Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

ГЕЛИОСИСТЕМА С СЕЗОННЫМ АККУМУЛЯТОРОМ ТЕПЛОТЫ

https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.01-03.017-025

Полный текст:

Аннотация

Представлены результаты разработки методики комплексной оценки эффективности системы, включающей в себя солнечные коллекторы, бак-аккумулятор, грунтовый аккумулятор теплоты, а также системы отопления здания. Данная модель нестационарного теплообмена позволяет для различных климатических условий, типов гелиотехнического оборудования, типов систем отопления здания определить площадь и количество солнечных коллекторов и объем сезонного (грунтового) аккумулятора теплоты, обеспечивающих необходимые температурные характеристики здания. Для свойственного в условиях резкоконтинентального климата сезонного изменения приходов солнечной радиации и температуры окружающей среды получены аналитические выражения и выполнено численное исследование времени использования аккумулированной энергии для здания отапливаемой площадью 70 м2 . Показано, что при объеме грунтового аккумулятора тепла 500 м3 и максимальной температуре нагрева 90 ºС запасенной энергии достаточно для обогрева здания системой «теплый пол» более чем на 100 суток. Представлены данные, подтверждающие целесообразность применения солнечных систем теплоснабжения с грунтовым аккумулятором теплоты для суровых климатических условий, характерных для Уральского федерального округа России. Использование грунтовых аккумуляторов теплоты является простым и малозатратным способом переноса во времени (с летнего на зимний период) энергии солнечного излучения, что позволяет существенно сократить затраты органического топлива на обогрев помещений в отопительный период. Наибольшая эффективность использования аккумулированной в грунте энергии достигается благодаря низкотемпературным системам обогрева (теплый пол, воздушное отопление). Представленная методика является достаточно универсальной и может применяться для любых грунтов и накопительных сред, отличающихся от естественного грунта теплофизическими характеристиками (талькохлорит, талькомагнезит, солевые композиции и пр.), а также для других типов тепловых нагрузок, в том числе, для поддержания благоприятного температурного режима в плавательных бассейнах и сельскохозяйственных сооружениях закрытого грунта и пр.

 

Об авторах

В. М. Пахалуев
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

д-р техн. наук, профессор кафедры «Атомных станций и возобновляемых источников энергии» Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина; действительный член Международной академии наук о природе и обществе



С. Е. Щеклеин
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия
д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Атомные станции и возобновляемые источники энергии» Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина; действительный член Международной энергетической академии


А. В. Матвеев
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия
канд. техн. наук, доцент Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, кафедра «Атомные станции и возобновляемые источники энергии»


Список литературы

1. Kuravi, S. Thermal energy storage technologies and systems for concentrating solar power plants [Text] / S. Kuravi [et al.] // Progress in Energy and Combustion Science. – 2013. – Vol. 39. – Iss. 4. – P. 285–319.

2. Zhang, H. Thermal energy storage: Recent developments and practical aspects [Text] / H. Zhang [et al.] // Progress in Energy and Combustion Science. – 2016. – Vol. 53. – P. 1–40.

3. Tian, Y. A review of solar collectors and thermal energy storage in solar thermal applications [Text] / Y. Tian, C. Y. Zhao // Applied Energy. – 2013. – Vol. 104. – P. 538–553.

4. Liu, L. Thermal equilibrium research of solar seasonal storage system coupling with ground-source heat pump [Text] / Long Liu, Neng Zhu, Jing Zhao // Energy. – 2016. – Vol. 99. – P. 83–90.

5. Guruprasad Alva. An overview of thermal energy storage systems [Text] / Guruprasad Alva, Yaxue Lin, Guiyin Fang // Energy. – 2018. – Vol. 144. – P. 341–378.

6. Xu, J. A review of available technologies for seasonal thermal energy storage [Text] / J. Xu, R.Z. Wang, Y. Li // Sol. Energy. – 2014. – Vol. 103. – P. 610– 638.

7. Guruprasad Alva. Thermal energy storage materials and systems for solar energy applications [Text] / Guruprasad Alva, Lingkun Liu, Xiang Huang, Guiyin Fang // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2017. – Vol. 68. – Part 1. – P. 693–706.

8. Bauer, D. German central solar heating plants with seasonal heat storage [Text] / D. Bauer [et al.] // Sol. Energy. – 2010. – Vol. 84. – P. 612–623.

9. Benli, H. Performance analysis of a latent heat storage system with phase change material for new designed solar collectors in greenhouse heating [Text] / H. Benli, A. Durmus // Sol. Energy. – 2009. – Vol. 83. – P. 2109–2119.

10. Benli, H. Energetic performance analysis of a ground-source heat pump system with latent heat storage for a greenhouse heating / H. Benli // Energy Convers. Manage. – 2011. – Vol. 52. – P. 581–589.

11. Berroug, F. Thermal performance of a greenhouse with a phase change material north wall [Text] / F. Berroug [et al.] // Energy Build. – 2011. – Vol. 43. – P. 3027–3035.

12. Satu Paiho. Energy and emission analyses of solar assisted local energy solutions with seasonal heat storage in a Finnish case district [Text] / Satu Paiho, Ha Hoang, Mari Hukkalainen // Renewable Energy. – 2017. – Vol. 107. – P. 147–155.

13. XiaoWang. Experimental study of a solar-assisted ground-coupled heat pump system with solar seasonal thermal storage in severe cold areas [Text] / XiaoWang [et al.] // Energy and Buildings. – 2010. – Vol. 42. – Iss. 11. – P. 2104–2110.

14. Belén Zalba. Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications [Text] / Belén Zalba [et al.] // Applied Thermal Engineering. – 2003. – Vol. 23. – Iss. 3. – P. 251–283.

15. Atul Sharma. Review on thermal energy storage with phase change materials and applications [Text] / Atul Sharma [et al.] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2009. – Vol. 13. – Iss. 2. – P. 318–345.

16. Анисимов, А. Энергосберегающие отопительные приборы из Карелии (теплоаккумуляторы) [Текст] / А. Анисимов // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2004. – № 5. – С. 44–46.

17. Высочин, В.В. Математическая модель гелиосистемы с сезонным аккумулятором тепла [Текст] / В.В. Высочин // Труды Одесского политехнического университета. – 2011. – Вып. 2 (36). – С. 125–129.

18. Высочин, В.В. Влияние размеров сезонного аккумулятора тепла на автономность работы гелиосистемы [Текст] / В. В. Высочин // Труды Одесского политехнического университета. – 2012. – Вып. 1 (36). – С. 129–132.

19. Бекман, Б. Тепловое аккумулирование энергии [Текст] / Б. Бекман, П. Гилли. – Пер. с английского. М.: изд. Мир, 1987. – 272 с.

20. Kroll, J.A. The use of ground heat storages and evacuated tube solar collectors for meeting the annual heating demand of family-sized houses [Text] / J.A. Kroll, F. Ziegler // Solar Energy. – 2011. – Vol. 85. – Iss. 11. – P. 2611–2621.

21. Научно-прикладной справочник по климату СССР: серия 3 многолетние данные, части 1–6, выпуск 9 Пермская, Свердловская, Челябинская, Курганская области, Башкирская АССР, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1990. – 557 с.

22. Пехович, А.И. Расчет теплового режима твердых тел [Текст] / А.И. Пехович, В.М. Жидких. – Ленинград: Энергия, 1976. – 352 с.

23. Nemś, M. Validation of a new concept of a solar air heating system with a long-term granite storage bed for a single-family house [Text] / M. Nemś [et al.] // Applied Energy. – 2018. – Vol. 215. – P. 384–395.

24. Reyes, A. Design and evaluation of a heat exchanger that uses paraffin wax and recycled materials as solar energyaccumulator [Text] / A. Reyes [et al.] // Energy Conversion and Management. – 2014. – Vol. 88 – P. 391–398


Для цитирования:


Пахалуев В.М., Щеклеин С.Е., Матвеев А.В. ГЕЛИОСИСТЕМА С СЕЗОННЫМ АККУМУЛЯТОРОМ ТЕПЛОТЫ. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2018;(1-3):17-25. https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.01-03.017-025

For citation:


Pakhaluev V.M., Shcheklein S.Y., Matveev A.V. SOLAR SYSTEM WITH SEASONAL THERMAL ENERGY STORAGE. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2018;(1-3):17-25. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.01-03.017-025

Просмотров: 365


ISSN 1608-8298 (Print)