Рассмотрены системы водяного, электрического и воздушного отопления, технологии монтажа и эксплуатации отопительных систем. Особое внимание уделено котельному оборудованию. Приведены технические параметры и сравнительные характеристики различных теплогенераторов импортного и отечественного производства. Даны рекомендации специалистов по выбору газовых, электрических, универсальных котлов и комплектующих. Охарактеризованы системы солнечного теплоснабжения, освещены перспективы их применения в Украине.

Установлено влияние различных факторов на величину поступающей солнечной радиации и на эффективность работы системы солнечного теплоснабжения (ССТС). Представлены результаты компьютерного моделирования системы солнечного горячего водоснабжения. Даны практические рекомендации по выбору параметров ССТС для эффективной ее работы.

Приведены схемные решения при использовании тепловой энергии грунта в системах теплоснабжения. Указана целесообразность комплексного использования петротермальной и солнечной энергий в сочетании с теплонасосной установкой.

Получены обобщающие зависимости: удельной плотности теплового потока (УПТП) от температуры теплоносителя в коллекторе, времени работы установки в течение светового дня и расхода теплоносителя; коэффициента полезного действия (КПД) от УПТП; максимального КПД от максимальной УПТП. Применение солнечных коллекторов из полимерных материалов позволяет уменьшить: себестоимость получаемой тепловой энергии; материалоемкость солнечной установки (СУ); срок окупаемости СУ; упростить схему ее работы; усовершенствовать действующие СУ.

Представлены результаты расчетов разработанного экспериментального модуля комбинированной гелиогеотермальной установки для коммунального теплоснабжения на базе сезонного грунтового аккумулятора солнечной энергии и теплового насоса.

Проанализированы принципы сооружения энергоэкономического здания при использовании нетрадиционных источников энергии. Энергоэффективность решения рекомендовано основывать на методе термоэкономической оптимизации.

Проведен анализ особенностей функционального устройства предложенной теплонасосной системы солнечного теплоснабжения парокомпрессионного типа, определены условия ее энергоэффективной работы на основании выбора температуры конденсации рабочего тела в зависимости от соотношения сопряженных потоков солнечного излучения, приводной мощности компрессора и потребляемой теплоты абонентскими системами.

Обгрунтовано доцільність застосування комбінованої геліосистеми гарячого водопостачання з джерелом теплової енергії, яке використовує електричну енергію за позапіковим тарифом. Запропоновано методику врахування впливу навколишнього середовища на геліосистеу для більш точного розрахунку її параметрів, а саме: площі сонячного колектора. Розроблено методику визначення оптимальних параметрів електричного теплоакумулювального перетворювача з метою найбільшого акумулювання теплової енергії в його об'ємі. Запропоновано нову модель геліосистеми гарячого водопостачання, складовими якої є базова модель геліосистеми, генератор хмарності та температур, модель електричного теплоакумулювального перетворювача та блок визначення його оптимальних параметрів. Розроблено алгоритм визначення оптимальних площин сонячного колектора, потужності електричного теплоакумулювального перетворювача та бака-акумулятора за економічним критерієм. На підставі результатів проведених експериментальних досліджень за умов експлуатації існуючої геліосистеми гарячого водопостачання в Кримській тепловій компанії (Севастополь) підтверджено вірогідність теоретичних розрахунків і показано доцільність застосування запропонованого додаткового джерела теплової енергії з урахуванням стохастичного погодинного впливу хмарності та температур у затінку та на сонці для підвищення ефективності геліосистем гарячого водопостачання.

Теоретично та практично обгрунтовано технічну можливість утворення комбінованої системи теплопостачання (КСТ) для об'єктів промислового теплопостачання на базі сонячних приставок типу "Дельта-система" та пласких сонячних колекторів (СК) до теплогенерувальних установок. Виконано порівняльний аналіз сучасних способів оцінки миттєвої ефективності сонячних приставок і пласких СК. Досліджено методики довгострокових характеристик дельта-систем і сонячних колекторів щодо визначення їх ефективності в процесі впровадження в комбінованих системах гарячого водопостачання промислових та індивідуальних споживачів. Проведено погодинне математичне моделювання енергетичної ефективності сонячних приставок КСТ і коефіцієнта заміщення традиційної енергії для теплих місяців року на базі використання об'єктно-орієнтованої мови програмування Visual Basic. Розроблено рекомендації щодо раціонального проектування сонячних колекторів типу "Дельта-система" у складі КСТ. Розроблено методику, алгоритми та програми числового моделювання теплових процесів КСТ з сонячними приставками типу "Дельта-система" та пласкими сонячними колекторами до теплогенерувальних установок.

Дисертація присвячена питанням проектування систем теплопостачання з плоскими сонячними колекторами. Розроблено нові методики розрахунку надходження тепла від системи теплопостачання при вимушеній та природній циркуляції теплоносія. Запропонована уточнена математична модель теплообміну у плоскому сонячному колекторі, яка враховує теплоємність та теплову провідність його елементів. Проведено обчислювальний експеримент. Показано, що теплоємність істотно впливає на швидкість прогрівання та значення температури теплоносія. Експериментально досліджено нестаціонарні теплові процеси, що протікають у плоскому сонячному колекторі та у системі теплопостачання з тепловим акумулятором і вільною конвекцією теплоносія. Запропоновано рекомендації по вибору раціональних параметрів систем попереднього нагрівання у парових та водогрійних котлах, установках нагрівання ванн з електролітом, охолодження та теплопостачання промислових об'єктів, що розташовані у різних регіонах України.

  Скачати повний текст

Дослідження присвячено розвитку наукових та інженерних основ створення багатофункціональних сонячних систем з використанням методів випарного охолодження середовищ. Встановлено, що найбільш перспективним є включення випарних охолоджувачів у склад осушувально-випарних систем на основі відкритого абсорбційного циклу з прямою регенерацією абсорбенту, що дозволяє знизити енерговитрати, оскільки традиційний десорбер і сонячна система нагрівання теплоносія тут замінюється сонячним регенератором абсорбенту. Розроблено схемні рішення сонячних систем кондиціювання повітря (ССКП) на основі сонячних колекторів-регенераторів (СК/Р). Зазначено, що газо-рідинні СК/Р забезпечують відновлення концентрації абсорбенту та підтримку безперервності циклу на основі сонячної енергії, що забезпечує як необхідне підведення тепла для регенерації, так і рух повітряного потоку над поверхнею абсорбенту. Виконано теоретичне й експериментальне дослідження особливостей плівкових течій з похилих поверхонь, включаючи питання сталості течій. Розроблено випарні охолоджувачі (ВО) (повітроохолоджувач і градирня) на основі апаратів плівкового типу з багатоканальною багатошаровою структурою полімерної насадки та роздільним рухом потоків газу та рідини. Виконано моделювання процесів тепломасопереносу в ВО.

Удосконалено математичну модель надходження сонячної енергії на потрійно-орієнтовану систему сонячних колекторів. Визначено оптимальні кути взаєморозташування сонячних колекторів. Проведено лабораторні дослідження для виявлення ефективності системи сонячного теплопостачання (СТ) залежно від кута нахилу сонячного колектора й азимутального кута падіння теплового потоку та його інтенсивності. Одержано графічні й аналітичні залежності. Проведено натурні дослідження системи теплопостачання з потрійно-орієнтованими сонячними колекторами. Визначено оптимальні кути встановлення сонячних колекторів даної системи. Удосконалено комбінований геліонагрівник з потрійно-орієнтованим теплопоглиначем. Визначено його оптимальні конструктивні розміри. Удосконалено метод розрахунку досліджених систем СТ. Розроблено програму для комп'ютерного розрахунку надходження сонячної енергії на потрійно-орієнтовану систему сонячних колекторів.

Проаналізовано результати досліджень надходження сонячної радіації на горизонтальну та вертикальні поверхні споруд. Установлено залежність між інтенсивністю сонячного випромінювання, витратою теплоносія та ефективністю роботи теплової сонячної панелі (ТСП). Доведено ефективність використання ТСП на території України.

Разработана замкнутая система уравнений математической модели, которая позволяет исследовать процессы нестационарного преобразования тепла в жидкостной гелиосистеме с сезонным аккумулятором тепла.

Изложены основы эксергоэкономического метода оптимизации. Приведен пример оптимизации солнечно-теплоаккумуляционной с теплонасосной установкой системы теплоснабжения.

Показано, что солнечные коллекторы обеспечивают бесперебойное снабжение теплом всей системы теплоснабжения здания на протяжении 7,5 месяцев в году и только с середины октября по середину марта количество тепла, отданное в общую систему теплоснабжения, составляет 30 - 45 %. Установлено, что совпадение результатов расчетов с экспериментальными данными удовлетворительное и позволяет судить о возможности использования полученных соотношений для анализа работы гелиопрофиля ТЭПС в различных климатических условиях.

Разработаны схемные решения для солнечных систем (СС) теплоснабжения и новое поколение плоских солнечных коллекторов (СК), которые базируются на использовании полимерных материалов в конструкции абсорбера и прозрачного покрытия. Выполнены экспериментальные исследования, которые подтверждают высокие характеристики разработанных СК и СС.

Проведена экологическая оценка целесообразности замены котельных, использующих органическое топливо, на большие гелиокомплексы. На примере санатория "Ай-Петри" показана целесообразность модернизации системы горячего водоснабжения за счет использования экологически чистой энергии солнца. Проведена эколого-геохимическая оценка территории до и после проведения реконструкции системы горячего водоснабжения санатория.

Представлены результаты расчета эффективности солнечных приставок типа "дельта-система" с промежуточным экраном для комбинированных систем теплоснабжения.