автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Трубчатый коллектор солнечной энергии для гелиосистем теплоснабжения

?> о 6 91

КИЕВСКИЙ ИНХЕНЕРНО-СТРОИШЬНШ ИНСТИТУТ

На 1фавах рукописи

ШВАЧКО Наталия Анатольевна

ТРУБЧА.ТЫЙ КОЛЛЕКТОР СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ГЕЛИОСИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

05,23.03 - Теплоснабжение, газоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха и освещение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени ^ кандидата технических наук ,

Киев - 1992

Работа выполнена на кафедре теплотехники Киевского иняенерно-строительного института.

Научный руководитель -

Официальные оппоненты:

^едущая организация:

Л

кандидат технических наук, доцент A.A. ХУДЕНКО

доктор техничэсних наук, профессор В.Я.Журавленко

кандидат технических наук, профессор П.М. ЕНИН

Защита состоится

Институт КиевЗНИИЗЯ 1952 года в

/3

часов

на заседании специализированного совета К 068.05.08 в Киавскоа инненэрно-строитвльнои института по адресу: 252037, Киев-37, Воэдухофлотсний проспект, 31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КИСИ.

Автореферат разослан "¿^" 1992 года.

Учений св1фетарь специализированного совета кандидат технических наук, профессор

В.Ф. НАКОРЧЕВСКАЯ

• ОБЩАЯ ХАРАКТЕ РЖ ТИКА РАБОТЫ •

Актуальность тепы. Увеличение объемов потребления органического и-ядерного топлива сопровождается обострением экологических проблем и требует ускоренного развития альтернативных источников энергии.

Жилищно-коммунальное хозяйство является крупнейшим после промышленности потребителем топливно-энергетических ресурсов. Расход топлива на отопление, вентиляцию и.горячее водоснабжение жилых и обществен--ных зданий составляет более 30 млн.тонн в условном исчислении с ежегодным возрастанием расхода в среднем на 3 процента. Важнейшим направлением экономии органического топлива в жилищно-коммунальном хозяйстве является использование гелиосистем теплоснабжения.

Одной из актуальных проблем в области гелиосистем теплоснабжения является создание эффективного коллектора солнечной энергии, имеющего более высокий по сравнению с применяемыми КПД, обеспечивающего возможность получения теплоносителя с более высокими параметрами, технологичного в изготовлении и надежного в эксплуатации. Такие коллектора могут найти широкое применение не только в гелиосистемах теплоснабжения, но и при производстве машинного холода. Работы в направлении разработки высокоэффективных коллекторов и установок с их применением выполнялись под руководством д.т.н., проф. Тарнижевского В.В., д.т.н., проф. Журавленно В.Я., к.т.н., Ферта А.Р., к.т.н. Гухман Г.А.

В диссертации главное внимание уделено разработке коллекторов солнечной энергии с вакуумной и воздушной изоляцией, отвечающих изложенным требованиям. Работа выполнена в соответствии с планом НИР КЖИ ю программе ГКНТ и АН СССР 0.01.08 "Разработать и широко использовать-зрогрессивные технологии преобразования солнечной, геотермальной, вет-эовой энергии и биомассы для более полного вовлечения возобновляемых юточников энергии в топливно-энергетический баланс страны".

Цель работы. Целью работы является исследование процессов лучис-?о-конвективного теплообмена в замкнутых системах с воздушной и ва-;уумной изоляцией; разработка на этой-базе коллекторов солнечной энергии и методики их расчета; исследование теплотехнических характеристик юллекторов и разработка методики расчета гелиосистем с их применением.

Задачи исследования. Основными задачами исследований является:

- теоретическое и экспериментальное исследование процессов тепло-гередячи в трубчатом коллекторе солнечной энергии с воздушной и ва-:у.умной изоляцией;

- разработка конструкции высокоэффективного трубчатого коллекто-а солнечней энергии;

- экспериментальное исследование теплотехнических характеристик трубчатого коллектора солнечной энергии с воздушной и вакуумной изоляцией;

- разработка инженерной методики расчета гелиосистемы теплоснабжения с учетом нагрузки потребителя.

Научная новизна работы.

1. Проведено экспериментальное исследование лучисто-конвективного теплообмена в коллектора солнечной энергии с воздушной и вакуумной изоляцией. Получены опытные данные по температурам поглощающего элемента и прозрачного покрытия.

2. Изучено влияние вакуумной и воздушной изоляции на теплообмен поглощающего элемента коллектора с окружающей средой. Получены опытные данные по параметрам вакуумной и воздушной изоляции.

3. Выполнено математическое описание процессов теплообмена в коллекторе солнечной энергии с воздушной и вакуумной изоляцией.

4. Разработана методика расчета гелиосистем теплоснабжения с использованием коллекторов солнечной энергии с воздушной и вакуумной изоляцией. ■

Выносится на защиту: -

1. Результаты теоретического и экспериментального исследования лучисто-конвективного теплообмена в коллекторе солнечной энергии с вакуумной и воздушной изоляцией:

а) результаты экспериментальных исследований процессов тепло-переноса в трубчатом коллекторе солнечной энергии с вакуумной и воздушной изоляцией;

б) математическое описание процессов теплопереноса, происхо- . дящих в коллекторе солнечной энергии .с вакуумной и воздушной изоляцией.

2. Результаты экспериментального исследования теплотехнических характеристик трубчатого коллектора солнечной энергии с вакуумной и воздушной изоляцией.

3. Результаты-исследований гелиосистемы теплоснабжения с трубчатым коллектором солнечной энергии и методика инженерного расчета гелиосистем теплоснабжения с коллекторами солнечной энергии

с вакуумной и воздушной изоляцией.

Практическая ценность работы. Практическая ценность работы -заключается в разработке коллектора солнечной энергии с вакуумной и воздушной изоляцией (а.с. 1562627), обеспечивающего за счет увеличения КПД экономно топливнс-онергетически;; ресурсов, а такне

иетодики инженерного расчета и проектирования гелиосистем теплоснабжения с такими коллекторами.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований использованы в проекте гелиосистемы отопления ангара ремонтно-ме-ханического завода в г.Симферополе, а также институтом КиевЗНИИЭП при разработке и проектировании гелиосистем теплоснабжения и гелиотехнического оборудования. Данные исследований используются в учебной процессе при проведении занятий по курсу теплоснабжение.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опублико- " вано II работ, в той числа одно авторское свидетельство. Основные результаты работы долокены на конференции молодых ученых в ЙТТФ АН УССР в г. Киеве в 1988 г. и на шести научно-практических конференциях КИСИ 1987-1992 гг.

Структура и объем работы. Диссертация, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 136 наименований и четырех приложений. Текст изложен на 138 машинописных страницах, включая 7 таблиц и 35 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Предложена новая' (а.с. № 1562627) конструкция трубчатого коллектора солнечной энергии с вакуумной изоляцией поглощающего элемента и комбинированным концентратором солнечного излучения (рисЛ).

Коллектор состоит из трубчатого вакуумированного стеклянного модуля в виде сосуда. Дыоара I, внутри которого расположен поглощающий элемент в виде I/ -образной трубки и комбинированного устройства, концейтрирукицего солнечное излучение, содержащего пара- , болический концентратор с фокусом^ и цилиндрический концентратор с фокусом . Поглощающий элемент в виде V -образной трубки расположен таким образом, что одна из его трубок находится в фокусе параболического концентратора, а вторая в фокусе цилиндрического концентратора. Падающее солнечное излучение собирается параболическим концентратором 4 на верхней части Ы -образной трубки 2, а часть излучения цилиндрическим концентратором направляется на нижнюю трубку 3, в которой осуществляется предварительный нагрев теплоносителя. Тепловое излучение верхней трубки 2, в которой происходит максимальный нагрев теплоносителя, отражаясь от цилиндрического концентратора, возвращается обратно к верхней трубке 2, Особенности конструкции коллектора позволяют снизить тепловые потери энергии излучением, конвекцией и теплопроводностью.

Ии,ЬУ(мгК)

Рмо. 3. Схема трубчатого коллектора

солнечной энергии: I - вануумнрованная стеклянная обо-' лочка; 6,3 -трубки для теплоносителя; 4 - параболический концентратор; 5 - цилиндрический концентратор

<00 М 180 -¿п "С

Рис. 2. Расчетная зависимое?*

Ыи от-Ь„ : -- с учетом расхода теплоносителя;

----без учета расхода

теплоносителя

,1 Ьч

6.0 ' 5.0 4.0

к V-

/г.

чА.

¿5 50 Р5 «О 425 1пЧ0с5°С

6.0 5.0 40

Рис. 3. Зависимость

^Ьп ~Ьос) 5

-р = 8.10 £ ыы рт.ст;

2 - р в 5.10 о мм рт.ст;

3 - р = 1.10"° мм рт.ст;

4 - р =760 ым рт.ст

от

I 2

<_3_

Рис. 4. Зависимость Ии I -р = 760 3 мы рт.ст.

от

2 -Р

3 -Р

= 2.10 § .мм рт.ст. 2.10-° мм рт.ст

Конструкция коллектора позволяет использовать также воздушную ли газовую изоляцию в зависимости от того, какие параметры тепло-осителя необходимо получить. Цельностеклянная оболочка коллектора озволяет увеличить срок службы коллектора, а также замену стеклян-ого покрытия:

Целью теплотехнического расчета коллектора солнечной энергии вляется' определение температур теплоносителя,поглощающего элемен-а и прозрачного покрытия. Плотность теплового потока суммарного олнечного излучения,теплоемкость,степень черноты, геометрические азмеры, а также расход и температура жидкости, поглощающего эле-ента и остекления в начальный момент времени считаются заданными.

В основу математического описания процессов теплопереноса в оллекторе положены следующие допущения: изменение температуры 6 толщине прозрачного покрытия и поглощающего элемента не учиты-ается; цилиндрические поверхности представляются в виде плоских; емпературы поглощающего элемента, остекления и теплоносителя в на-альный момент времени равны.

Поставленная задача решена балансовым методом. Процессы тепло-бмена в вакуу'мированком трубчатом коллекторе солнечной энергии писываются следующей системой дифференциальных уравнений для по-лощающего элемента, теплоносителя и прозрачного покрытия:

(М^^'-Атси^-и) ■ (1)

^МсСс = АпИ,^«-!«,)-Ас^кнЯсЛос)

цеИп.Мж.Мс -масса поглощающего элемента, теплоносителя и стекления, кг; Сп , Сс .С>к -теплоемкость поглощающего элемента, . стекления и теплоносителя, ДжАкг.К); -Ап , Ас -площадь поверхнос-и поглощающего элемента и остекления, м^; -площадь поверхнос-и трубок, для теплоносителя, м^; , "Ьс . "Ьж -температура поверх-эети поглощающего элемента, остекления и теплоносителя, I -поверхностная плотность теплового потока суммарной солнечной адиации, Вт/м2; - коэффициент теплопередачи от поглощающего цемента к остеклению, Вт/См^.К) ;о(кн- коэффициент теплоотдачи энвекцией от остекления в окружающую среду, Вт/См*".К); aLK-.RO- -¡¡фициент теплоотдачи конвекцией между "теплоносителем и стенкой-

трубки,'Вт/(м^.К); ^ - время, с; (С&) -параметр, учитывающий пропускательно-поглощательйую способность коллектора; х0с - температура окружающей среды, °С-. ,, "

Дифференциальное уравнение для прозрачного покрытия можно заменить алгебраическим для малого промежутка времени:

ЛсАкД^-^сс) .(2)

Система уравнений решена методом подстановок. В результате решения получены следующие выражения для определения температур элементов коллектора по времени ЯГ •

Ш = С<е«с+Слё**ч:+ *. сз> .

■-ЬжГтЗ =аМ) ^

. а5 = А,а, , _-Дпц.4 .

= м5& ' ае ^^Ьг' м^«' .

. г - Ш г - г -"Ьпо (К-<-а<) ~ Кг_

с«-.^ , ^-^-сию-ь/г,)

С,, С, - постоянные- интегрирования, вычисляемые из начальных.условий; - начальная температура поглощающего элемента при = Ь; "¿4 , 2а - корни квадратного уравнения

На рис. 2 приведены расчетные зависимости коэффициента тепловых потерь коллектора с вакуумной изоляцией ' от температуры и степени черноты поглощающего элемента ¿п для двух режимов работы коллектора - с учетом и без учета расхода теплоносителя. На эффективность коллектора солнечной энергии (рис.2) влияют.

расход теплоносителя M* , степень черноты поглощающего элемента 6п , температура окружающей среды'toc . а также поверхностная плотность теплового потока суммарного солнечного излучения I и температуры поглощающего элемента "tпо , прозрачного noiq?uTHfl"tco и теплоносителя t-жо в начальный момент времени,от которых зависит коэффициент тепловых потерь коллектора U.L . Как видно из рис, 2, при температуре поглощаювдго элемента "tn <50.°С влиянием расхода теплоносителя на коэффициент тепловых потерь коллектора можно пренебречь.

Значения мгновенного КПД коллектора ^ определяются по àu-ражению

где Р' - эффективность поглощающего элемента коллектора; tm - среднемассовая температура теплоносителя, °С.

Целью экспериментального исследования являлось определение зависимости коэффициента тепловых потерь от поглощающего элемента в окружающую среду Ltu при различной степени разрежения в обо- ■ лочке коллектора Р . Коллектор при этом рассматривался как теплообменник, в котором поглощающий элемент представлял собой нагревательный элемент из углеграфитовой ткани, к которому подводилось напряжение через- автотрансформатор, при помощи которого регулировалась температура на поверхности углеграфитовой ткани. Нагревательный элемент устанавливался на теплоизолирующей подставке в стеклянную оболочку коллектора в виде сосуда Дьюара. Температура нагревательного элемента "tn изменялась в диапазоне от 40 до 200°С, а температура окружающей среды toc от -10 до 30°С. На рис. 3 показаны зависимости коэффициента тепловых потерь от нагреватель. н ого элемента в окружающую среду (XL от разности_ температур" нагревательного элемента и окружающей среды, ( tn — "toc ),

, Для подтверждения полученных экспериментальных зависимостей коэффициента тепловых потерь коллектора LLl от температура нагревательного элемента "tn проведены экспериментальные исследования зависимости коэффициента тепловых потерь коллектора U-l от плотности теплового потока падающего излучения на поверхность коллектора I на"стенде-имитаторе солнечного излучения. Поглоща-ющи:) элемент представлял собой медную пластину с селективный пок-г*-

рыниам - оксидированная медь. Экспериыонтальное исследование проводилось для тех &е стеклянных оболочек в виде сосуда Дыоара с различный разрежением. Поверхностная плотность теплового потока излучения Î изменялась от 200 до 1000" Вт/м2. В результате проведенных экспериментальных исследований были построены зависимости коэффициента тепловых потерь коллектора от разности температур поглощающего элемента и окружающей среды ( "tn~"toc ) (рис. 4).

•Результаты экспериментальных исследований зависимостей коэффициентов тепловых потерь LLU нагревательного элемента (рис. .3) у коэффициента тепловых потерь U,L поглощающего элемента от температуры, полученные на стенде-имитаторе (рис. k), показали достаточно хорошую сходимость (+ 5%) с результатами расчета этих величин.

В результате проведенных экспериментальных исследований выявлено, что величина коэффициента тепловых потерь LIl для'коллектора с вакуумной изоляцией Р = 2.Ю-0 ш рт.ст. меньше, чем для коллектора с воздушной изоляцией на 19-24;^ в диапазоне температур поглощающего элемента "Ъп от 40 до 160°С.

.Экспериментальные и теоретические' значения теиперату'ры поглощающего элемента и слоев прозрачного покрытия позволяют рассчитан толщину воздушного зазора иеаду слоями прозрачной изоляции, при которых влиянием конвективного теллоперепоса в воздушном зазоре не тепловые потери поглощающего элемента коллектора в окружающую среду МОЕНО, пренебречь. Исходя из того, что конвективный теплоперенос стремится к нулю-при GrPf^ 1000 для исследуемой конструкции труС чатого коллектора толщина воздушного зазора составила 7 .мы.

■ Выполнены экспериментальные исследования, позволяющие определить характер зависимости мгновенного КПД коллектора ' . от поверхностной плотности теплового потока излучения X > среднекас-совоИ температуры теплоносителя "t-m » тендера туры окружающей среды "toc , пропускательцо-поглощательной способности коллектора "(ТО- }, коэффициента эффективности поглощающего элемента F и и эффициента тепловых потерь коллектора Щ в виде (б).

Зависимости мгновенного КГЩ от параметра Pi , равного

. ' ' (7)

представлены на рис. 5, 6. На рис. 5-представлены зависимости для трубчатого коллектора солнечной энергии с различным разрешением в

оболочке коллектора, полученные на стенде-имитаторе солнечного ИЗ' лучения. На рис. 6 представлены зависимости для трубчатого вакуу-мированного коллектора с различными отражающими поверхностями лученные в результате натурных экспериментальных исследований

по-

0.025 0.05 0.0?5 р^ 5

80 10

21)

3 ц

г

А/1

>' Ьт

0.01 0.02

0.03 р.) сил

Ьт

Рис.5, Зависимость 0,1 р1:

I - Ек = 0,55-5,0 Р1. Р = 760 юл рт.ст.; 2 - = 0,55-3,8 Р1, Р в 1,10-3 ш рт,ст.; 3^2« = = 0,54-3,6 Р1, Р = 2.10-Ь им рт.ст.

Рис.6. Зависимость от Р1:

I - коллектор расположен над дас>-фуз но-отражающей поверхностью пк=> 0,5-3,3 Р1; 2 - коллектор расположен над зеркальной поверхностью = 0,55-3,08 Р1; 3 - коллектор с цилиндрическим концентратором = 0,5^-2,6 Р1; 4 -коллектор с комбинированным концентратором (рис. I) 0,55-

Результаты натурных и лабораторных экспериментальных исследований теплотехнических характеристик трубчатого коллектора солнечной энергии показали, что значения коэффициента тепловых потерь для разработанной конструкции трубчатого коллектора солнечной энергии соответственно равны - для вакуумной изоляции 1Х,_ ® 2,4... 3,8 Вт/(м2.Н), для воздушной изоляции \Хи = 4,4...5,0 Вт/(м^.К),.

Для изготовления стеклянных, оболочек для трубчатого коллектора солнечной энергии подобрана марка стекла СЛ-52-1, широко используемого в электровакуумной промышленности, имеющего высокую про-лускательную способность в спектре солнечного излучения, а такяе не уступающего по своим оптическим и механическим характеристикам кварцевому и боросиликатному стеклу.

Испытания гелиосистемы теплоснабкения с комбинированным коллектором солнечной энергии, где в качестве первой ступени использовался плоский коллектор солнечно!! энергии, а в качестве второй ступени - вакуукирозанннй коллектор солнечной энергии в пос. Кадивели

в Крыму показали, что температура воды б баке-аккумуляторе возросла' на 30° в течение, 10 часов, при площади плоского коллектора . 0,65 м2, вакуушрованного коллектора 0,8 и2 и объеме бака-аккумулятора 0,15 м3. КПД гелиосистемы составил 31%..

Разработана базирующаяся на ВОН 52-86 методика инженерного расчета гелиосистем теплоснабжения с использованием коллектора с вакуумной или воздушной изоляцией.

Исходными данными для расчета гелиосистемы теплоснабяения являются: температура холодной и горячей воды tx «"trt » почасовая ва средние оутки расчетного месяца поверхностная плотность потока суммарной солнечной радиации на поверхность коллектора 1 и температура окружающей среды "toc » приведенный коэффициент тепловых потерь коллектора llu ; коэффициент отвода теплоты от коллектора F* или коэффициент эффективности поглощ4щего элемента F j параметр,-характеризующий пролускателъно-поглощательную способность ' коллектора (TCL)î обьеы бака-акк'умулятора Ms t почасовый за средние сутки расчетного месяца расход теплоносителя для системы теплоснабяения ПП*, j расход воды, циркулирующей через коллектор И s площадь коллектора солнечной энергии А , рассчитанная по ВСЯ 52-86.

Удельная тепловая нагрузка системы теплоснабжения на I м^ коллектора за время ПГ описывается уравнением

= m*Cp (tsm-tx) дЯГ, ' (8)

где =Ql/A »"tsm- средняя температура воды в баке-аккумуляторе, °С; Ср - теплоемкость теплоносителя, ДнДкг.Юи^С - время.

Количество теплоты, отводимое от коллектора солнечной энергии ва единицу времени определяется по'выражению

. ^-К - FR[I (ТГО.) - UL(tsm-10с)]л<тг, . О)

где ts-m- средняя температура воды в баке-аккумуляторе, °С; •toc- - температура окружающей среды, °С.

о

Количество теплоты, поступающее в аккумулятор теплоты с I м коллектора определяется как fys'fyt'fyi. • Следовательно при tx <-Lsm <-Ьгъ

П - FJl(ta)-ujlsi-Ъ>с)1л~т*,с>(-fa-t*) Л<Т (10)

где 1Т1 = М/А - расход воды, циркулирующей через I и2 коллектора, кг/ц^{ - температура воды в баке-аккумуляторе в начале расчетного интервала временив , °С.

При Ч&пп</Ьх ^ = 0. А. при ^тИхь .

• (II)

Разность температур в баке-аккумуляторе в исходный "Ыс и последующий "Ьво момент времени определяется из выражения

Средняя температура воды в баке-аккумуляторе

(12)

■Ьзт ' (13)

Следовательно, рассчитав количество теплоты, поступившее в бак-аккумулятор за время дТГ , из выражения (ГО) мояно определить среднюю температуру воды в баке-аккумуляторе по (13), о учетом нагрузки системы теплоснабжения в конце расчетного интервала времени, -а затем повторить расчет для следующего интервала времени, считая конечные температуры предыдущего интервала времени"за начальные для последующего. При расчете нагрузки системы теплоснабжения учитывается эффективность промежуточного теплообменника Е . Учитывая тепловые потоки от коллектора солнечной энергии (З* , тепловые потери в аккумуляторе теплоты ЕКп и нагрузку системы теп-поснабяения можно подобрать мощность дополнительного источника теплоты Одиэ. Проведенные расчеты по разработанным программам на ЭВМ подтверждена результатами экспериментальных исследований гелиосистемы. , "

Разработана и осуществлена методика технико-экономической оцен-ш гелиосистем теплоснабязнип. с вакуумированными коллекторами сол-гечной энергии. Расчеты'показали, что капитальные затраты на гелио-зистемы с вакуумированными коллекторами солнечной энергий на 60% 5олыле по сравнению с затратами на гелиосистемы с плоскими коллекторами, а приведенные затраты по системам с вакуумированными кол-гекторами солнечной энергии на 65% ниже, чем по системам с плоскими шлленторами. •

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате проявленных теоретических и экспериментальных исследований разработана конструкция трубчатого коллектора солнечной энергии с вакуумной и воздушной изоляцией поглощающего элемента. Основные характеристики коллекторов: коэффициенты тепловых потерь - для вакуумной иаопяции 2,4...3,8 Вт/(м^.К), для воздушной изоляции - U-u= .5,0 Вт/(м2.к).

2. Проведаны теоретические исследования процессов теплообмена в трубчатой коллекторе солнечной энергии р'вакуумной изоляцией. Получены выраквния для определения температур поглощающего элемента и прозрачного покрытия коллектора ъ зависимости от поверхностной плотности потока солнечного .излучения, расхода теплоносителя

и степени черноты поглощающего аяеыенга, а также зависимость ко- . аффициашга тепловых потарь коллектора от температуры и степени черноты поглощающего элемента.

2. Выполнены вквперименгальшв исследования процессов теплообмена s трубчатом коллекторе солнечной энергии'с вакуумной и воздушной изоляцией.'.Получены значения коэффициента тепловых потерь от поглощающего элемента в окружающую среду при различном разрежении в оболочке коллектора, а также значения параметров, характеризующих степень вакуушравания оболочки коллектора, при которой . коэффициент теплоотдачи конвекцией в аакуумированном зазоре стремится к нули, а'коэффициент теплопроводности вакууиировакного зазора уменьшается пропорционально разрежению в оболочке коллектора. Получены значения, характеризующие толщину воздушного зазора между опоями прозрачного покрытия, при которых влиянием конвективного теплолереноса в воздушном зазоре на тепловые потери поглощающего элемента коллектора, в окружающую среду можно пренебречь.

В результате проведенных натурных экспериментальных исследований коллектора сопнечкой энергии с вакуумной и воздушной изоляцией получены характеристики! позволяющие определить характер зависимости (Т,"Ьт,"ЬоС., (Ей), F', U_L ) эффективности

'коллектора ¡9« 01 поверхностной плотн.ооти потока излучения I , температуры теппоноситепя^ггУ > окружающей среды "toc • пропуска-тельно-поглощательной способности коллектора CCQL ), коэффициента эффективности поглощающего элемента F и коэффициента тепловых потерь коялакгора LLl •

5. Разработана, базирующаяся на BGH 52-8S методика иниенерно-го расчета гелиосистем теплоснабжения с использованием коллектора солнечной энергии с вакуумной и воздушной изоляцией, позволяющая ' определить значения основных параметров гелиосистем, в том числе' изменение температуры воды в баке-аккумуляторе по часам суток в зависимости от поверхностной плотности теплового потока суимарно-

■ го солнечного излучения и расхода воды на горячее водоснабжение и отопление. Разработаны программы расчета гелиосистем теплоснабжения по разработанной методике на ЭВМ.

6. Разработана перспективная конструкция трубчатого коллектора солнечной энергии с газовой (COg) изоляцией поглощающего элемента, позволяющая на 10-15% уменьшить тепловые потери по сравнению с воздушной изоляцией поглощающего элемента коллектора.

7. Разработаны рекомендации по использованию трубчаФых коллекторов солнечной энергии с вакуумной и воздуоной изоляцией в .качестве второй.и третьей ступени комбинированного коллектора-солнечной энергии в гелиосистемах отопления и теплоснабжения технологических установок.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах: ,

I. Харченко'Н.В., Приймак A.B., йвачко Н,А. Гелиосистема воздушного отопления // Сб. Строительные материалы, изделия и санитарная техника.- Киев: Буд1вельн:ж, 1989; - fä II. - С. 66-63.' •

3. Худенко А.А.,Ивачко H.A. Повышение эффективности гелиосистем теплоснабжения // Тезисы докладов. Повышение энергетической эффективности систем теплоснабжения и вентиляции общественных зданий. - Челябинск: УрДНТП, 1988. - С.26-27.

3. Харченко Н.В*, Ивачко H.A., Приймак A.B. Уточненный метод представления данных по солнечной радиации для расчета гелиосис^ -тем теплоснабжения // Сб. Строительные материалы, изделия и санитарная техника. - Киев: БудЬальник, 1989. - !й 12'.- С.104-106.

4. Гламаздин П.М., Швачко H.A. Оценка влияния'климатических факторов на теплообмен аппаратов с атмосферный воздухом. - Тезисы докладов к зон. сем; // Пути повышения эффективности и надежности систем теплоснабжения и теплопотребления. Тез. докл. - Пенза: Приволжский ДНТП, 1Э89. - С.15-17.

5. Супрун A.B., Ивачко H.A.,. Стронский Л.Н., Дорошенко В.Н. рйспериментальное исследование вакуумированных трубчатых коллек-

торов солнечной энергии динамическим методом // Сб. Наука и техника в городском хозяйстве: - Киев: Буд!вельник, 1989, - Вып. 70.

- С.86-89.

6.' Ивачко H.A. Гелиосистема теплоснабжения с вакуумированныы коллектором солнечной энергии // Сб.: Строительные материалы, изделия и санитарная.техника. - Киев: Буд1вельник, 1990. - № 13.

- С. 78-80.

7. Худенко A.A.*, Гламаздин U.M., Швачко H.A. Разработка комбинированных систец теплоснабжения на,основе системного анализа //.Тезисы докладов И Всесоюзной конференции,- Аналитической аппаратуре и средствам вычислительной техники для охраны 01фуяающей среды в теплоэнергетике. - Киев: ИТТФ АН УССР, 1990. - С. 74-75.

8. A.c. I5S2627 СССР МНИ4 Р 24^-2/12. Фокусирующий коллектор солнечной энергии /Супрун A.B., Стронский Л.Н., Швачко H.A., Ми-шутин IhB. - Опубл. 7.05.90, Бюл. № 17.

9. Швачко H.A.. Экспериментальное исследование вакуумирован-ных коллекторов солнечной'энергии // Сб. ХУЛ научно-технической

' конференции молодых ученых и специалистов, - Киев: ИТТФ АН УССР, 1990. - С. 57-62.

10. Харченко Н.В., Швачко H.A. Экспериментальное исследование в акуумир о-в энного коллектора солнечной энергии для гелиосистем теплоснабжения // Гелиотехника. - Ташкент; ФАН, 1991. - ,№4.

- С. 64-70. ■•'...

11. Худенко A.A., Гламаздин П.М., Швачко Н-.А. Возмокности

' использования солнечной энергии в совнещенных системах приточной вентиляции и отопления // Сб. Проблемы энергосбережения. - Киев: Наукова думка, 1991. - № 7. - С. 95-97.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

"Ь - температура, °С; Т - суммарная интенсивность солнечного . излучения на плоскость коллектора, Вт/м^! С - теплоемкость, ДжДкг.К); (TCL) - параметр, учитывающий, пропускательно-поглоща-тельнтю способность коллектора? М - масса, кг; ГЛ.' - расход, кг/(м .с);' о(_ж - коэффициент теплоотдачи от поглощающего элемента к теплоносителю, .К); сЬ»лл - коэффициент теплоотдачи от остекления в окружающую среду, Bt/(i/.K); U-i - коэффициейт теплопередачи мёнду поглоцающим элементом и остеклением; А - пло-

v .

щадь поверхности, и2; Я! - время, с; С^ > Сд - постоянные интегрирования; - КПД коллектора,' V1' - 'коэффициент- эффективности поглощающего элемента; ^ - коэффициент отвода теплоты от коллектора; Р1 - параметр коллектора, разный отношению разности среднемассовой температуры теплоносителя в коллектора, и температуры окружающей среды к 2 , Кч^/Вт; Р - давление (разрешение), мм рт.ст.; Ни - полный коэффициент тепловых потерь коллектора, Вт/(ы^«К); £ - степень чернота; О. - количество теплоты, Дж; Ор - удельное количество теплоты, Дж/м2; 6г. - критерий 'расгоффа; Рг' - критерий Прандгля. -

ИНДЕКСЫ

п - поглощающий элемент; с - стеклянное покрытие; ос - окру-:ающая среда; ж - жидкость; т - каналы для теплоносителя; по -оглощающего элемента при^ = 0; * - холодная вода; гв - горная вода; £ - аккумулятор; т - средняя; I - начальная;' о -онечная; К - коллектор; V - нагрузка; тп - тепловые потери.