выводы
Проведен сравнительный анализ характеристик около 200 современных конструкций солнечных коллекторов с металлической тепловоспринимающей панелью и стеклянным прозрачным ограждением.
Показано, что задача совершенствования конструкции солнечного коллектора и снижения удельных весовых и стоимостных параметров может быть решена с использованием новых перспективных материалов, в частности, современных теплостойких и стойких к УФ излучению полимерных материалов.Выполнен обзор и анализ существующих математических моделей и методов тепловых испытаний солнечных коллекторов и солнечных водонагревательных установок с точки зрения возможности их реализации в климатических условиях г. Москвы.
Впервые проведены исследования спектральных характеристик сотового поликарбоната, и их сравнительный анализ со спектральными характеристиками стекла. Показана целесообразность использования полимерных материалов в качестве светопрозрачных покрытий солнечных коллекторов.
Разработаны новые конструкции плоских СК и СВУ из теплостойких и стойких к ультрафиолету пластмасс, эффективно преобразующих энергию солнечного излучения в тепло. Показана возможность снижения удельного веса солнечных коллекторов до 7-8 кг/м2 (традиционные СК более 15 кг/м2) и удельной стоимости до 6070 $/м2 (традиционные СК более 100 $/м2) при сохранении высоких показателей их теплотехнического совершенства за счет применения пластиков вместо стекла и металла.
Разработан и создан экспериментальный теплогидравлический стенд для тепловых испытаний СК и СВУ в натурных условиях г. Москвы. Сегодня стенд является единственным специализированным стендом в России. Наличие стенда делает возможным организацию
сертификационных испытаний гелиотехнического оборудования отечественных производителей.
На созданном стендовом оборудовании проведены натурные исследования СК различных производителей, в том числе и разработанных СК из полимерных материалов.
Определены параметры теплотехнического совершенства СК. Показано, что разработанные СК из полимерных материалов хотя и имеют более низкий оптический КПД (0,67 вместо 0,72 для СК со стеклянным ограждением), но при одинаковой тыльной теплоизоляции характеризуются более низким коэффициентом тепловых потерь, что обеспечивает их теплотехническое преимущество при нагреве теплоносителя выше температуры окружающей среды более, чем на 40°С.Впервые в условиях Москвы проведены натурные исследования СВУ в соответствии с международным стандартом ISO 9459-2:1995. Определены уравнения производительности СВУ, с использованием которых можно предсказывать эффективность работы СВУ в других регионах России.
Выполнены натурные испытания системы солнечного теплоснабжения технического блока Большого оптического телескопа Специальной астрофизической обсерватории РАН, на основе которых показана высокая эффективность замещения солнечной энергией электричества при обогреве резервного дизель-генератора. Среднее значение КПД солнечной установки в дни проведения экспериментов достигало 37%. Укрупненные технико-экономические оценки показали, что срок окупаемости солнечной установки не превышает 5 лет.