Refrigeration Engineering and Technology

ISSN-print: 0453-8307
ISSN-online: 2409-6792
ISO: 26324:2012
Архiви

Сонячні полімерні рідинні колектори. Аналіз наявних результатів, нові рішення

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

A. V. Doroshenko
V. F. Khalak

Анотація

Стосовно до конструкції рідинного сонячного колектора виконаний аналіз застосовуваних полімерних матеріалів для виготовлення його основних елементів, - теплоприймача і прозорого покриття. Використання полімерів в конструкції сонячного колектора дозволяє знизити витрати на виробництво, знизити його вагу і вартість. Метою цієї роботи є аналітичний огляд, виконаний на основі досліджень і розробок останніх років у вітчизняній та закордонній науковій літературі, використовуваних при конструюванні рідинних сонячних колекторів полімерних матеріалів і порівняння їх впливу на ефективність колектора для подальшого вибору матеріалу та тестування сонячних систем. За основними напрямками подальшого вдосконалення полімерних рідинних сонячних колекторів (СК-р) авторами вибрано усунення повітряного зазору між теплоприймачем ТП і прозорим покриттям ПП та створення СК-р у вигляді єдиної моноблоковой структури; оптимізація розмірів каналів теплоприймача та прозорого покриття полімерного СК-р, експериментальне дослідження рівномірності розподілу теплоносія в каналах теплоприймача ТП, з метою підвищення ефективності СК-р і запобігання теплового шоку елементів конструкції полімерного СК-р при їх нерівномірному розігріванні. В роботі виконано аналіз сумарних термічних втрат (конвективні та радіаційні втрати від нагрітих елементів сонячного колектора) в залежності від режимних і геометричних параметрів полімерних СК, а також умов експлуатації сонячних систем. Розроблено експериментальне обладнання, що дозволяє проводити порівняльний аналіз різних рішень і сформульовані основні завдання подальших досліджень в області вдосконалення конструктивного оформлення і підвищення надійності полімерних сонячних СК для багатофункціональних сонячних систем.

Ключові слова:
Сонячна система, полімерний сонячний колектор, теплоприймач, прозоре покриття, сумарні термічні втрати

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Як цитувати
Doroshenko, A. V., & Khalak, V. F. (2018). Сонячні полімерні рідинні колектори. Аналіз наявних результатів, нові рішення. Refrigeration Engineering and Technology, 54(5), 44-52. https://doi.org/10.15673/ret.v54i5.1250
Розділ
ЕНЕРГЕТИКА ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ

Посилання

1 ‘London Metal Exchange: Non-ferrous’. [Online]. Available: https://www.lme.com/en-GB/Metals/Non-ferrous/. [Accessed: 01-Dec-2018].
2 C. Cristofari, G. Notton, P. Poggi, and A. Louche, ‘Modelling and performance of a copolymer solar water heating collector’, Solar Energy, vol. 72, no. 2, pp. 99–112, Feb. 2002. https://doi.org/10.1016/s0038-092x(01)00092-5
3 G. Chen, A. Doroshenko, P. Koltun, and K. Shestopalov, ‘Comparative field experimental investigations of different flat plate solar collectors’, Solar Energy, vol. 115, pp. 577–588, May 2015. https://doi.org/10.1016/j.solener.2015.03.021
4 A. Doroshenko, K. Shestopalov, I. Mladionov, V. Goncharenko, and P. Koltun, ‘Polymeric materials for solar energy utilization: a comparative experimental study and environmental aspects’, Refrigeration Engineering and Technology, vol. 52, no. 3, Aug. 2016, pp. 16-24. https://doi.org/10.15673/ret.v52i3.118
5 B. Carlsson, H. Persson, M. Meir, and J. Rekstad, ‘A total cost perspective on use of polymeric materials in solar collectors – Importance of environmental performance on suitability’, Applied Energy, vol. 125, pp. 10–20, Jul. 2014.
6 R. Raman, S. Mantell, J. Davidson, C. Wu, and G. Jorgensen, ‘A Review of Polymer Materials for Solar Water Heating Systems’, Journal of Solar Energy Engineering, vol. 122, no. 2, pp. 92–100, 2000. Doi: https://doi.org/10.1115/1.1288214
7 M. Köhl, M. G. Meir, P. Papillon, G. M. Wallner, and S. Saile, Eds., Polymeric Materials for Solar Thermal Applications. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2013.
8 A. C. Gladen, J. H. Davidson, and S. C. Mantell, ‘The Effect of a Thermotropic Material on the Optical Efficiency and Stagnation Temperature of a Polymer Flat Plate Solar Collector’, J. Sol. Energy Eng, vol. 137, no. 2, pp. 021003-021003–6, Sep. 2014. https://doi.org/10.1115/1.4028366
9 M. Kutz, Handbook of Environmental Degradation of Materials, 3 edition. S.l.: William Andrew, 2018.
10 K. Shestopalov, ‘Teplotekhnichni kharakteristiki polimernikh sonyachnikh kolektoriv dlya sistem teplopostachannya’, dis. na zdobuttya nauk. stupenya kand. tekhn. nauk: 05.14.06, Odesa State Academy of Refrigeration, Odesa, 2005.
11 V. Kosteniuk, ‘Pidvishchennya efektivnosti polimernikh sonyachnikh kolektoriv ta sistem teplo-kholodopostachannya’, avtoref. dis. na zdobuttya nauk. stupenya kand. tekhn. nauk: 05.05.14., Odesa State Academy of Refrigeration, Odesa, 2012.
12 G. Martinopoulos, D. Missirlis, G. Tsilingiridis, K. Yakinthos, and N. Kyriakis, ‘CFD modeling of a polymer solar collector’, Renewable Energy, vol. 35, no. 7, pp. 1499–1508, Jul. 2010. Doi: https://doi.org/10.1016/j.renene. 2010.01.004
13 M. Ehrenwirth, V. Albert-Seifried, D. Beckenbauer, M. Klärner, C. Trinkl, and W. Zörner, ‘Theoretical and Experimental Investigation of Polymeric Solar-Thermal Flat-Plate Collectors’, in ISES Solar World Congress 2017, 2017.
14 B. Sandnes and J. Rekstad, ‘A photovoltaic/thermal (PV/T) collector with a polymer absorber plate. Experimental study and analytical model’, Solar Energy, vol. 72, no. 1, pp. 63–73, Jan. 2002. Doi: https://doi.org/10.1016/s0038-092x(01)00091-3
15 W. Ariyawiriyanan et al., ‘Thermal Efficiency of Solar Collector Made from Thermoplastics’, Energy Procedia, vol. 34, pp. 500–505, Jan. 2013. Doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2013.06.778
16 ‘Ocean® Solar absorber 40’, Peraqua, 01-Dec-2018. [Online]. Available at: http://www.peraqua.com/en/product/ solar-absorber-40. [Accessed: 01-Dec-2018].
17 M. Wunder, ‘PoolRipp. Solar pool absorber’, 2016. [Online]. Available: https://pooldoktor.at/solarabsorber-pool.html. [Accessed: 01-Dec-2018].
18 ‘Final Report Summary - SCOOP (Solar Collectors made of Polymers) | Report Summary | SCOOP | FP7’, CORDIS | European Commission, 15-Nov-2018. [Online]. [Accessed: 01-Dec-2018] Available: https://cordis.europa. eu/result/rcn/173112_en.html
19 ‘Magen eco energy. eco-Spark solar collector’, 01-Dec-2018. [Online]. Available: https://www.magen-ecoenergy.com/eco-spark/. [Accessed: 01-Dec-2018].
20 S. Kahlen, G. M. Wallner, and R. W. Lang, ‘Aging behavior of polymeric solar absorber materials – Part 2: Commodity plastics’, Solar Energy, vol. 84, no. 9, pp. 1577–1586, Sep. 2010. Doi: https://doi.org/10.1016/ j.solener.2010.04.007
21 M. Povacz et al., ‘Novel Solar Thermal Collector Systems in Polymer Design – Part 3: Aging Behavior of PP Absorber Materials’, Energy Procedia, vol. 91, pp. 392–402, Jun. 2016. Doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro. 2016.06.280
22 J. Fischer, P. R. Bradler, M. Schlaeger, G. M. Wallner, and R. W. Lang, ‘Novel Solar Thermal Collector Systems in Polymer Design – Part 5: Fatigue Characterization of Engineering PA Grades for Pressurized Integrated Storage Collectors’, Energy Procedia, vol. 91, pp. 27–34, Jun. 2016.
23 S. Kahlen, G. M. Wallner, and R. W. Lang, ‘Aging behavior of polymeric solar absorber materials – Part 1: Engineering plastics’, Solar Energy, vol. 84, no. 9, pp. 1567–1576, Sep. 2010. Doi: https://doi.org/10.1016/ j.solener.2010.03.021
24 F. Ruesch and S. Brunold, ‘Langzeituntersuchung an abdeckungsmaterialien für thermische sonnenkollektoren’, Bundesamt für Energie, Bern, Impressum BFE 43729, 2008.
25 ‘Technical data sheet. AventaSolar collector - Vertical65’, Aventasolar solar heating company, 2016. [Online]. Available: http://aventasolar.com/wp-content/ uploads/2016/11/TDS_AVENTASOLAR_collector65V_v5_3_041115.pdf. [Accessed: 01-Dec-2018].
26 A. A. Ghoneim, ‘Performance optimization of solar collector equipped with different arrangements of square-celled honeycomb’, International Journal of Thermal Sciences, vol. 44, no. 1, pp. 95–105, Jan. 2005. Doi: https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2004.03.008
27 H. Kessentini, J. Castro, R. Capdevila, and A. Oliva,
‘Development of flat plate collector with plastic transparent insulation and low-cost overheating protection system’, Applied Energy, vol. 133, pp. 206–223, Nov. 2014. Doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.07.093
28 D. Missirlis, G. Martinopoulos, G. Tsilingiridis, K. Yakinthos, and N. Kyriakis, ‘Investigation of the heat transfer behaviour of a polymer solar collector for different manifold configurations’, Renewable Energy, vol. 68, pp. 715–723, Aug. 2014. Doi: https://doi.org/10.1016/ j.renene.2014.03.008
29 K. G. T. Hollands, T. E. Unny, G. D. Raithby, and L. Konicek, ‘Free Convective Heat Transfer Across Inclined Air Layers’, J. Heat Transfer, vol. 98, no. 2, pp. 189–193, May 1976. Doi: https://doi.org/10.1115/1.3450517
30 J. A. Duffie and W. A. Beckman, Solar Engineering of Thermal Processes, 4th ed. John Wiley & Sons, 2013.