.
Споживання електрики на нагрівання води становить значну частину від загального енергоспоживання. Найчастіше для нагрівання води використовують електронагрівники, або газові бойлери. Широке поширення в багатьох країнах одержали сонячні водонагрівальні системи, які можуть використовуватися для зниження пікових навантажень, а в окремих випадках для повної заміни при використанні баків-акумуляторів із системою накопичення енергії. Одним з найдорожчих елементів такої системи є сонячний колектор, вартість якого залежить від використовуваних матеріалів і розміру. Плоскі рідинні колектори з полімерних матеріалів інтенсивно досліджуються через їхню вартість, малу вагу, і корозійну стійкість із метою замінити металеві колектори в широкому діапазоні застосувань. У даній роботі розглянуто кілька варіантів експериментально досліджених полімерних колекторів в останні десятиліття. Експериментальні результати исследованых полімерних сонячних колекторів, отримані в цій роботі, були оброблені й зрівняні з існуючими дослідженнями в цій галузі. Показане, що різні види полімерних матеріалів можуть бути використані в конструкції теплоприймача (абсорбера) і прозорого покриття на досить високому температурному рівні, при використанні полімерних матеріалів з добавками підвищувальними термін служби й температурну стійкість. Досліджений вплив повітряного зазору на ефективність сонячного колектора, і показане що при малих швидкостях вітру він не значний. Використання полімерних матеріалів у сонячних полімерних колекторах це важливий крок на шляху до більш екологічною системою перетворення енергії для вирішення проблем пов'язаних з зростанням глобального попиту на електроенергію.
In the heating of water demand for electricity comprises a substantial part of more general household electrical consumption, where electrical and gas boilers are among the most widely used. Solar water heating systems have been around for some time in many countries, becoming more common nowadays to mitigate peak loads, and they can in some cases fully replace gas boilers and electrical heaters if a heat-accumulation tank is to be used. The solar collector is apparently the most complex and expensive element of such a system, which cumulative cost largely depends on the choice of materials and system size. The solar polymer flat plate collectors are of particular interest mainly because of their low weight and cost, resilience to corrosion, with an ultimate goal to replace metal-made parts altogether. Recent decades witnessed a steady rise of interest in solar energy conversion collector designs. In this paper we re-evaluated several proposed solutions in this field to compare our experimental results with that of gathered by other researchers, paying particular efforts to standardized methodology compliance. It could be demonstrated that polymeric materials with additives used in the construction of a heat sink (absorber), and in the transparent coating of a particular solar collector, are able to sustain high temperature levels yet retain its thermal stability, and possibly improving also its service life. The efficiency of the solar collector was further assessed with and without the effect of an air gap which manifested itself as being not significant at low wind speeds. Use of polymeric materials in solar polymer collectors makes an important step towards development of a more clean energy-conversion system to cope with global energy demand spikes.
Споживання електрики на нагрівання води становить значну частину від загального енергоспоживання. Найчастіше для нагрівання води використовують електронагрівники, або газові бойлери. Широке поширення в багатьох країнах одержали сонячні водонагрівальні системи, які можуть використовуватися для зниження пікових навантажень, а в окремих випадках для повної заміни при використанні баків-акумуляторів із системою накопичення енергії. Одним з найдорожчих елементів такої системи є сонячний колектор, вартість якого залежить від використовуваних матеріалів і розміру. Плоскі рідинні колектори з полімерних матеріалів інтенсивно досліджуються через їхню вартість, малу вагу, і корозійну стійкість із метою замінити металеві колектори в широкому діапазоні застосувань. У даній роботі розглянуто кілька варіантів експериментально досліджених полімерних колекторів в останні десятиліття. Експериментальні результати исследованых полімерних сонячних колекторів, отримані в цій роботі, були оброблені й зрівняні з існуючими дослідженнями в цій галузі. Показане, що різні види полімерних матеріалів можуть бути використані в конструкції теплоприймача (абсорбера) і прозорого покриття на досить високому температурному рівні, при використанні полімерних матеріалів з добавками підвищувальними термін служби й температурну стійкість. Досліджений вплив повітряного зазору на ефективність сонячного колектора, і показане що при малих швидкостях вітру він не значний. Використання полімерних матеріалів у сонячних полімерних колекторах це важливий крок на шляху до більш екологічною системою перетворення енергії для вирішення проблем пов'язаних з зростанням глобального попиту на електроенергію.
In the heating of water demand for electricity comprises a substantial part of more general household electrical consumption, where electrical and gas boilers are among the most widely used. Solar water heating systems have been around for some time in many countries, becoming more common nowadays to mitigate peak loads, and they can in some cases fully replace gas boilers and electrical heaters if a heat-accumulation tank is to be used. The solar collector is apparently the most complex and expensive element of such a system, which cumulative cost largely depends on the choice of materials and system size. The solar polymer flat plate collectors are of particular interest mainly because of their low weight and cost, resilience to corrosion, with an ultimate goal to replace metal-made parts altogether. Recent decades witnessed a steady rise of interest in solar energy conversion collector designs. In this paper we re-evaluated several proposed solutions in this field to compare our experimental results with that of gathered by other researchers, paying particular efforts to standardized methodology compliance. It could be demonstrated that polymeric materials with additives used in the construction of a heat sink (absorber), and in the transparent coating of a particular solar collector, are able to sustain high temperature levels yet retain its thermal stability, and possibly improving also its service life. The efficiency of the solar collector was further assessed with and without the effect of an air gap which manifested itself as being not significant at low wind speeds. Use of polymeric materials in solar polymer collectors makes an important step towards development of a more clean energy-conversion system to cope with global energy demand spikes.
Опис
Ключові слова
солнечный коллектор, полимерные материалы, эффективность, эксперимент, сонячний колектор, полімерні матеріали, ефективність, експеримент, solar collector, polymer materials, efficiency, experiment
Бібліографічний опис
Фізика аеродисперсних систем = Physics of aerodisperse systems