Анализ эффективности теплоаккумуляторов для солнечного теплоснабжения сельских домов

Abstract

В настоящее время одна из значимых задач при создании оптимального микроклимата в типовых сельских домах – обеспечение их надежным теплом. Автономные гибридные системы теплоснабжения с использованием солнечной энергии – альтернатива для решения этой проблемы. (Цель исследования) Осуществить анализ эффективности различных теплоаккумулирующих материалов и определить тепловую мощность теплоаккумулятора для систем солнечного теплоснабжения типовых сельских домов с теплым полом. (Материалы и методы) Предложена гибридная система отопления сельского дома с теплым полом и аккумулятором тепловой энергии. Теплоаккумулирующие материалы обладают способностью накапливать значительное количество тепла за счет высокой теплоемкости и теплопроводности. Это позволяет эффективно использовать их в системах отопления типовых сельских домов с теплым полом. Осуществлен анализ теплофизических свойств различных теплоаккумулирующих материалов с использованием методов термодинамического анализа, теплотехнических измерений и экспериментальных исследований. (Результаты и обсуждение) На основе выполненных исследований установлено, что в условиях Каршинского района Узбекистана общая тепловая мощность, необходимая для поддержания оптимального температурного режима (18-25 градусов Цельсия) в типовом сельском доме с площадью обогрева 144 квадратных метра составляет 13,5-14,0 киловатт в зависимости от изменения метеорологических параметров местности. Обоснована эффективность применения теплового аккумулятора с теплым полом в системе солнечного теплоснабжения. Обосновано, что тепловая мощность теплоаккумуляторов с водой составляет 8,4 киловатта, с парафином – 5,6 киловатта, с пиролизной жидкостью – 6,8 киловатта, а со смесью масел – 6,0 киловатт. Использование парафина как теплоаккумулятора в системе отопления типового сельского дома с теплым полом является эффективным решением для повышения энергоэффективности и комфортных условий. Парафиновый аккумулятор эффективно накапливает и распределяет тепло, уменьшает колебания температуры в помещении и снижает потребление тепловой энергии. Однако для успешной реализации системы необходимо учитывать температурные ограничения, стоимость установки и дополнительные теплоизоляционные меры. (Выводы) В результате проведенных исследований установили, что средняя тепловая нагрузка типового сельского дома с площадью 144 квадратных метра в условиях юга Республики Узбекистан составляет около 14 киловатт. Установлено, что применение теплоаккумулятора с водой обеспечивает экономию тепловой энергии в системе отопления сельского типового дома до 60 процентов, с пиролизной жидкостью – 48,5 процента, с парафином – 40-45 процентов. Используя теплоаккумулирующие материалы, возможно значительно снизить потери тепла, а также повысить общую эффективность системы отопления типовых сельских домов. Это особенно важно в системах отопления с переменной тепловой нагрузкой, когда периодически возникают пики потребления тепловой энергии