В Томском государственном архитектурно-строительном университете продолжаются научные работы по совершенствованию энергосберегающей технологии управления гибридными солнечными системами горячего водоснабжения. Над системой работают: заведующий кафедрой теплогазоснабжения и инженерных систем в строительстве, профессор Николай Цветков, доценты Юлия Дорошенко, Татьяна Мирошниченко, Александр Толстых и старшие преподаватели Юрий Кривошеин и Кристина Кузнецова.
Напомним, что предложенная энергосберегающая технология управления гибридными солнечными системами горячего водоснабжения успешно работает в энергоэффективном квартале городского округа «Жатай» в Якутии. Продолжая мониторинг системы, ученые установили дополнительные тепловые потери в солнечных системах ГВС в ночное время, обусловленных возникающей естественной конвекцией в гидравлических контурах коллекторов. Исследуя их, была найдена причина. Она заключалась в том, что расчеты дополнительных тепловых потерь были выполнены без учета стратификации температуры в баке-накопителе. Днем тепловая энергия от солнца передается к воде в баке-накопителе, а ночью, за счет возникающей свободной конвекции в гидравлических контурах коллекторах, часть её теряется.
Научный коллектив детально изучил возникновение свободной конвекции в гидравлическом контуре коллекторов на солнечной системе ГВС, включающей два вакуумированных трубчатых коллектора. Система построена в производственном цехе Научно-производственного объединения «Внедрение энергосберегающих технологий» (НПО «ВЭСТ) в селе Кафтанчиково Томской области. На основе полученных результатов разработан метод и аппаратно-программный комплекс, позволяющий исключить или свести до минимума дополнительные тепловые потери.
– Суть способа заключается в том, что при температурах коллекторов, близких к точке замерзания теплоносителя минус 10 °С (например, выше на 5 °С), открывается управляемый клапан и возникшая свободная конвекция теплоносителя прогревает коллекторы до повышения их температуры на 5 °С. – поясняет профессор Николай Цветков. – Клапан затем закрывается, и коллекторы охлаждаются до температуры минус 5 °С. Такой процесс «нагревания и охлаждения» коллекторов продолжается до восхода солнца.
– Предложенный метод и аппаратно-программный комплекс для его реализации позволяет, на основе анализа наружных температур в холодные периоды года для конкретной территории и выбора теплоносителя с соответствующей температурой замерзания, выполнить годовой энергетический и экономический анализ эффективности эксплуатации солнечных систем горячего водоснабжения. – добавил Николай Цветков.
Данная разработка входит в стратегический проект ТГАСУ «Инженерный экстрим» программы «Приоритет 2030».
