автореферат диссертации по энергетике, 05.14.08, диссертация на тему:Разработка воздушного солнечного коллектора с прозрачной тепловой изоляцией и оптимизация систем солнечного теплоснабжения

На правах рукописи

ТАКАЕВ Баатар Владимирович

РАЗРАБОТКА ВОЗДУШНОГО СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА С ПРОЗРАЧНОЙ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ И ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Специальность 05.14.08 - Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

Москва - 2003

Работа выполнена на кафедре Теоретических основ теплотехники Московского энергетического института (Технического университета)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Казанджан Борис Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор Сергиевский Эдуард Дмитриевич

кандидат технических наук,

старший научный сотрудник, Трушевский

Станислав Николаевич

Ведущая организация:

Лаборатория возобновляемых источников энергии МГУ, г. Москва

Защита состоится 19 декабря 2003 года в 15 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.157.03 при Московском энергетическом институте (Техническом университете) по адресу: 111250, г. Москва, Красноказарменная ул., д. 17, аудитория Г-200.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке МЭИ (ТУ).

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 111250, г. Москва, Красноказарменная ул., д. 14, Учёный совет МЭИ

(ТУ).

Автореферат разослан _октября 2003 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 212.157.03,

кандидат технических наук, доцент Бердник Е.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Среди возобновляемых источников энергии (ВИЭ) солнечная радиация по масштабам ресурсов, экологической чистоте и повсеместной распространенности является наиболее перспективным энергоресурсом для получения тепла, особенно в области небольших температур. Природно-климатические условия России, особенно юга страны, позволяют использовать энергию солнца для покрытия значительной доли потребностей в теплоте. На нужды теплоснабжения ежегодно расходуется до 25% всего добываемого топлива, из них около 22% приходится на долю децентрализованных источников. Так как коэффициент полезного действия (КПД) мелких котельных низок, то внедрение ВИЭ здесь особенно эффективно.

Общая направленность работ по созданию воздушных солнечных коллекторов (ВСК) состоит в нахождении путей уменьшения тепловых потерь в окружающую среду. В данной работе рассматривается вариант с использованием прозрачной тепловой изоляции (ПТИ) капиллярного типа, расположенной над абсорбером. Основной идеей, заложенной в конструкцию такого ВСК, является создание «абсолютной» тепловой изоляции со стороны прозрачного окна. Если принять, что обратное тепловое излучение от абсорбера полностью поглощается ячеистой структурой ПТИ, а затем отдается потоку теплоносителя при протекании через систему поперечных каналов ПТИ, то мы получаем эффективное устройство, в котором вся поступающая солнечная энергия передается теплоносителю и ничего не переизлучается наружу.

Целью диссертационной работы является исследование и создание ВСК с ПТИ капиллярного типа, рассмотрение практических вопросов применения данного коллектора и оптимизация систем солнечного теплоснабжения зданий.

Основные задачи исследования:

1. Исследовать гидродинамику коллектора с ПТИ сотового типа для определения оптимальной конструкции.

2. Разработать конструкторскую документацию и изготовить опытный образец

ВСК для проведения экспериментальных исс

3. Провести натурные испытания созданного коллектора в различных режимах работы и переменных климатических условиях.

4. Провести сравнительный анализ полученных результатов с существующими стандартами и современными коллекторными системами.

5. Выбрать схему солнечного теплоснабжения на базе разработанного ВСК и провести оптимизацию основных параметров системы.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались: современные методы математического и физического моделирования, численные методы (метод Рунге - Кутта с адаптирующимся шагом, метод блочной прогонки), методы испытаний солнечных коллекторов, /-метод для расчета солнечных систем, метод приведенных годовых затрат для технико-экономического анализа.

Научная новизна работы:

1. Создана и реализована математическая модель гидродинамики ВСК как системы, состоящей из параллельных каналов, связанных структурой поперечных каналов ПТИ, через которые осуществляется переток воздуха.

2. Предложена методика определения тепловых характеристик коллекторов в переменных режимах работы и проведены испытания ВСК нового типа.

3. Разработан метод графического представления тепловых характеристик, основанный на экспериментальных номограммах, который облегчает моделирование и проектирование солнечных систем в переменных условиях.

4. Обоснованы рекомендации по проектированию систем солнечного теплоснабжения и оптимизации основных параметров.

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждена экспериментальными исследованиями на созданном образце коллектора с ПТИ.

Практическая ценность работы. Технико-экономический анализ показал, что разработанный ВСК может тиражироваться на профильных предприятиях России и реализовываться как коммерческий продукт. Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований

могут быть использованы при создании новых систем с ПТИ. Предложенная методика представления тепловых характеристик коллекторов может быть полезна при моделировании различных режимов работы в переменных условиях и определении необходимых недостающих параметров установки. Обработанные климатические данные, программные средства для определения тепловых нагрузок и методика оптимизации солнечных систем также могут использоваться проектировщиками.

Имеются акты о внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс и НИР кафедры ТОТ МЭИ (ТУ). Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель гидродинамики ВСК с ПТИ капиллярного типа.

2. Рекомендации по конструктивному исполнению коллекторных систем с ПТИ и определению оптимального варианта с точки зрения гидравлики.

3. Сравнительный анализ результатов экспериментальных исследований и выводы по практическому применению разработанного ВСК.

4. Метод представления тепловых характеристик коллекторов с помощью экспериментальных номограмм.

5. Метод оптимизации основных параметров системы солнечного отопления и горячего водоснабжения зданий коттеджного типа.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: VII и VIII Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов (Москва, МЭИ, 2001 и 2002 гг.), Первой Всероссийской школе-семинаре молодых ученых и специалистов «Энергосбережение - теория и практика» (Москва, МЭИ, 2002 г.), Электронной конференции по подпрограмме "Топливо и энергетика" научно-технической программы Минобразования РФ "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники" (Москва, МЭИ, 2002 г.).

Публикации. Материалы диссертационной работы отражены в 7 печатных работах, среди которых 3 тезиса, 2 текста докладов на международных конференциях и 2 статьи в научных журналах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 136 страницах машинописного текста, иллюстрированных 44 рисунками и 28 таблицами, и снабжена 6 приложениями; список литературы включает 102 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертации, научная новизна, практическая ценность. Обозначены проблемы, рассматриваемые в работе.

Глава 1 посвящена анализу существующих ВСК, методов расчета и испытаний систем преобразования солнечной энергии, и она, по сути, представляет собой обзор и анализ литературных источников по теме работы.

Рассмотрены основные типы ВСК. Во всех конструкциях наибольшие тепловые потери в окружающую среду происходят излучением и естественной конвекцией через прозрачное окно. В данной работе для уменьшения этих теплопотерь предлагается использовать ПТИ, расположенную над абсорбером (рис. 1). ПТИ представляет собой сотовую структуру из материала прозрачного в видимой области спектра и имеющего низкий коэффициент пропускания в инфракрасной.

Исследованы различные типы ПТИ, используемые при создании энергоэффективных зданий, и для дальнейшего анализа выбрана воздухопроницаемая сотовая структура из поликарбоната.

В Главе 2 исследуется математическая модель гидродинамики ВСК с ПТИ капиллярного типа, представленная на рис. 1.

Солнечное излучение, пройдя через наружное стеклянное покрытие 2 и ПТИ 3, поглощается абсорбером 1. Для уменьшения тепловых потерь с тыльной стороны абсорбера расположена изоляция 4. Обратное тепловое излучение абсорбера поглощается ячеистой структурой ПТИ 3 и передается потоку теплоносителя сначала в холодном канале и, в основном, при протекании через поперечные каналы ПТИ. Окончательный нагрев воздуха происходит при омывании поглощающей пластины в горячем канале.

Рис. 1. Схема воздушного солнечного коллектора с ПТИ: дс - толщина холодного канала: Sh - толщина горячего канала; 11т - длина поперечных каналов (высота прозрачной тепловой изоляции); / - длина коллектора (длина каналов).

Течение в горячем и холодном каналах моделируется в рамках гидродинамики одномерного течения в канале с переменным расходом. Течение в поперечных каналах ПТИ представлено в форме зависимости расхода от локального перепада давления. Во всех случаях предусмотрена диагностика ламинарно-турбулентных переходов, поскольку течение происходит при существенно переменном расходе.

Математическое описание получающейся сопряженной задачи задается системой из четырех обыкновенных дифференциальных уравнений, записанных в безразмерном виде (мнемонические индексы «с» и «й» (cold, hot) идентифицируют холодный и горячий каналы):

ЭХ '&//) 2 К п) (1)

dWc ^ JFC

dX (,5C/1) (2)

дХ h{8hH) 2 {deih //) (3)

dWh= JFh

dX {5 J I) (4)

где Х- безразмерная продольная ось координат; Р - безразмерное давление; Ж - безразмерное среднее значение скорости; ЛР - безразмерная плотность поперечного потока; у - характерный коэффициент течения; £ - коэффициент гидравлического сопротивления; ёеч - эквивалентный диаметр; в качестве масштабов приняты длина каналов / и скорость на выходе из горячего канала.

Локальная плотность поперечного потока (массовая скорость) для

связанных каналов одинакова по величине, но противоположна по знаку: = - (5)

Вследствие нелинейности системы дифференциальных уравнений (1) - (4) необходимо прибегнуть к численным методам интегрирования с постановкой граничных условий. Для данной схемы ВСК (рис. 1) можно задать: давление на входе в холодный канал, положив его равным фиксированному нулевому значению, Рс,ь=0; скорость на входе в холодный канал tfc.ii скорость на входе в горячий канал ШЫг 0; скорость на выходе из холодного канала РГС,Я = 0.

Так как граничные условия ставятся на концах отрезка интегрирования, то необходимо решать краевую, так называемую двухточечную задачу. Для этого была создана программа в среде МаШСАО с использованием стандартной функции бЬуэ!, посредством которой определяется недостающее условие в начальной точке (давление на входе в горячий канал Ры). Полученная начальная задача окончательно решается численным методом Рунге - Кутта с адаптирующимся шагом.

Основной идеей было создание «абсолютной» тепловой изоляции со стороны прозрачного окна. Реализация этой идеи зависит от гидравлики системы, т.е. необходимо обеспечить равномерный по длине коллектора поперечный переток теплоносителя. Было проведено математическое моделирование ВСК с геометрическими размерами, близкими к реально возможным, которое продемонстрировало возникновение неочевидных гидравлических режимов с ухудшенной вентиляцией поперечных каналов в рассматриваемой конструкции. В качестве примера на рис. 2 приведен характерный результат.

т

' 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 X

'0 0.2 0.4 0.6 0.8 X

Рис. 2. Неравномерное распределение поперечного потока по длине коллектора

В данном варианте искомая функция сильно изменяется на конце отрезка и возникает зависимость решения от начальных данных, т.е. численная неустойчивость. Поэтому в дальнейшем использовалась численная процедура на основе метода блочной прогонки, реализованная в Visual Basic - программе.

На основании моделирования различных вариантов конструктивного исполнения ВСК окончательно была разработана оптимальная с точки зрения гидравлики конструкция в виде трехходовой схемы, представленной на рис. 3.

Воздух, нагнетаемый вентилятором 1, поступает во входной короб 2, который крепится на торцевой поверхности корпуса коллектора 10. Из короба воздух поступает в пространство между наружным стеклом 6 и ПТИ 7. Пройдя сквозь капилляры изоляции, воздух попадает в пространство между ПТИ и абсорбером 9 и омывает его с наружной стороны. Далее воздух делает поворот на 180° и поступает в пространство между абсорбером и задней стенкой корпуса и выходит из коллектора в выходной короб 5. Наружное стекло крепится с помощью крышки корпуса 4 и защелок в виде металлических скоб 3. Под нижней частью корпуса коллектора расположена тепловая изоляция 11.

10 11 / /

а

Ш

E2Z2ZZ2ZZ222ZZ2

Рис. 3. Схема трехходового ВСК с ПТИ капиллярного типа

В описанной конструкции общая площадь теплообмена воздушного потока с поверхностями, нагретыми за счет солнечной энергии, включает в себя наружное стекло, стенки капилляров ПТИ, наружную и внутреннюю поверхности абсорбера и заднюю стенку корпуса, которая нагревается за счет излучения с внутренней поверхности абсорбера.

Полученная конструкция ВСК с ПТИ (рис. 3) реализуется практически в Главе 3 в виде демонстрационного образца и опытной установки, включающей необходимые приборы и средства измерений.

Первоначально был проведен ряд экспериментов по определению эффективности использования в ВСК прозрачной изоляции. Для этого провели испытания в идентичных условиях разработанного коллектора и классической схемы воздухонагревателя без ПТИ, которые показали, что ПТИ позволяет повысить КПД в среднем до 20 %, а нагрев теплоносителя - до 15 °С. Другим практическим выводом следует факт небольшого отличия КПД сравниваемых вариантов при низких расходах воздуха, который недостаточен для снятия с ПТИ обратного теплового излучения и конвективных теплопотерь. Но следует отметить, что такие низкие расходы нехарактерны для ВСК.

Дальнейшие экспериментальные исследования проводились в различных климатических и режимных условиях. Все полученные результаты были распределены по трем уровням в зависимости от прихода суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность и обобщены на рис. 4 и 5.

Из полученных данных видно, что КПД разработанного ВСК имеет стабильно высокие значения в широком диапазоне напоров, не сильно зависящие от плотности солнечного излучения (рис. 4). Причем данная схема > особенно эффективна при низких значениях радиации, когда работа обычных

' воздухонагревателей может быть экономически нецелесообразной.

^ Что касается нагрева воздуха, то этот параметр в большей степени зависит

от мощности солнечной радиации, особенно в области низких расходов (рис. 5). Полученный максимальный нагрев равен Л/ = 43 °С, что соответствует температуре на выходе из коллектора ¡еь1Х = 70 °С. Средний уровень получаемых температур находится в пределах 50 °С, что вполне достаточно для воздушных систем теплоснабжения зданий. Следует отметить малую площадь опытного образца коллектора Ас = 0,952 м2, тогда как стандартные воздушные системы выпускаются размерами Ас= 2 - 4 м2 и более.

Помимо определения основных тепловых характеристик одной из задач экспериментов являлось изучение процессов внутри коллектора. Для этого

I

проводились измерения температур и скоростей в верхнем горячем канале в * различных сечениях по длине, анализ которых подтверждает равномерность

[ перетекания воздуха через структуру ПТИ почти во всем диапазоне рабочих

^ режимов и хорошее совпадение с результатами математического

моделирования, проведенного в предыдущей главе. . Согласно общепринятым стандартам и нормативам для сравнения

различных типов коллекторов результаты испытаний принято представлять в виде температурной зависимости КПД. На практике обычно такие зависимости приводят для определенного расхода, но в данной работе с целью унификации использования ВСК изучались переменные режимы работы, соответственно был построен ряд графиков для различных расходов воздуха через систему.

08 07

§■ 06 I

03

I 0,5

' ' о

3 0,4

15 <•

н = 600-700 Вт/м2

н = 700-800 Вт/м2

н = 800-900 Вт/м2

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-, Объемный расход воздуха V, мЗ/ч

■ Рис. 4. Зависимость КПД коллектора от расхода теплоносителя при разных , , , приходах солнечной радиации

•Рис. 5. Зависимость нагрева теплоносителя от расхода при разных приходах

солнечной радиации

Для дальнейшего рассмотрения отобраны зависимости с расходами от 84,5 до 140 м3/ч, с которыми обычно работают солнечные воздухонагреватели (рис. *

6). На рис. 6 представлены также графики для различных видов ВСК, а именно: коллектор с двойным остеклением (2 стекла), коллектор с селективной поверхностью (селективный), коллекторы ОАО «Ковровский механический завод» с абсорбером из стали и латуни (КМЗ (сталь) и КМЗ (латунь) соответственно). Приведен также ГОСТ на производство солнечных коллекторов « (ГОСТ 28310-89). Сравнительный анализ показывает, что разработанный в

! данной работе ВСК с ПТИ превосходит современные аналоги и удовлетворяет

* существующим стандартам.

1

0,9

о

О 0,01 0.02 0,03 0.04 0,05 0,0В 0,07 0,08 0,09 0,1

Приведенная температура, (К м2)/Вт

Рис. 6. Сравнение полученных температурных зависимостей КПД с различными типами коллекторов

Основным недостатком используемого метода представления тепловых характеристик на основе приведенных температур является сложность моделирования установки и определения основных параметров при переменных режимах, так как эти зависимости строятся при определенном расходе теплоносителя. Поэтому предлагается новый графический метод представления данных, основанный на экспериментальных номограммах.

Метод построения этих номограмм основан на том, что КПД может быть определен по двум, напрямую несвязанным, зависимостям:

С-с?-Тю)

А-Н,

(6)

1 ' 1 =

М> (7)

где С - массовый расход теплоносителя; ср - удельная теплоемкость; Твх, Твых, Т7, Т0 *- входная, выходная, средняя теплоносителя и температура окружающей среды; Ас - площадь коллектора; Я, - приход суммарной солнечной радиации на поверхность коллектора; г\0 - ошический КПД; ¥'- эффективность поглощающей поверхности; V - полный коэффициент тепловых потерь.

Если теперь принять два параметра приведенной температуры:

У _ (^«ЫХ _Т0 }

щ (8)

• - у -т0)+{т„-та)

2 •#, ()

то зависимости (6) и (7) могут быть записаны для определенного значения расхода теплоносителя в линейном виде, так как остальные параметры принимаются константами: 2 -С -с

77=-(Ю)

Ас

7/ = Г{т1в-и-У] (11)

Построение экспериментальных зависимостей КПД от приведенных температурки У по уравнениям (10) и (11) обобщено на рис. 7. Графическое представление характеристик с помощью номограмм дает возможность оценить тепловую эффективность при переменных режимах и климатических условиях.

Для наглядности можно рассмотреть следующий пример. Заданы: Н,- 700 Вт/м2, Тех - 25 °С и Т0 = 20 °С. Необходимо определить расход, при котором будет получена температура на выходе Теых = 50 °С. Для решения этой задачи первоначально вычисляем приведенные температуры по уравнениям (8) и (9):

«г

О 0.005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05

Приведенная температура Х.У, (К.м2)/Вт Рис. 7. Экспериментальная номограмма для определения тепловых характеристик в различных условиях

Х= 0,0177 (К-м2)/Вт, Y= 0,025 (К-м2)/Вт. Откладываем по номограмме (рис. 7) эти значения и путем сопоставления графиков rj = i (X) >/ = f (У) находим точки с одинаковыми КПД и расходами. Ответ: V= 59,8 м3/ч, rj = 67,5 %.

Автор работы предлагает представлять тепловые характеристики коллекторов на основе подобных номограмм, что окажет несомненную помощь при проектировании и моделировании солнечных систем.

Глава 4 посвящена практическим аспектам применения разработанного ВСЖ в системах солнечного теплоснабжения зданий. ■

-В качестве месторасположения рассчитываемых систем в данной работе рассматривается территория Республики Калмыкия, которая является одним из наиболее благоприятных регионов РФ с этой точки зрения. Первоначально был проведен анализ климатических данных и различных вариантов ориентации солнечных коллекторов: поверхность, следящая за солнцем, ориентированные на юг и наклонённые под углом, оптимальным для каждого месяца и закреплённые неподвижно под углом, равном широте местности. Так как основное отличие прихода суммарной радиации в рассматриваемых вариантах наблюдается в основном в летний период, когда тепловая нагрузка зданий минимальна, то принимается вариант неподвижного наклона солнечных систем под углом равном широте местности.

В качестве исследуемого объекта теплоснабжения определен стандартный одноэтажный 4-х квартирный жилой дом блочного типа. Был выполнен тепловой расчет по российским СНиП, для чего была создана одноименная программа в интегрированной среде Excel, и моделирование тепловой нагрузки *

с помощью немецкой программы Gombis/Praxoges. Сравнительный анализ полученных результатов показал возможность применения в российских условиях, и преимущества инструмента Gombis/Praxoges: определение отопительной нагрузки по часовым параметрам «типичного» года, а не по расчетным значениям; учет солнечной радиации в зависимости от географических и климатических условий; определение продолжительности отопительного периода по необходимости, а не по числу дней со

среднесуточной температурой +8 °С и ниже; учет внутренней теплоемкости здания, соответствующей инерционности, увеличения теилопотерь в местах *

соединения ограждающих конструкций и т.д.

Затем были рассмотрены схемы солнечного отопления и горячего водоснабжения зданий коттеджного типа, методы аккумулирования тепловой энергии, рекомендации по проектированию и принципы управления такими системами; выбран окончательный вариант системы солнечного теплоснабжения заданного дома. Проведен анализ методов оптимизации основных параметров солнечных систем и оценки экономической эффективности применения солнечной энергии.

При проектировании систем солнечного теплоснабжения необходимо исходить из того, что целесообразно покрывать за счет солнечной энергии лишь определенную долю /год годовой тепловой нагрузки рассматриваемого здания, а остальную ее часть, должен обеспечивать дополнительный источник энергии. Действительно, как показывает рис. 8 с увеличением площади коллекторов Ас темп роста годового коэффициента замещениязамедляется и дорогостоящее солнечное оборудование простаивает больший период времени.

Так как /-метод не позволяет сделать однозначный вывод об оптимальной площади солнечных коллекторов, то был проведен технико-экономический анализ по методу приведенных годовых затрат. Для территории Калмыкии характерно два основных вида отопления индивидуальных домов (при отсутствии централизованного отопления и газоснабжения): с помощью электрических нагревателей и на основе сжигания топлива (как правило, каменного угля), поэтому используются аналогичные виды дополнительных источников энергии (рис. 9). Представленные графики наглядно демонстрируют экономическую эффективность использования солнечной энергии для теплоснабжения зданий в условиях Калмыкии. С экономической точки зрения оптимальная площадь солнечных коллекторов лежит в пределах Ас =~ 30-40 м2 при коэффициенте замещения равном= 0,2-0,25.

Приложения содержат не вошедшие в основную часть чертежи и рисунки.

11 Рис. 8. Зависимость коэффициента замещения от площади коллекторов

Рис. 9. Экономический эффект системы солнечного теплоснабжения для различных видов дублирующего источника

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана математическая модель гидродинамики ВСК как системы, состоящей из параллельных каналов, связанных структурой поперечных каналов ПТИ, через которые осуществляется переток теплоносителя.

2. Создана соответствующая компьютерная программа для моделирования конструктивных и режимных параметров ВСК, которая позволила оптимизировать конструкцию с точки зрения гидравлики.

3. Изготовлен демонстрационный образец ВСК и экспериментальная установка, включающая необходимые приборы и средства измерений.

4. Проведены испытания в натурных условиях при переменных расходных и климатических режимах, которые наглядно продемонстрировали эффективность применения ПТИ в воздушных солнечных системах.

5. Выявлен выгодный с практической точки зрения характер зависимостей КПД от режимных и климатических параметров, заключающийся в слабом влиянии этих величин в широком диапазоне работы.

6. Сравнительный анализ показал, что разработанный ВСК превосходит существующие коллекторные системы и удовлетворяет стандартам.

7. Предложен метод графического представления тепловых характеристик коллекторов, основанный на экспериментальных номограммах, который облегчает определение недостающих параметров, моделирование и проектирование солнечных систем в переменных режимах работы.

8. Проведен сбор и анализ климатических данных и подготовлены параметры «типичного» года для расчета систем солнечного теплоснабжения.

9. Выполнен тепловой расчет по СНиП малоэтажного жилого дома с помощью созданной программы и моделирование тепловой нагрузки с использованием программы СотЫ5/Ргахо§ез; сравнительный анализ подтвердил возможность применения и преимущества данного инструмента.

Ю.Проведена оптимизация системы теплоснабжения здания на базе созданного ВСК и ряд вариантных расчетов, которые продемонстрировали перспективы использования в жилищном секторе.

20 » 15 4 8 ?

Список публикаций по теме диссертации

1. Такаев Б.В. Моделирование тепловой нагрузки зданий и сооружений различного назначения. // 7-я междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. - М.: МЭИ, 2001. - Т. 3. - С. 138-139.

2. Казанджан Б.И., Солодов А.П., Такаев Б.В. Воздушный солнечный коллектор с прозрачной тепловой изоляцией капиллярного типа // Вестник МЭИ. - М.: 2002. - № 3. - С. 49-55. ;

3. Такаев Б.В. Разработка и исследование солнечных систем с прозрачной тепловой изоляцией капиллярного типа для нужд теплоснабжения. // 8-я междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. - М.: МЭИ, 2002. - Т. 3. - С. 318-319.

4. Юнгханс Д., Такаев Б.В. Экономическая эффективность и возможность применения миниТЭЦ в жилищно-коммунальном хозяйстве // Вестник

МЭИ.-М.: 2002.-№5.-С.40-47. \

5. Юнгханс Д., Такаев Б.В., Казанджан Б.И. Анализ эффективности энергосберегающих мероприятий в жилищном секторе Российской Федерации // 1-я Всероссийская школа-семинар молодых ученых и специалистов: Сб. науч. тр. - М.: МЭИ, 2002. - С. 103-107. I

6. Такаев Б.В., Казанджан Б.И., Солодов А.П. Воздушный солнечный коллектор с прозрачной тепловой изоляцией капиллярного типа // 1-я Всероссийская школа-семинар молодых ученых и специалистов: Сб. науч. тр. - М.: МЭИ, 2002. - С. 256-261.

7. Казанджан Б.И., Такаев Б.В. Разработка и исследование солнечных систем с прозрачной тепловой изоляцией капиллярного типа для нужд теплоснабжения // Электрон, конф. по подпрограмме «Топливо и / энергетика»: Тез. докл. - М.: МЭИ, 2002. - С. 150-151. '

[

! *

I

I / (

Печ. л. 1,25 Тираж 100 Заказ п %

Типография МЭИ (ТУ), Красноказарменная ул., д. 13

Условные обозначения •

Введение

•#. Глава 1. Анализ существующих коллекторов и методов расчета энергетических характеристик

1.1. Основные типы воздушных солнечных коллекторов

1.2. Характеристики и примеры использования прозрачной тепловой изоляции

1.3. Определение тепловых характеристик солнечных коллекторов

1.4. Методы расчета систем солнечного теплоснабжения

1.5. Выводы

Глава 2. Исследование гидродинамики воздушного коллектора с прозрачной изоляцией капиллярного типа

2.1. Постановка задачи

2.2. Гидродинамика течения в канале с переменным расходом

2.3. Гидравлика каналов прозрачной изоляции

2.4. Коэффициент гидравлического сопротивления

2.5. Разработка компьютерной модели

2.6. Моделирование различных вариантов и оптимизация конструкции

2.7. Выводы

Глава 3. Экспериментальное определение тепловых характеристик солнечного коллектора с прозрачной тепловой изоляцией

3.1. Создание экспериментальной установки

3.2. Методика проведения измерений и оценка погрешностей

3.2.1. Краткое описание измерительных приборов

3.2.2. Определение суммарной радиации, приходящей на наклонную поверхность

3.2.3. Распределения полей скоростей и температур

3.2.4. Определение тепловых характеристик

3.2.5. Описание процессов измерения и обработки данных

3.3. Анализ полученных результатов

3.3.1. Сравнение эффективности использования прозрачной изоляции

3.3.2. Обобщенные результаты испытаний

3.3.3. Приведение тепловых характеристик к нормативным зависимостям

3.3.4. Построение экспериментальных номограмм

3.4. Выводы

Глава 4. Оптимизация систем солнечного теплоснабжения домов коттеджного типа

4.1. Актуальность проблемы и постановка задачи

4.2. Оценка гелиопотенциала Республики Калмыкия

4.2.1. Природные и климатические условия

4.2.2. Продолжительность солнечного сияния

4.2.3. Солнечная радиация

4.2.4. Районирование территории Калмыкии по природным гелиоресурсам

4.2.5. Оценка гелиоресурсов, принципиально доступных для технического использования

4.3. Моделирование тепловой нагрузки здания

4.3.1. Представление исследуемого объекта

4.3.2. Тепловой расчет здания по СНиП

4.3.3. Моделирование тепловой нагрузки с применением программы Gombis/Praxoges

4.3.4. Сравнительный анализ

4.4. Системы солнечного теплоснабжения

4.4.1. Принципиальные схемы воздушных систем

4.4.2. Аккумулирование энергии

4.5. Оптимизация систем солнечного теплоснабжения здания

4.5.1. Оптимизация основных параметров

4.5.2. Технико-экономический анализ

4.5.3. Результаты оптимизации заданного объекта

4.6. Выводы

В последнее десятилетие во многих странах проявляется все большая озабоченность в связи с ухудшением экологической обстановки в мире, вызванным увеличивающимся количеством сжигаемого ископаемого топлива и, как следствие, ростом концентрации парниковых газов в атмосфере. Статистика, накопленная за последние 30 лет, показывает четкую зависимость роста концентрации СО2 в атмосфере и средней температуры на Земле с ростом количества сжигаемого топлива. Пока речь идет о повышении средней температуры на десятые доли градуса, но и этого оказывается достаточным для нарушения сложившегося равновесия в атмосферных процессах, сопровождающегося природными катаклизмами с большими, в конечном счете, материальными потерями. Рис. В.1 наглядно демонстрирует эту зависимость [1].

Сжигаемые ископаемые топлива, млн. т.ул 8,000

7,600

7,200

6,800

6,400

6,000

5,600

5,200

4,800

Глобальная температура, С

Ущерб, млрд. S 100

80

60

40

20

Рис.

19Э0 1990

B.I. Влияние количества сжигаемого топлива на мировое сообщество

Международное энергетическое агентство и Мировой Энергетический Совет предсказывают 40%-ное увеличение потребления энергии в мире к 2010 году и 400%-ное к 2050 году, что приведет к дальнейшему изменению климата

2]. Одним из путей сдерживания этой угрозы является более широкое использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Внимание, которое уделяется в настоящее время развитию ВИЭ и достигнутые успехи дают основания надеяться, что оптимистические сценарии дальнейшего развития топливно-энергетического комплекса на нашей планете, один из которых показан на рис. В.2 [3], могут быть осуществлены на практике.

10|КДж

1500

1000 новая неизвестная геотермальная и океанская

S00 солнечная новая биомасса ветровая гидро традиционная биомасса атомная природный газ нефть уголь

1920

1940

1 960

1980

7000

2010

2040

2040

Рис. В.2. Прогноз мирового потребления энергии

Среди ВИЭ солнечная радиация по масштабам ресурсов, экологической чистоте и повсеместной распространенности является наиболее перспективным энергоресурсом для получения тепла и холода, особенно в области небольших температур [4]. Природно-климатические условия России, особенно юга страны, где бывает до 300 солнечных дней в году, позволяют использовать энергию солнца для покрытия значительной доли потребностей в теплоте [5]. На нужды теплоснабжения ежегодно расходуется до 25 % всего добываемого топлива, из них около 22 % приходится на долю децентрализованных источников теплоты [6]. Так как коэффициент полезного использования топлива в мелких котельных и у децентрализованных потребителей низок, то внедрение нетрадиционных источников энергии здесь особенно эффективно.

Одним из первых решений, принимаемых при выборе системы солнечного энергоснабжения, является выбор типа рабочего тела для переноса тепловой энергии. В качестве теплоносителей могут рассматриваться жидкости и газы. В настоящее время преобладают жидкие теплоносители: вода, антифриз, водные растворы этилен- и пропиленгликоля, масло. Единственным газом, получившим распространение в качестве теплоносителя, является воздух.

При выборе теплоносителя необходимо рассматривать совокупность различных факторов. Причинами сложностей с жидкостными системами являются:

• проблемы возможного замерзания жидкости в коллекторе;

• необходимость учитывать расширение жидкости при ее нагреве в системе, включая возможность мгновенного перехода жидкости в газообразное состояние;

• возможность протечки системы;

• коррозия металлических водопроводных труб.

Поэтому с экономической точки зрения солнечные воздухонагреватели обладают некоторыми существенными преимуществами:

• практически отсутствуют проблемы с коррозией, что позволяет применять более дешевые конструкционные материалы и ведет к уменьшению стоимости коллекторов;

• воздух не замерзает, что позволяет использовать его в открытой и закрытой системе без дополнительного обслуживания;

• последствия от утечки воздуха менее значительные, т.е. существует возможность сэкономить на монтаже и обслуживании;

• меньшее количество входящих в комплект оборудования элементов (запорные вентили, вытяжки, расширительные камеры и т.д.);

• воздушные коллекторы более легкие, что позволяет интегрировать их в существующие конструкции с удобными архитектурными решениями;

• никакой опасности контакта с вредными и токсичными жидкостями, которые часто используются в жидкостных системах.

Основными же недостатками воздуха в качестве теплоносителя являются его низкая удельная теплоемкость, теплопроводность и плотность. Из этого следует, что для отвода одного и того же количества тепла необходимо предусматривать воздуховоды большего сечения или обеспечивать высокие скорости воздуха в сочетании с мощными вентиляторами. Это приводит к увеличению первоначальных и эксплуатационных расходов. Все вышесказанное обобщено в таблице В. 1 [7].

Таблица В.1

Сравнение воздушных и водяных систем

Фактор Воздушные системы Водяные системы

Возможность коррозии Потенциально низкая вероятность Потенциально высокая вероятность

Влияние утечек Незначительное, если они малы Значительный ущерб для системы

Проблемы, связанные с фазовыми переход ами теплоносителя (замерзание, вскипание) Отсутствуют Потенциально высокая вероятность; необходимы системы защиты

Трубопроводы, каналы Необходимы воздуховоды большего сечения (более высокая стоимость) Трубы с относительно небольшими сечениями (более низкая стоимость)

Затраты на насос (вентилятор) Сравнительно высокие Сравнительно низкие

Емкость бака-аккумулятора Больше, чем у водяных систем Меньше, чем у воздушных систем

Вес коллектора Относительно легкая конструкция Относительно тяжелая конструкция

Изготовление и монтаж Не требует высокой точности Требуется высокая точность (герметичность)

Если проанализировать совокупность всех факторов, то коллекторы воздушного типа обычно дешевле идентичных жидкостных, но в целом имеют более низкий температурный уровень теплоносителя и КПД (см. рис. 1.9). Однако область применения воздушных коллекторов (благодаря температурной стратификации в аккумуляторах или благодаря тому, что воздух забирается снаружи или из жилых помещений) размещается в районе низких значений приведенной температуры и высоких КПД (рис. 1.9), в то время как водяные коллекторы приходится применять при более высоких значениях приведенной температуры и, следовательно, при более низких значениях КПД [8].

Общая направленность работ по созданию воздушных солнечных коллекторов состоит в нахождении путей уменьшения тепловых потерь в окружающую среду, интенсификации теплообмена на абсорбере и уменьшении затрат на прокачку воздуха через коллектор. В данной работе для достижения этих целей рассматривается вариант с использованием прозрачной тепловой изоляцией капиллярного типа, расположенной над абсорбером. Основной идеей, заложенной в конструкцию такого солнечного коллектора, является создание «абсолютной» тепловой изоляции со стороны прозрачного окна. Если принять, что обратное тепловое излучение от нагревательной пластины полностью поглощается ячеистой структурой прозрачной изоляции, а затем отдается потоку теплоносителя при протекании через систему поперечных каналов прозрачной изоляции, то мы действительно получаем эффективное устройство, в котором вся поступающая солнечная энергия передается теплоносителю и ничего не переизлучается наружу. Целью диссертационной работы является исследование и создание воздушного солнечного коллектора с прозрачной тепловой изоляцией капиллярного типа, рассмотрение практических вопросов применения данного коллектора и оптимизация систем солнечного отопления и горячего водоснабжения зданий.

Для достижения этой цели в работе поставлены следующие задачи: 1. Исследовать гидродинамику воздушного солнечного коллектора с сотовой прозрачной изоляцией для определения оптимальной конструкции.

2. Разработать конструкторскую документацию и изготовить демонстрационный образец коллектора для проведения экспериментальных исследований.

3. Провести натурные испытания созданного коллектора в различных режимах работы и переменных климатических условиях.

4. Сравнить полученные результаты с существующими стандартами и современными коллекторными системами.

5. Выбрать схему солнечного теплоснабжения здания на базе разработанного коллектора и провести оптимизацию основных параметров системы. Научная новизна работы:

1. Создана и реализована математическая модель гидродинамики воздушного коллектора как системы, состоящей из параллельных каналов, связанных структурой поперечных каналов прозрачной изоляции, через которые осуществляется переток теплоносителя.

2. Предложена методика определения тепловых характеристик в переменных условиях и проведены комплексные испытания воздушного солнечного коллектора нового типа.

3. Разработан метод графического представления тепловых характеристик, основанный на экспериментальных номограммах, который облегчает моделирование и проектирование солнечных систем в переменных режимах работы.

4. Обоснованы рекомендации по проектированию систем солнечного теплоснабжения и оптимизации основных параметров. Практическая ценность: Технико-экономический анализ показал, что разработанный воздушный солнечный коллектор может тиражироваться на профильных предприятиях России и реализовываться как коммерческий продукт. Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы при создании новых систем с прозрачной тепловой изоляцией.

Предложенная методика представления тепловых характеристик коллекторов может быть полезна при моделировании различных режимов работы в переменных условиях и определении необходимых недостающих параметров установки. Обработанные климатические данные, программные средства для определения тепловых нагрузок и методика оптимизации солнечных систем также могут использоваться проектировщиками. Положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель гидродинамики воздушного солнечного коллектора с прозрачной тепловой изоляцией капиллярного типа.

2. Рекомендации по конструктивному исполнению коллекторных систем с сотовой прозрачной изоляцией и оптимизации с точки зрения гидравлики.

3. Сравнительный анализ результатов экспериментальных исследований и выводы по практическому применению разработанного коллектора.

4. Метод представления тепловых характеристик с помощью экспериментальных номограмм для определения недостающих параметров и проектирования солнечных систем.

5. Метод оптимизации основных параметров системы солнечного отопления и горячего водоснабжения зданий коттеджного типа.

Апробация работы: По материалам диссертации было сделано 5 докладов на научно-технических конференциях и научных школах, опубликовано 3 тезиса докладов, 2 текста докладов и 2 статьи в научных журналах (всего 7 научных трудов [96-102]).

Структура диссертационной работы: Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 136 страницах машинописного текста, иллюстрированных 44 рисунками и 28 таблицами, и снабжена 6 приложениями; список литературы включает 102 наименования.

4.6. Выводы

Представлены результаты климатологического обобщения многолетних наблюдений за солнечной радиацией и продолжительностью солнечного сияния на территории Республики Калмыкия, которые показали, что она относится к наиболее благоприятным регионам Российской Федерации для широкого применения солнечных систем.

Комплексный анализ радиационных и метеорологических характеристик климата позволил выделить на территории Калмыкии три района несколько различающиеся между собой по потенциалу гелиоресурсов. Кроме того, проведен анализ различных вариантов ориентации солнечных коллекторов и для дальнейшего рассмотрения выбран предпочтительный с точки зрения использования в системах солнечного теплоснабжения.

Выполнен стандартный тепловой расчет здания коттеджного типа по российским СНиП, для чего была создана одноименная программа в интегрированной среде Excel, позволяющая рассчитывать тепловую нагрузку небольших жилых объектов.

Подробно рассмотрены математические и физические модели немецкой компьютерной программы Gombis/Praxoges, методика определения тепловых потерь, поступлений и отопительной нагрузки зданий, и проведено комплексное моделирование тепловой нагрузки заданного объекта с учетом всех влияющих параметров с использованием предварительно подготовленных часовых климатических данных «типичного» года.

Проведен сравнительный анализ полученных результатов, который выявил преимущества программы Gombis/Praxoges, возможность применения этого инструмента в российских условиях и необходимые параметры тепловой нагрузки для проектирования солнечных систем.

Рассмотрены схемы солнечного теплоснабжения зданий коттеджного типа, методы аккумулирования тепловой энергии, рекомендации по проектированию и принципы управления такими системами; выбран окончательный вариант системы солнечного теплоснабжения заданного дома.

Проведен анализ методов оптимизации основных параметров систем солнечного теплоснабжения и оценки экономической эффективности применения солнечной энергии.

Выполнен ряд вариантных расчетов солнечных систем отопления и горячего водоснабжения на базе исследуемого воздушного солнечного коллектора с сотовой изоляцией, который продемонстрировал перспективы использования солнечной энергии в жилищном секторе Республики Калмыкия и возможный экономический эффект. К тому же, была проведена оптимизация системы теплоснабжения реального объекта с технико-экономической точки зрения (наибольшая выгода при наименьших затратах).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной диссертационной работе разработан не имеющий аналогов воздушный солнечный коллектор с прозрачной тепловой изоляцией капиллярного типа и проведена оптимизация системы солнечного теплоснабжения здания на базе этого коллектора. Получены следующие основные результаты:

1. Разработана математическая модель гидродинамики воздушного коллектора как системы, состоящей из параллельных каналов, связанных структурой поперечных каналов прозрачной изоляции, через которые осуществляется переток теплоносителя.

2. Создана соответствующая компьютерная программа для моделирования конструктивных и режимных параметров, которая позволила оптимизировать конструкцию рассматриваемого коллектора с точки зрения гидравлики.

3. Изготовлен демонстрационный образец коллектора с сотовой прозрачной тепловой изоляцией, и экспериментальная установка, включающая необходимые приборы и средства измерений.

4. Проведены комплексные испытания в натурных условиях при переменных расходных и климатических режимах, которые наглядно продемонстрировали эффективность применения прозрачной изоляции в воздушных солнечных системах.

5. Выявлен выгодный с практической точки зрения характер зависимостей коэффициента полезного действия коллектора от режимных и климатических параметров, заключающийся в слабом влиянии этих величин в широком диапазоне работы.

6. Сравнительный анализ показал, что разработанный воздушный солнечный коллектор превосходит существующие воздушные коллекторные системы и удовлетворяет стандартам.

7. Предложен метод графического представления тепловых характеристик коллекторов, основанный на экспериментальных номограммах, который облегчает определение недостающих параметров, моделирование и проектирование солнечных систем в различных режимах работы.

8. Проведен сбор и анализ климатических данных и подготовлены параметры «типичного» года для последующего использования при расчете систем солнечного теплоснабжения.

9. Выполнен стандартный тепловой расчет по СНиП малоэтажного жилого дома с помощью специально созданной программы и моделирование тепловой нагрузки с использованием программы Gombis/Praxoges; сравнительный анализ подтвердил возможность применения в российских условиях и преимущества данного инструмента.

10.Проведена оптимизация с технико-экономической точки зрения системы теплоснабжения здания на базе созданного воздушного коллектора и ряд вариантных расчетов, которые продемонстрировали перспективы его использования в жилищном секторе.

1. Burnham L. A kind of evolution. Latest IPCC report identifies a major role for renewables. // Renewable Energy World, 2001, vol. 4, no. 3, pp. 31-45.

2. Wagner A., Rommel M. Renewable energy market overview. // Renewable Energy World, 2000, vol. 4, no. 1, pp. 97-99.

3. Green Paper. Towards a European Strategy for the Security of Energy Supply. COM (2000) 769, Brussels, 29 November 2000.

4. Харченко H.B. Индивидуальные солнечные установки. M.: Энергоатомиздат, 1991.-208 е.: ил.

5. Валов М.И., Казанджан Б.И. Системы солнечного теплоснабжения. М.: Изд-во МЭИ, 1991. - 139 е.: ил.

6. Прузнер C.JL, Златопольский А.Н., Некрасов A.M. Экономика энергетики СССР. М: Высшая школа, 1978. - 247 с.

7. Theory and design of solar thermal systems. / Edited by Pryor T.L., Charters W.W.S. University of Melbourne, 1980, 238 p.

8. Vecchia A., Rosselli V. Sistemi solari ad aria. // L'installatore italiano, 1981, vol. 32, no. 8, pp. 1065-1071.

9. Даффи Дж.А., Бекман У.А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии. М.: Мир, 1977. - 422 с.

10. Байрамов Р., Хандурдыев А., Факретдинова Э.М., Нургельдыев А. Исследование ступенчатых солнечных воздухоподогревателей. // Изв. АН ТССР. Ашхабад: 1983. - № 5. - С. 39-44.

11. Pince С., Daguenet М. Etude theorique du chauffage de l'air un insolateur plan alveolire. // Rev. int. heliotechn., 1979, no. 2, pp. 55-58.

12. Mielke M., Wolff. B. Aerogels a new class of material // Proceedings of the 1st International Workshop on transparent insulation materials for passive solar energy utilization, 27-28 November 1986, Freiburg, F.R.G., pp. 25-27.

13. Caps R., Buttner D., Fricke J., Heinemann U. Thermal properties of monolitic, granulated and segmented aerogel, (ibid.), pp. 28-30.

14. Gaps R, Fricke J., Reichenauer G., Weinfurter W. Structural properties of silica aerogels, (ibid.), pp. 31-32.

15. Проспект фирмы Kaiser Bautechnik, Mulheimer Str. 100, 47057 Duisburg, Germany.

16. Gilani S.I. Comparison of a transparently insulated building with a conventional one experimental results, (ibid.), pp. 103-106.

17. Bollin E. Qian Shang Yuan, Ling Zhi Guang, Xu Xue Mei. Transparent wall insulation of a residential house in Shanghai, China, (ibid.), pp. 91-94.

18. Fulop L., Lesch L.F. Thermal analysis of transparent insulation applied to the demonstration house at the Solar Village, Birmingham, UK. (ibid.), pp. 99-102.

19. Vahldiek J., Bollin E. Monitoring of a residential building retrofitted with TIM at Sonnenaeckerweg/Freiburg. (ibid.), pp. 95-98.

20. Goetzberger A., Rommel M. New applications for transparent insulation materials // Proceedings of the 1st International Workshop on transparent insulation materials for passive solar energy utilization, 27-28 November 1986, Freiburg, F.R.G., pp. 37-38.

21. Goetzberger A., Rommel M., Dengler J., Wittwer V. Flat plate collector with bifacially irradiated absorber, (ibid.), pp. 62-65.

22. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник / Под. общ. ред. Клименко А.В. и Зорина В.М. М.: Издательство МЭИ, 2001. - 564 е.: ил. - (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн. 2).

23. Майк-Вейг Д. Применение солнечной энергии. М.: Энергоиздат, 1981. — 234 с.

24. Проспект ОАО «Ковровский механический завод», Владимирская область, г. Ковров, ул. Социалистическая, 26.

25. ГОСТ Р 51595-2000. Коллекторы солнечные. Общие технические условия. -М.: Госстандарт России, 2000.

26. Метод расчета солнечных водонагревателей / Использование солнечной энергии. М.: АН СССР, 1957. - № 1. - С. 177-201.

27. Klein S.A. Calculation of flat-plate collector utilizability. // Solar energy, 1978, vol. 21, no. 6, pp. 393-402.

28. Бекман У.А., Клейн С.А., Даффи Дж.А. Расчеты систем солнечного теплоснабжения. М.: Энергоиздат, 1982. — 348 с.

29. Klein S.A. A method of simulation of solar processes and its application. // Solar energy, 1975, vol. 17, no. 1, pp. 29-33.

30. Авдеева JI.B., Смирнов С.И., Тарнижевский Б.В., Чебунъкова О.Ю. Расчет теплопроизводительности систем солнечного горячего водоснабжения для южных районов СССР // Гелиотехника. М.: 1983. - № 3. - С. 39-42.

31. Jui Sheng Hsieh. Solar energy engineering. Prentice-Hall, INC., New Jersey 07632, 1986,345 p.

32. Идельчик И.Е. Гидравлические сопротивления (физико-механические основы). М.: Госэнергоиздат, 1954. - 316 с.

33. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1992. - 672 с.

34. Идельчик И.Е. Определение коэффициентов сопротивления при истечении через отверстия // Гидротехническое строительство. — М.: 1953. — № 5. С. 31-36.

35. Проспект ОАО «Завод Этон», 211162, Беларусь, Витебская обл., г. Новолукомль, ул. Панчука, 7.

36. ASHRAE Standards 93-77. Method of testing the thermal performance of solar collectors, ASHRAE, New York, 1978.

37. Янишевский Ю.А. Актинометрические приборы и методы наблюдений. -JL: Гидрометеоиздат, 1957. 415 с.

38. Руководство гидрометеорологическим станциям по актинометрическим наблюдениям. JL: Гидрометеоиздат, 1957. - 124 с.

39. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. — М.: Росгидромет, 1997.-221 с.

40. Цифровой портативный анемометр АТТ-1003. Руководство по эксплуатации. М.: Актаком, 2001. - 12 с.

41. Термоанемометр АТТ-1004. Руководство по эксплуатации. М.: Актаком, 2001.-12 с.

42. Dzodzo М., Kosi F., Todorovic М. Ispitivanje vazdusnih priemnika sunceve energije. // Klimat., grejan., hlad., 1980, vol. 9, no. 3, pp. 25-34.

43. Hottel H.C., Woertz B.B. Performance of flat-plate solar-heat collectors. // Trans. ASME, 1942, pp. 64-91.

44. Cooper P.I. The absorption of solar radiation in solar stills. // Solar energy, 1969, vol. 12, no. 3, pp. 26-32.

45. Бутузов В.А. Солнечное теплоснабжение: состояние дел и перспективы развития // АВОК. Спб.: 2002. - С. 40 - 42.

46. Башмаков И.А. Энергоэффективность: от риторики к действию. М.: ЦЭНЭФ, 2001.-107 с.

47. Новая энергетическая политика России / Под общ. ред. Шафраника Ю.К. М.: Энергоатомиздат, 1995. - 510 с.

48. Валов М.И., Горшков Б.Н., Некрасова Э.И. О точности определения интенсивности солнечной радиации при расчетах гелиоустановок // Гелиотехника. Ташкент: 1982. - № 6. - С. 47-50.

49. Heigo Saito go Matmo. Steady a weather data for sheise computer program of annual energy requirement // In book second symposium on the use of program for environmental engineering, Paris, 1974, pp. 71-74.

50. Информация ОАО «Проектный институт Республики Калмыкия», 358000, Респ. Калмыкия, г. Элиста, ул. Клыкова, 1.

51. Строительные нормы и правила. СНиП II-3-79. Строительная теплотехника./ Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 1998. - 38 с.

52. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. Учебник для вузов. М.: Издательство МЭИ, 1999. - 472 с.

53. Строительные нормы и правила. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. М.: Стройиздат, 1983. - 46 с.

54. Богословский В.Н. и др. Отопление и вентиляция: Учебник для вузов / В.Н. Богословский, В.П. Щеглов, Н.В. Разумов. М.: Стройиздат, 1980. - 295 с.

55. Строительные нормы и правила. СНиП 2.04.07-86. Тепловые сети. М.: Минстрой России, 1996. - 54 с.

56. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей / Под. ред. А.А. Николаева. М.: Стройиздат, 1965. - 134 с.

57. Korb G., Saadat A. GOMBIS Version 7.0 - Benutzerhandbuch, Berlin,-1998.

58. Steinmtiller В. Zum Energiehaushalt von Gebauden Systemanalytische Betrachtung: Anhand vereinfachter dynamischer Modelle Dissertation, TU Berlin, FB 21,1982.

59. Rouvel L. Raumkonditionierung. Wege zum energetisch optimierten Gebaude; Berlin, Heidelberg, New Yorck: Springerl Verlag, 1987, 195 p.

60. Nehrung G. Uber den WarmefluB durch AuBenwande und Dacher in klimatisierten Raumen infolge der periodischen Tagesgange der bestimmenden meterologischen Elemente: Dissertation, TU Berlin, 1962.

61. Mugge G. Die Bandbreite des Heizenergieverbrauches-Analyse theoretischer EinfluGgroBen und der praktischen Verbrauchsmessungen: Dissertation, TU Berlin, 1993.

62. Mainka G.E., Paschen H. Warmebruckenkatalog, Teubner Verlag Stuttgart, 1986, 85 p.

63. Прузнер C.JT. К вопросу о критерии эффективности капитальных вложений при использовании нетрадиционных источников энергии // Тр. МЭИ. М.: 1981.-Вып. 518.-С. 84-90.

64. Информация ФГУ «Управление государственного энергетического надзора по Республике Калмыкия», 358000, Респ. Калмыкия, г. Элиста, ул. Братьев Алехиных, 29а.

65. Протокол заседания Правления РЭК Республики Калмыкия № 1-03/4 от 27 марта 2003 г.

66. Информация ФГУ ТП «Калмтоппром», 358000, Респ. Калмыкия, г. Элиста, Восточная промзона

67. Теплотехнический справочник. / Под ред. В.Н. Юренева и П.Д. Лебедева. -М.: Энергия, 1975. 744 е.: ил.

68. ГОСТ Р 51594-2000. Солнечная энергетика. Термины и определения. М.: Госстандарт России, 2000.

69. ГОСТ 28310-89. Коллекторы солнечные. Общие технические условия. М.: Госстандарт, 1989.

70. Расчет ресурсов солнечной энергетики./ Под ред. В.И. Виссарионова. — М.: Изд-во МЭИ, 1998.-61 с.

71. Исаченко В.П. и др. Теплопередача. Учебник для вузов. М.: Энергия, 1975.-488 с.

72. Зарянкин А.Е., Касилов В.Ф. Сборник задач по гидрогазодинамике. М.: Изд-во МЭИ, 1995. - 336 с.

73. Строительные нормы и правила. СНиП Н-34-76. Ч. II. Нормы проектирования. М.: Стройтздат, 1978. - 82 с.

74. Строительные нормы и правила. СНиП 2.04.05-91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование. М.: Госстрой России, 1998. - 56 с.

75. Строительные нормы и правила. СНиП 2.04.01-85*. Внутренний водопровод и канализация зданий. М.: Минземстрой России, 1998. - 44 с.

76. Невенкин С. Графический метод определения параметров плоских солнечных коллекторов // Энергетика. Б.: 1983. - № 9. - С. 24-28.

77. Хатамов С.О., Авезов P.P. Исследование аэродинамических сопротивлений солнечных воздухонагревателей // Движение одно- и многофазн. сред. — Ташкент: 1980. С. 99-107.

78. Кукашвили Э. Расчет системы теплоснабжения экспериментального дома с воздушным коллектором нового типа // Использ. солн. энергии в стр-ве. — Тбилиси: 1987. С. 42-57.

79. Persad D. The thermal performance of the two-pass solar air heater. // Trans. ASME: J. Solar Energy Eng., 1983, vol. 105, no. 3, pp. 254-258.

80. Bhargava A.K. A two-pass solar air heater. // Energy, 1983, vol. 8, no. 4, pp. 267276.

81. Валов М.И. Оптимальное значение площади солнечных коллекторов в системах теплоснабжения // Гелиотехника. М.: 1986. - № 1. - С. 33-39.

82. Валов М.И., Зимин Е.Н, Леонова Э.Г. Экологический эффект при использовании различных видов энергии // Промышленная энергетика. -М.: 1986.-№2.-С. 7-9.

83. Справочник по климату СССР. Солнечное сияние и радиационный баланс. -JL: Гидрометеоиздат, 1977. 146 с.

84. Мамонтов Н.В. Изменчивость температуры воздуха в различные часы суток на территории СССР. М.: Гидрометеоиздат, 1984. - 96 с.

85. Нассар Ясир Фатхи. Разработка системы отопления и горячего водоснабжения здания на базе воздушного солнечного коллектора: Дисс. . канд. техн. наук. М.: МЭИ, 1999. - 114 с.

86. Такаев Б.В. Моделирование тепловой нагрузки зданий и сооружений различного назначения. // 7-я междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. М.: МЭИ, 2001. - Т. 3. - С. 138-139.

87. Казанджан Б.И., Солодов А.П., Такаев Б.В. Воздушный солнечный коллектор с прозрачной тепловой изоляцией капиллярного типа // Вестник МЭИ. М.: 2002. - № 3. - С. 49-55.

88. Такаев Б.В. Разработка и исследование солнечных систем с прозрачной тепловой изоляцией капиллярного типа для нужд теплоснабжения. // 8-я междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. — М.: МЭИ, 2002. Т. 3.-С. 318-319.

89. Юнгханс Д., Такаев Б.В. Экономическая эффективность и возможность применения миниТЭЦ в жилищно-коммунальном хозяйстве // Вестник МЭИ. М.: 2002. - № 5. - С. 40-47.

90. Юнгханс Д., Такаев Б.В., Казанджан Б.И. Анализ эффективности энергосберегающих мероприятий в жилищном секторе Российской Федерации // 1-я Всероссийская школа-семинар молодых ученых и специалистов: Сб. науч. тр. М.: МЭИ, 2002. - С. 103-107.

91. Такаев Б.В., Казанджан Б.И., Солодов А.П. Воздушный солнечный коллектор с прозрачной тепловой изоляцией капиллярного типа // 1-я Всероссийская школа-семинар молодых ученых и специалистов: Сб. науч. тр. М.: МЭИ, 2002. - С. 256-261.

92. Казанджан Б.И., Такаев Б.В. Разработка и исследование солнечных систем с прозрачной тепловой изоляцией капиллярного типа для нужд теплоснабжения // Электрон, конф. по подпрограмме «Топливо и энергетика»: Тез. докл. М.: МЭИ, 2002. - С. 150-151.