Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Энергосбережение в строительстве

Научно-исследовательские работы до 1990 г.


Научно-исследовательские работы до 1990 г.

Технологии использования солнечной энергии предстоит долговременная перспектива развития. Поскольку возможность запасать дешевую энергию существует лишь в летний период, системы нагрева с использованием энергии солнца имеют затруднения в применении. Однако применение солнечных нагревателей в некоторых областях уже в настоящее время может конкурировать по сравнению с установками на нефти и некоторых твердых топливах; существуют также возможности дальнейшего расширения их применения. Совет признал важнейшими для продолжения работ следующие области исследований: солнечная радиация; энергопотребление; компоненты систем; математические модели; накопители тепла; полномасштабные эксперименты.

Солнечная радиация. Существует большая потребность в надежных данных по статистике инсоляции, поэтому вновь созданные метеостанции SMHI1 должны проводить эти измерения в последующие годы. Измерения должны быть дополнены расчетом данных радиации на поверхности с различными углами наклона и ориентацией. Все это должно быть представлено в легкодоступной и удобной для использования форме.

Метеостанции SMHI, измеряющие инсоляцию (их 12 среди остальных), не охватывают Швецию. Топография местности также приводит к увеличению локальных изменений, которые должны быть использованы при проектировании установок нагрева от солнца. Следовательно, в математических моделях необходимо учитывать мелкомасштабные и местные изменения. Работа в этом направлении развивается в рамках IEA2.

Сеть метеостанций SMHI для предсказания погоды обеспечивает лучшее представление данных по стране, чем новая сеть метеостанций по измерению инсоляции, если на первых использовать подходящие математические модели. Измерения на этих станциях могут обрабатываться в виде, удобном для использования данных о поступающей солнечной энергии, что обеспечит доступ к материалам с хорошим представлением их как в пространстве, так и во времени.

Справочные данные по статистике солнечной радиации должны быть подготовлены и опубликованы. Они должны содержать не только данные статистической обработки, основанной на измерениях SMHI, но и подробности о математических моделях.

Энергопотребление. Величина энергопотребления является важным параметром как при проектировании индивидуальных установок, так и при оценке перспектив использования солнечной энергии в государственном масштабе. К сожалению, имеется значительный разрыв в параметрах зданий. Необходимо, чтобы статистика потребления тепла подготовила данные для различных видов потребления и типов пользователей, например, для различных типов жилых зданий, школ, больниц и т.д.

Компоненты систем нагрева от солнца. В настоящее время происходит значительное снижение стоимости коллекторов при одновременном повышении их эффективности. Имеется возможность достичь дальнейшего увеличения эффективности в первую очередь за счет снижения теплопотерь; особенно могут быть полезны оптимальные антиконвективные перегородки. Проектирование поглотителей энергии с использованием вакуумных труб также представляет интерес.

Решающим свойством в определении конкурентоспособности системы нагрева от солнца с другой технологией является срок службы солнечных коллекторов. Для того чтобы определить эти свойства, необходимо выполнить несколько экспериментальных работ.

Проблемы надежности материалов, используемых в солнечных коллекторах, их коррозия и старение исследованы в обширных научно-исследовательских программах в Швеции и других странах. Однако существует несколько проблем, связанных в немалой степени с введением новых материалов с неизвестными характеристиками по их долговечности. Среди вопросов, которые требуют внимания, это воздействие ультрафиолетовой радиации на поглотитель энергии и на полимерные материалы, внутренняя коррозия по отношению к теплопередающей жидкости и воздействие высоких температур. Другой проблемой является влажность в коллекторах, хотя это явление можно предотвратить вентиляцией или использованием герметичных коллекторов, заполненных инертным газом. Значительное внимание должно быть уделено тепломассопереносу в системах с жидким теплоносителем. Химические изменения могут в результате увеличить коррозию. Возможно потребуется разработка новых видов тепло-массопереносящих жидкостей или новых добавок в старые жидкости.

Следует уделить внимание способность уплотняющих материалов и материалов для рам противостоять действию погоды и ветра. Многие коллекторы были повреждены или разрушены под воздействием снега и др. Очень важны характеристики и поведение в этих условиях уплотняющих материалов. Сохранность некоторых резиновых компонентов, в частности шлангов, в условиях влияния солнечной радиации и температурных изменений необходимо повысить. Процессы поглощения влаги в материалах этого вида нуждаются в дальнейших исследованиях. Коррозионные характеристики для различных видов жидких теплоносителей и при различном применении — это область, в которой также необходима дальнейшая работа. Деятельность по подготовке стандартов на испытания продолжается и в рамках ISO (Международной организации по стандартизации). Однако эти стандарты основаны не на натурных, а на лабораторных исследованиях, выполненных главным образом во Франции, и, следовательно, по крайней мере вначале, эти стандарты могут и не соответствовать шведским условиям.

Системы управления, используемые в первых установках нагрева от солнца, часто работали неправильно, давая плохие результаты по общей эффективности системы. В дальнейшем системы управления были улучшены, но потребуется их совершенствование, прежде чем будут достигнуты принципы управления, с помощью которых системы нагрева от солнца будут лучше использовать переменную во времени солнечную радиацию.

Проектирование математических моделей. Значительно большую значимость в исследовательской работе должны приобрести теоретические расчеты. Тщательный анализ предложенных систем проектирования, использующих "моделирующие программы, должен стать очевидным шагом в развитии новых систем, в планировании и анализе полномасштабных экспериментов. Измеренные результаты должны сравниваться с результатами, рассчитанными на математических моделях, использоваться для улучшения и совершенствования этих моделей. Математические модели могут также применяться для развития и поддержания более простых методов расчета. Математические модели могут играть значительную роль в анализах испытаний и оценках полномасштабных экспериментов.

В настоящее время специалисты располагают как методами расчета, так и компьютерными программами. Недостающие данные тщательно подтверждаются результатами моделирования и сравнением с измеренными результатами. Для того чтобы поощрять обмен идеями и взаимопониманием между исследователями, важно использовать несколько компьютерных программ и исходных данных, которые хорошо документированы и доступны всем.

Накопители тепла. Развитие накопителей солнечного тепла, использующих воду в качестве среды для аккумулирования, должно быть интенсифицировано. Температурное расслоение воды при смешении в баке Является важным фактором эффективности систем. Одной из проблем является необходимость достичь этого расслоения наиболее дешевым способом в то время, как тепло максимально рассеивается, а вода Должна поступать в систему. Мы еще недостаточно знаем преимущества накопителей, работающих по принципу эффекта скрытого тепла1. Следует также продолжать поиск совершенно новых систем аккумулирования энергии. Например, в настоящее время используются накопители тепла в глине с его подачей через скважины. Известно улучшение производительности накопителя путем использования двух температурных зон.

Полномасштабные эксперименты. Многие хорошо оборудованные полномасштабные эксперименты дали разочаровывающие результаты не только по общей эффективности систем, но и по их последующей оценке. Результаты часто не были достаточно точно проанализированы, широко распространены и обсуждены в научных кругах. Следовательно, высокие требования должны предъявляться к экспериментам на установках, которые с самого начала были предназначены именно для дальнейшей научно-исследовательской работы. Эксперименты этого вида должны тщательно подготавливаться и содержать некоторые конструктивные новшества. Подготовительный этап работы должен включать также не только теоретические расчеты, но и лабораторные эксперименты. Следовательно, настоятельно необходимо развитие более качественных методов оценки.



Похожие статьи:
Опыт жилищных организаций

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Энергосбережение в строительстве

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум