Дослідження теплових характеристик гібридного сонячного колектора за допомогою комп'ютерного моделювання

Анотація

У сучасних умовах погіршення екологічної ситуації та виснаження природних ресурсів постає необхідність у розвитку та впровадженні технологій з використання відновлюваних джерел енергії. Викопні джерела забруднюють довкілля та сприяють зміні клімату, що робить питання екологічно чистих технологій дедалі актуальнішим. Одним із перспективних рішень є використання сонячних колекторів, які дозволяють перетворювати сонячне випромінювання в електричну та теплову енергію. Гібридні сонячні колектори, що поєднують обидві функції, можуть суттєво підвищити ефективність використання сонячної енергії. Комп'ютерне моделювання є важливим інструментом аналізу теплових характеристик таких систем. За його допомогою можна дослідити процеси теплопередачі, виявити оптимальні конструктивні параметри та умови роботи колектора, що дозволить підвищити його ефективність. Моделювання також дає можливість передбачити поведінку системи в різних кліматичних умовах та за різних навантажень, що є важливим етапом проектування та оптимізації таких пристроїв. Авторами розроблено модель гібридного теплового сонячного колектора, що є одначасно прозорим захищенням будівлі та геліоколектором. За допомогою програмного комплексу Solid Works здійснено моделювання теплових процесів отримання сонячної енергії розробленої конструкції геліоколектора та проаналізовано зміну температурних показників в геліоколекторі та баку-акумуляторі при постійній сонячній інтенсивності. Визначено основні принципи зростання температури в системі впродовж експерименту. На основі результатів проведеного моделювання одержано зміну миттєвої питомої теплової потужності запропонованої конструкції гібридного геліоколектора, а також здійснено аналіз його коефіцієнта корисної дії. Результати дослідження показали, що можна досягти значного підвищення продуктивності гібридних колекторів. Проаналізовано вплив параметрів на теплову ефективність, а також необхідність визначення найкращих конструктивні рішень для їх подальшого впровадження. Це відкриває можливості для подальшого розвитку більш ефективних гібридних сонячних колекторів, що сприятимуть розширенню використання відновлюваної енергії у світовій енергетичній системі.