Ученые ТГАСУ улучшили на 18% энергосберегающую технологию для арктических территорий. Наши исследователи продолжаются научные работы по совершенствованию энергосберегающей технологии управления гибридными солнечными системами горячего водоснабжения. Над системой работают: заведующий кафедрой теплогазоснабжения и инженерных систем в строительстве, профессор Николай Цветков, доценты Юлия Дорошенко, Татьяна Мирошниченко, Александр Толстых и старшие преподаватели Юрий Кривошеин и Кристина Кузнецова.
Гибридная солнечная система горячего водоснабжения - что это? Солнечный вакуумный коллектор представляет собой панель из 20-30 двойных стеклянных трубок с небольшим вакуумным зазором. На поверхность внутренней стеклянной трубки нанесен абсорбер, аккумулирующий солнечную энергию. Внутрь этой двойной трубки помещена медная запаянная с концов тепловая трубка, частично заполненная испаряющейся жидкостью. Солнечная энергия превращает жидкость в тепловой трубке в пар. Конденсируясь в верхнем утолщенном конце трубки (конденсатор), он передает через теплоноситель энергию в бак-накопитель, в котором и нагревается вода. Изюминка разработки в том, чтобы для северных территорий получать максимально возможную тепловую энергию. Эта солнечная система включена в альбом инновационных разработок РААСН.
Разработка технологии и установки ведется несколько лет. Помимо опытного образца, технология внедрена при строительстве детского сада и школы в Якутии в энергоэффективном квартале городского округа "Жатай".
Продолжая мониторинг системы, ученые установили дополнительные тепловые потери в солнечных системах ГВС в ночное время, обусловленных возникающей естественной конвекцией в гидравлических контурах коллекторов. Исследуя их, была найдена причина. Она заключалась в том, что расчеты дополнительных тепловых потерь были выполнены без учета стратификации температуры в баке-накопителе. Днем тепловая энергия от солнца передается к воде в баке-накопителе, а ночью, за счет возникающей свободной конвекции в гидравлических контурах коллекторах, часть её теряется.
- Суть способа заключается в том, что при температурах коллекторов, близких к точке замерзания теплоносителя минус 10 °С (например, выше на 5 °С), открывается управляемый клапан и возникшая свободная конвекция теплоносителя прогревает коллекторы до повышения их температуры на 5 °С. – поясняет профессор Николай Цветков. – Клапан затем закрывается, и коллекторы охлаждаются до температуры минус 5 °С. Такой процесс «нагревания и охлаждения» коллекторов продолжается до восхода солнца, - рассказал профессор Николай Цветков.
Предложенный метод и аппаратно-программный комплекс для его реализации позволяет, на основе анализа наружных температур в холодные периоды года для конкретной территории и выбора теплоносителя с соответствующей температурой замерзания, выполнить годовой энергетический и экономический анализ эффективности эксплуатации солнечных систем горячего водоснабжения.
Данная разработка входит в стратегический проект ТГАСУ «Инженерный экстрим» программы «Приоритет 2030».