CONSTRUCTIVE FACTORS DEFINING RELIABILITY OF THE ENERGY SUPPLY SYSTEM
One possible way to use the energy of the sun is to convert it into thermal energy with the help of solar collector systems. Efficiency and reliability of operation of power supply systems with solar collectors depends on the choice of the structural elements of the converter. The operational proper...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/145 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103037109436416 |
|---|---|
| author | Nakashidze, I. Tonkoshkur, A. Uglanov, G. Parfilko, A. |
| author_facet | Nakashidze, I. Tonkoshkur, A. Uglanov, G. Parfilko, A. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "I. Nakashidze",
"institution": "Oles Honchar Dnipro National University"
},
{
"author": "A. Tonkoshkur",
"institution": "Oles Honchar Dnipro National University"
},
{
"author": "G. Uglanov",
"institution": "Oles Honchar Dnipro National University"
},
{
"author": "A. Parfilko",
"institution": "Oles Honchar Dnipro National University"
}
] |
| author_sort | Nakashidze, I. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:11Z |
| description | One possible way to use the energy of the sun is to convert it into thermal energy with the help of solar collector systems.
Efficiency and reliability of operation of power supply systems with solar collectors depends on the choice of the structural elements of the converter. The operational properties of the power supply system are affected by a number of conditions, among them the physicochemical properties of structural components. The purpose of this paper is to determine the selection criteria for the coolant for various solar collector designs in the power supply system.
Over the years of solar energy development, many reservoir designs have appeared, but there are three types in the basics: open, flat, vacuum.
When designing power supply systems, one of the determining factors is the reliability of solar radiation conversion elements. They must efficiently convert the energy of solar radiation for a long time. At the same time, their performance indicators should be stable throughout the life cycle. Therefore, for the solar collector system of any of the above types of construction, it is important to choose the coolant. To increase the reliability of the energy supply system with the solar collector, the coolant must be pre-filtered.
One of the most common coolants in solar collector systems is water. To increase the reliability of operation of systems operating in the cold season, it is proposed to use a solution based on propylene glycol as a heat carrier.
The solar collector system can be made of various materials. At the stage of designing a reliable system of solar collectors, it is necessary to take into account the advantages and disadvantages, as well as the chemical and physical properties of the coolant.
  |
| first_indexed | 2025-07-17T11:36:53Z |
| format | Article |
| fulltext |
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 2 23
УДК 621.3
КОНСТРУКТИВНЫЕ ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ НАДЕЖНОСТЬ
СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ
Л.В. Накашидзе, кандидат техническних наук, старший научный сотрудник,
А.С. Тонкошкур, доктор физико-математических наук, профессор, Г.В. Угланов, студент, А.Д. Парфилко, студент.
Днепровский национальный университет им. О. Гончара
49050, г. Днепр, пр-т Гагарина, 72.
При декомпозиции системы энергообеспечения проведен анализ некоторых факторов, которые способствуют повышению
надежности и эффективности систем энергообеспечения с гелиоколлекторами – выбор теплоносителя с физико-
химическими свойствами целесообразными в выбранных условиях эксплуатации. Библ. 10, табл. 1.
Ключевые слова: гелиоколлектор, система энергообеспечения, теплоноситель, конструктивные элементы, надежность,
декомпозиция.
CONSTRUCTIVE FACTORS DEFINING RELIABILITY OF THE ENERGY
SUPPLY SYSTEM
L. Nakashidze, candidate of technical sciences, research fellow, A.Tonkoshkur, doctor of physical and mathematical sciences, professor,
G. Uglanov, student, A. Parfilko, student.
Oles Honchar Dnipro National University
49050, 72 Gagarina Avenue, Dnipro, Ukraine.
An analysis of some factors that contribute to increasing the reliability and efficiency of energy supply systems with solar collectors
was conducted – the selection of a coolant with physical and chemical properties appropriate in the selected operating conditions.
Bibl. 10, tab. 1.
Keywords: solar collector, power supply system, coolant, structural elements, reliability.
Л.В. Накашидзе
L. Nakashidze
Відомості про автора: кандидат технічних
наук, старший науковий співробітник, дирек-
тор НДІ енергетики Дніпровського національ-
ного університету ім. О. Гончара.
Освіта: Дніпропетровський хімико-
технологічний інститут, факультет технологія
неорганічних речовин, спеціальність техно-
логія неорганічних речовин.
Наукова діяльність: відновлювані джерела
енергії.
Публікації: більше 120.
ORCID: 000-0003-3990-6718
Контакти: тел. +38 (056) 373-12-78
e-mail: foton_dnu@ukr.net
Information about the author: candidate of
technical sciences, research fellow, director of
the Energy Research Institute Oles Honchar
Dnipro National University.
Education: Dnipropetrovsk Institute of Chem-
ical Technology, Faculty of Technology of
inorganic compounds, with a degree on tech-
nology of inorganic compounds.
Research area: the renewable and alternative
energy sources.
Publications: more than 120.
ORCID: 000-0003-3990-6718
Contacts: phone +38 (056) 373-12-78
e-mail: foton_dnu@ukr.net
© Л.В.Накашидзе, А.С.Тонкошкур, Г.В.Угланов, А.Д.Парфилко, 2018
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 2 24
А.С. Тонкошкур
A.Tonkoshkur
Відомості про автора: доктор фізико-
математичних наук, професор кафедри
електронних розрахункових машин
Дніпровського національного університе-
ту ім. О. Гончара
Освіта: Дніпропетровський державний уні-
верситет, фізичний факультет, спеціальність
«Радіофізика та електроніка».
Наукова діяльність: електроніка, схемотехні-
ка та відновлювані джереле енергії.
Публікації: 260, в т. ч. 5 патентів.
ORCID: 0000-0002-1648-675X
Information about the author: doctor of
physics and mathematics sciences, profes-
sor of Electronic Computing Machinery
Department Oles Honchar Dnipro National
University.
Education: Dnipropetrovsk National Univer-
sity, Faculty of Physics with a degree on
radiophysics and electronics.
Research area: electronics, circuit engi-
neering and renewable energy sources.
Publications: 260, including 5 patents.
ORCID: 000-0002-1648-675X
Г.В. Угланов
G. Uglanov
Відомості про автора: студент фізико-
технічного факультету Дніпровського націо-
нального університету ім. О. Гончара.
Освіта: студент фізико-технічного факультету
Дніпровського національного університету
ім. О. Гончара.
Наукова діяльність: нетрадиційні та віднов-
лювальні джерела єнергії.
Публікації: 6.
ORCID: 0000-0002-8309-4465
Контакти: тел. +38 (056) 373-12-78
e-mail: foton_dnu@ukr.net
Information about the author: student of the
physical-technical faculty of the Oles Honchar
Dnipro National University.
Education: student of the physical-technical
faculty of the Oles Honchar Dnipro National
University.
Research area: the renewable and alternative
energy sources.
Publications: 6.
ORCID: 0000-0002-8309-4465
Contacts: phone +38 (056) 373-12-78
e-mail: foton_dnu@ukr.net
А.Д. Парфилко
A. Parfilko
Відомості про автора: студент фізико-
технічного факультету Дніпровського націо-
нального університету ім. О. Гончара.
Освіта: студент фізико-технічного факультету
Дніпровського національного університету
ім. О. Гончара.
Наукова діяльність: нетрадиційні та віднов-
лювальні джерела енергії.
Публікації: 5.
ORCID 0000-0002-4719-1233
Контакти: тел. +38 (056) 373-12-78
e-mail: foton_dnu@ukr.net
Information about the author: student of the
physical-technical faculty of the Oles Honchar
Dnipro National University.
Education: student of the physical-technical
faculty of the Oles Honchar Dnipro National
University.
Research area: the renewable and alternative
energy sources.
Publications: 5.
ORCID 0000-0002-4719-1233
Contacts: phone +38 (056) 373-12-78
e-mail: foton_dnu@ukr.net
В наше время все больше внимания уделяет-
ся возобновляемым источникам энергии. Это
обусловлено тем, что потребности человека в
энергии заметно увеличиваются, а состояние
окружающей среды ухудшается вследствие ис-
пользования традиционных источников энергии.
При этом запасы энергоресурсов все больше со-
кращаются [2]. Поэтому актуальным является
использование энергии солнечного излучения
для получения тепловой и электрической энер-
гии. Одним из возможных вариантов использо-
вания энергии солнца является преобразование её
в тепловую энергию с помощью систем солнеч-
ных коллекторов.
Наиболее распространены солнечные кол-
лекторы в странах Европы (Швеция, Дания, Гер-
мания, Польша), т. к. именно европейского сооб-
щества в первую очередь коснулась проблема
дефицита и непомерно высоких цен на энергоно-
сители. В настоящее время Германия имеет 62%
домов занятыми солнечными коллекторами;
именно Германия является бесспорным лидером
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 2 25
в технологиях использования солнечного тепла
для нагрева воды. Абсолютным лидером по ис-
пользованию таких альтернативных технологий
является Кипр, где 90 % домов оборудованы сол-
нечными установками. В Германии уже несколько
лет действует государственная программа «Сто
тысяч солнечных крыш». В США действует анало-
гичная программа «Миллион солнечных крыш» [1].
На данный момент существуют десятки ком-
паний занимающихся гелиоколлекторами, но ги-
гантами среди них являются KOSPEL, Sunrain,
TiSun, Vaillant. Среди Украинских компаний –
«Стар энержи» [2].
В инновационных системах энергообеспече-
ния, в которых используется энергия альтерна-
тивных источников, необходимо обеспечение
максимального уровня поступления и преобразо-
вания энергии, при одновременном обеспечении
надежности их функционирования. Это возмож-
но обеспечить при соблюдении технических ре-
шений, которые позволяют обеспечить компро-
мисс, между этими требованиями, т. е. за счет
иерархического многоуровневого анализа. В
данной работе этот подход рассмотрен на приме-
ре основного конструктивного элемента иннова-
ционной системы энергообеспечения, использу-
ющего энергию солнечного излучения – гелио-
коллектора. Рассмотрение иерархических взаи-
мосвязей, в этом случае, обусловлено тем, что
эффективность и надежность эксплуатации си-
стем энергообеспечения с гелиоколлекторами
зависит от выбора конструктивных элементов
преобразователя. На эксплуатационные свойства
системы энергообеспечения влияет ряд условий,
среди них физико-химические свойства кон-
структивных составляющих. Цель данной работы
при определении структуры надежной системы
энергообеспечения – рассмотреть целесообраз-
ность применения метода иерархической деком-
позиции на примере определения критериев вы-
бора теплоносителя для разных конструкций ге-
лиоколлекторов. В данном случае выбор крите-
риев обусловлен не только физико-химическими
свойствами теплоносителя, но и взаимодействи-
ем с поверхностью материалов.
Для проведения анализа при использовании
метода декомпозиции предлагается проводить
декомпозицию до уровня взаимосвязей, которые
возникают между конструктивнми элементами
гелиоколлекторов и химическими свойствами
используемых теплоносителей.
Для этого проведена систематизация данных
о влиянии нескольких типов теплоносителей для
разных конструкций гелиоколлекторов. За годы
развития солнечной энергетики появилось много
конструкций коллекторов, но в основе стоит три
типа: открытые, плоские, вакуумные.
Открытые солнечные коллекторы представля-
ют собой поглощающую панель (без корпуса), ко-
торая обычно изготавливается из пластика или ре-
зины, стойких к ультрафиолетовому излучению, с
той целью, чтобы конструкция не разрушалась под
действием солнечного излучения. Анализ литера-
турных источников [3, 4] позволил выделить сле-
дующие преимущества такого типа коллекторов:
- высокий КПД системы (по причине того, что
система является одноконтурной, и нет по-
терь при передаче тепла от одного контура к
контуру);
- простота конструкции;
- надежность конструкции;
- технологичность при монтаже;
- массогабаритные показатели.
Недостатками данной конструкции являются:
- значительное снижение КПД с увеличением
разницы температур;
- зависимость от погодных факторов (облач-
ности, ветра и т. д.);
- ограниченное применение (используется
только для бассейнов и в теплом климате);
- большая чувствительность к отрицательным
температурам окружающей среды;
- малый эффективный срок эксплуатации. [2]
При рассмотрении плоских солнечных кол-
лекторов необходимо учитывать, что основным
элементом плоского солнечного коллектора яв-
ляется абсорбер – металлическая пластина со
специальным поглощающим покрытием и напа-
янным на нее проточным трубопроводом. Абсор-
бер заключен в специальный корпус, у которого
лицевая стенка прозрачная (через нее в коллектор
проникает солнечное излучение), а тыльная –
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 2 26
утеплена минераловатной плитой либо слоем
другого утеплителя. Для уменьшения теплопо-
терь в холодное время года корпус плоского кол-
лектора делают максимально герметичным [3, 4].
Таким образом, теплоизоляция абсорбера дости-
гается за счет слоя воздуха или инертного газа со
стороны прозрачной передней стенки, и слоя
утеплителя со стороны задней стенки.
Обозначены следующие преимущества тако-
го типа гелиоколлекторов:
- универсальность;
- высокая эффективность;
- высокая надежность;
- возможность эффективного использования в
теплое и холодное время года;
- длительный эффективный срок эксплуатации.
Однако такая конструкция имеет ряд недо-
статков, среди них:
- снижение КПД (по сравнению с вакуумными
коллекторами) с увеличением разницы тем-
ператур в период с малым количеством сол-
нечного излучения;
- недостаточный уровень технологичности
монтажа.
Конструктивной особенностью вакуумных
солнечных коллекторов является наличие эле-
ментов с вакуумными трубками [2, 3, 4]. Их пре-
имуществами являются:
- высокая эффективность в течение всего года;
- максимально возможный КПД в зимний пе-
риод;
- универсальность;
- простота установки;
- возможность заменять вышедшие из строя
трубки теплообменника.
Недостатки, которые характерны для этого
типа коллекторов, это:
- низкий оптический (максимальный) КПД;
- низкая надежность – высокая подвержен-
ность градобитию;
- постепенное исчезновение вакуума в некото-
рых из трубок;
- неэффективная работа в районах с возмож-
ными минусовыми температурами (образо-
вание инея, выпадение снега);
- большой вес и габаритные размеры при той
же площади поглощающего элемента;
- малый эффективный срок эксплуатации (пе-
риодическая необходимость замены отдель-
ный трубок). Из-за потери вакуума в некото-
рых трубках, эти коллекторы могут работать
хуже плоских солнечных коллекторов [2].
При математическом описании процессов,
которые происходят в рассмотренных гелиоко-
лекторах в результате проведенной декомпози-
ции определен ряд характерных случаев теплоот-
дачи между их конструктивными слоями.
Удельный тепловой поток, который прохо-
дит через многослойную плоскую поверхность
гелиоколлектора, можно рассматривать как про-
цесс, который проходит в многослойной стене и
определить по формуле:
где: λ – коэффициент теплопроводности i-го слоя
конструкции; δ – толщина i-го слоя конструкции;
tw – температура поверхности i-го слоя.
При прохождении в гелиоколлекторе тепло-
носителя происходит теплоотдача при движении
жидкости в канале. При функционировании си-
стемы энергообеспечения с гелиоколлекторами
необходимо учитывать, что в этом случае крите-
рий Рейнольдса Re <2300 и критериальное урав-
нение имеет вид:
0,25
0,33 0,43 0,1
Pr
0,17Re Pr .
Pr
f
f f f f
w
Nu Gr
Таким образом, при проектировании систем
энергообеспечения одним из определяющих фак-
торов является надежность элементов преобразо-
вания солнечного излучения. Они должны эф-
фективно осуществлять преобразование энергии
солнечного излучения в течение продолжитель-
ного времени. При этом их эксплуатационные
показатели должны быть стабильны в течение
всего срока функционирования. Поэтому для си-
стемы солнечных коллекторов любой из выше-
перечисленных типов конструкции важным явля-
ется выбор теплоносителя. Для этого проведен
анализ теплоносителей, их взаимодействие с
элементами конструкции.
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 2 27
Одним из самых распространенных теплоно-
сителей в системах гелиоколлекторов, является
вода. Вода [4] является хорошим теплоносителем
благодаря своим физическим и химическим
свойствам. Достоинствами данного теплоносите-
ля являются:
- низкая стоимость и доступность;
- высокий коэффициент теплопроводности,
равный 0,56 Вт /(м·K).
Недостатки такого теплоносителя:
- не может использоваться при температурах
ниже 274 К;
- подвергает коррозии металлы;
- требуется проведение технологической
очистки и смягчения.
При достижении температуры 273 К и ниже
вода, как известно, переходит в твёрдое состоя-
ние при этом увеличиваясь в объемах [5]. В ре-
зультате увеличения объема трубы, которые кон-
структивно имеются в системе энергообеспече-
ния, могут быть повреждены. В результате си-
стема становится негерметичной и не может ис-
пользоваться до устранения повреждений узла.
Воду как теплоноситель можно использовать в
климатических зонах, в которых температура па-
дает в течение года ниже 274 К только посезонно
(в тёплое время года). То есть технологически
необходимо производить слив теплоносителя из
системы в холодное время года.
Система солнечных коллекторов может быть
выполнена из различных материалов. Наиболее
важным является то, из каких материалов выпол-
нен контур, в котором находится теплоноситель.
Теплоноситель способен вступать в химическую
реакцию с материалами контура. Результатом
реакции является коррозия, а в следствии – и
разрушение контура.
Для повышения надежности системы энерго-
обеспечения с гелиоколлектором, теплоноситель
необходимо подвергать предварительной филь-
трации. На данный момент существует множе-
ство видов фильтрации воды, но самым эффек-
тивным является метод обратноосмотической
фильтрации [6]. В таких фильтрах используются
тонкопленочные мембраны с размером ячеек,
сопоставимым с размером молекулы воды. Такая
мембрана удаляет из воды практически все рас-
творенные компоненты, органические примеси,
соли тяжелых металлов, бактерии. Чтобы про-
длить срок службы мембраны, перед ней ставит-
ся несколько префильтров. Они задерживают ча-
стицы размером более 5 мкм, обеспечивать пер-
вичную химическую очистку. Отфильтрованные
префильтрами соли и различные примеси смы-
ваются в дренаж принудительным потоком воды.
За счет этих мер повышаются производитель-
ность и срок службы мембраны. Если не произ-
водить операции по фильтрации такого теплоно-
сителя, то в системе могут появляться отложения
извести и различных солей, что, в свою очередь,
может привести к преждевременному выходу из
строя системы. При использовании воды, которая
не прошла предварительную подготовку, при
эксплуатации системы металлические трубы
полностью зарастают известью. Это обусловлено
тем, что металл имеет шероховатую поверхность,
таким образом, частицы попадают в поры и по-
степенно срастаются с кристаллической решёт-
кой металла.
В системах, в которых используется пластик
и стекло, процесс загрязнения имеет другой ме-
ханизм. На стенках труб появляется налёт, кото-
рый снижает надежность системы не критично.
Воду используют в одноконтурных системах
солнечных коллекторов, так как использовать её
в двухконтурной системе нецелесообразно.
Поскольку вода не может использоваться как
теплоноситель для системы солнечных коллекто-
ров при температурах ниже 273 К, таким обра-
зом, возникает необходимость в другом теплоно-
сителе. Поэтому для повышения надежности экс-
плуатации систем, работающих в холодное время
года, в качестве теплоносителя предлагается ис-
пользовать раствор на основе пропилен гликоля.
Пропилен гликоль (С3H8O2) [7] – бесцветная
вязкая жидкость, практически не имеет запаха, не
токсична для человека, относится к антифризам,
применяется в различных отраслях. Как теплоно-
ситель в чистом виде не используется, так как
является довольно вязкой 0,056 Па·с. Следова-
тельно, в качестве теплоносителя используется
только в смеси с дистиллированной водой. При
анализе литературных данных обозначены сле-
дующие достоинства пропилен гликоля:
- может использоваться при температурах ни-
же 274 К;
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 2 28
- легче нагревается, чем вода.
Недостатками такого теплоносителя являются:
- повышение кислотности с повышением тем-
пературы;
- высокая стоимость в сравнении с водой;
- ограниченный срок эксплуатации;
относительно высокая вязкость.
Особенностью использования, которая ха-
рактерна для данного теплоносителя, является то,
что при повышении температуры, его кислот-
ность повышается и начинается процесс взаимо-
действия с поверхностью конструктивных эле-
ментов системы. Следовательно, по истечению
времени может нарушиться герметичность си-
стемы. Для стабилизации кислотности в смесь
добавляют различные химические присадки,
например, гидроксид натрия. Контроль кислот-
ности [8] осуществляют по уровню pH смеси.
Уровень pH смеси должен быть ≥ 7, то есть нахо-
диться в щелочной зоне. По истечении некоторо-
го времени теплоноситель на основе пропилен
гликоля, необходимо заменять. Теплоноситель
при нагреве вступает в реакцию с материалами,
из которых изготовлена система, что в результате
приводит к частичной потере свойств. Рекомен-
дуется не использовать смесь с пропилен глико-
лем в качестве теплоносителя больше 10 лет. По
сравнению с водой, пропилен гликоль имеет вы-
сокую себестоимость, дополнительно стоимость
растет по мере стабилизации кислотности.
Главным преимуществом С3H8O2, является
низкая температура кристаллизации 213 К, при
достижении этой температуры пропилен гликоль
начинает преобразовываться в структуру напо-
минающую снег. В смеси же с дистиллированной
водой, температура кристаллизации меняется в
зависимости от процентного соотношения [9]
воды к С3H8O2 (табл. 1).
Данные свойства смеси позволяют использо-
вать её как теплоноситель в климатических зо-
нах, в которых температура падает в течение года
ниже 274 К. Однако, для использования такого
теплоносителя необходима двухконтурная си-
стема солнечных коллекторов. В первом контуре
теплоноситель, во втором вода для горячего во-
доснабжения или отопления. Стоит отметить, что
в первом контуре конструктивно необходимо ис-
пользовать циркуляционный насос.
Таблица 1. Влияние количественного состава смеси теп-
лоносителя на температуру кристаллизации
Table 1. Influence of the quantitative composition of the
coolant mixture on the crystallization temperature
Процентное соотношение
H2O: С3H8O2
Температура К
40 : 60 233
42 : 58 238
46 : 54 243
51 : 49 248
55 : 45 253
Для повышения надежности систем энерго-
обеспечения с гелиоколлекторами необходимо
учитывать, что вода является оптимальным теп-
лоносителем, если её использовать при темпера-
турах не ниже 274 К, потому использовать воду в
холодное время года не представляется возмож-
ным. При более низких температурах, оптималь-
ным является использование смеси дистиллиро-
ванной воды с пропилен гликолем. С экономиче-
ской стороны вопроса, использование воды явля-
ется более выгодным. По другим своим свой-
ствам оба теплоносителя схожи, но использова-
ние воды не снижает надежность системы.
Висновки. На этапе проектирования надеж-
ной системы солнечных коллекторов при прове-
дении декомпозии необходимо учитывать пре-
имущества и недостатки, а также химические и
физические свойства теплоносителя. Условия
эксплуатации гелиоколлекторов главным обра-
зом могут повлиять на конфигурацию и надеж-
ность системы. Для надежного сезонного функ-
ционирования системы (только в тёплое время
года) достаточно использовать воду в качестве
теплоносителя. Для круглогодичного надежного
использования системы энергообеспечения с ге-
лиоколлекторами необходимо учитывать физиче-
ские свойства теплоносителей при пониженной
температуре окружающей среды и взаимодей-
ствие с материалами конструктивных элементов.
1. Краткий анализ мирового рынка солнечных си-
стем [Электронный ресурс] – Режим доступа:
http://www.star-energy.com.ua/about-y.html.
2. Виды солнечных коллекторов [Электронный ре-
сурс] – Режим доступа: http://unitechbau.kiev.ua/heating/
kottedzhnoe_otoplenie/energosberegayuschie/geliosistemy/vidy_
solnechnykh_kollektorov/.
3. Гелиоколлектор в Украине [Электронный ресурс]
– Режим доступа: https://prom.ua/Geliokollektor.html.
http://unitechbau.kiev.ua/heating/
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 2 29
4. Свойства воды – химические и физические свой-
ства воды в жидком состоянии [Электронный ресурс] – Ре-
жим доступа: https://vodamama.com/svoystva-vody.html.
5. Арабаджи В.И. Загадки простой воды
/ В.И Арабаджи. – М.: «Знание», 1973.
6. Дытнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрафиль-
трация / Ю.И. Дытнерский. – М.: «Химия», 1978. – 352 с.
7. Дымент О.Н. Гликоли и другие производные оки-
сей этилена и пропилена / О.Н. Дымент, К.С. Казанский,
А.М. Мирошников. / Под общей ред. О.Н. Дымента. – М.:
«Химия», 1976. – 172 с.
8. Теплоноситель для гелиосистем [Электронный
ресурс] – Режим доступа: http://solarsoul.net/teplonositel-dlya-
geliosistem.
9. Тепро-П на основе пропиленгликоля (теплоноси-
тели, хладоносители, антифризы, охлаждающие жидкости)
[Электронный ресурс] – Режим доступа:
http://stron.com.ua/teplonositeli-tepro/tepro-p-na-osnove-
propilenglikolya?gclid=Cj0KCQiArYDQBRDoARIsAMR8s_Q
vG-kSOr6zi-Fd3SWtKWmzDXYrJmwFvPHQOicdz
VMuFTL2Zm5en7caAmjGEALw_wcB.
10. Матвеевский В.Р. Надежность технических систем.
Учебное пособие / В.Р. Матвеевский. – М., 2002. – 113 с.
КОНСТРУКТИВНІ ФАКТОРИ, ЩО ВИЗНАЧАЮТЬ
НАДІЙНІСТЬ СИСТЕМИ ЕНЕРГОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ
Л.В. Накашидзе, кандидат технічних наук, старший науко-
вий співробітник, О.С. Тонкошкур, доктор фізико-
математичних наук, профессор, Г.В. Угланов, студент,
А.Д. Парфілко, студент.
Дніпровський національний університет ім. О. Гончара
49050 м. Дніпро, пр-т Гагаріна, 72.
Проведено аналіз деяких факторів, які сприяють підвищен-
ню надійності та ефективності систем енергозабезпечення
з геліоколекторами – вибір теплоносія з фізико-хімічними
властивостями доцільними в обраних умовах експлуатації.
Бібл. 10, табл. 1.
Ключові слова: геліоколектор, система енергозабезпечення,
теплоносій, конструктивні елементи, надійність.
REFEENCES
1. Kratkiy analiz mirovogo rynka solnechnykh sistem
[Brief analysis of the world market of solar systems]. Available
at http://www.star-energy.com.ua/about-y.html [in Rus.]
2. Vidy solnechnyh kollektorov [Types of solar collec-
tors]. Available at
http://unitechbau.kiev.ua/heating/kottedzhnoe_otoplenie/energos
beregayuschie/geliosistemy/vidy_solnechnykh_kollektorov/ [in
Rus.]
3. Geliokollektor v Ukraine [Solar collector in Ukraine].
Available at https://prom.ua/Geliokollektor.html [in Rus.]
4. Svoystva vody – khimicheskie i fizicheskie svoystva
vody v zhidkom sostoyanii [Properties of water – the chemical
and physical properties of water in a liquid state]. Available at
https://vodamama.com/svoystva-vody.html [in Rus.]
5. Arabadzhi V. I. (1973) Zagadki prostoy vody [Mys-
teries of plain water]. Moskva, Znanie. [in Rus.]
6. Dytnerskij YU.I. (1978) Obratnyy osmos i ul'tra-
fil'tratsiya [Reverse osmosis and ultrafiltration]. Moskwva,
Himiya. [in Rus.]
7. Dyment O.N., Kazanskij K.S., Miroshnikov A.M.
(1976) Glikoli i drugie proizvodnye okisej etilena i propilena
[Glycols and other derivatives of oxides of ethylene and propyl-
ene]. Moskva, Himiya. [in Rus.]
8. Teplonositel' dlya geliosistem [Heat carrier for helio-
systems] – Available at http://solarsoul.net/teplonositel-dlya-
geliosistem [in Rus.]
9. Tepro-P na osnove propilenglikolya (teplonositeli,
hladonositeli, antifrizy, ohlazhdayushchie zhidkosti) [Tepr-P
based on propylene glycol (heat transfer fluids, coolants, anti-
freezes, coolants)] – Available at
http://stron.com.ua/teplonositeli-tepro/tepro-p-na-osnove-
propileng likolya?gclid=
Cj0KCQiArYDQBRDoARIsAMR8s_QvG-kSOr6zi-
Fd3SWtKWmzDXYrJmwFvPHQOicdzVMuFTL2Zm5en7caA
mjGEALw_wcB [in Rus.]
10. Matveevskiy V.R. (2002). Nadezhnost' tekhnicheskih
system [Reliability of technical systems.]. Moskva. [in Rus.]
SYNOPSES
One possible way to use the energy of the sun is to convert
it into thermal energy with the help of solar collector systems.
Efficiency and reliability of operation of power supply sys-
tems with solar collectors depends on the choice of the structural
elements of the converter. The operational properties of the
power supply system are affected by a number of conditions,
among them the physicochemical properties of structural com-
ponents. The purpose of this paper is to determine the selection
criteria for the coolant for various solar collector designs in the
power supply system.
Over the years of solar energy development, many reser-
voir designs have appeared, but there are three types in the ba-
sics: open, flat, vacuum.
When designing power supply systems, one of the deter-
mining factors is the reliability of solar radiation conversion
elements. They must efficiently convert the energy of solar radi-
ation for a long time. At the same time, their performance indica-
tors should be stable throughout the life cycle. Therefore, for the
solar collector system of any of the above types of construction,
it is important to choose the coolant. To increase the reliability
of the energy supply system with the solar collector, the coolant
must be pre-filtered.
One of the most common coolants in solar collector sys-
tems is water. To increase the reliability of operation of systems
operating in the cold season, it is proposed to use a solution
based on propylene glycol as a heat carrier.
The solar collector system can be made of various materi-
als. At the stage of designing a reliable system of solar collec-
tors, it is necessary to take into account the advantages and dis-
advantages, as well as the chemical and physical properties of
the coolant.
Стаття надійшла до редакції 16.03.18
Остаточна версія 12.06.18
|
| id | veorgua-article-145 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Russian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:01:49Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/a2/c9a5f1ae1838576a39acb6d2a75d15a2.pdf |
| spelling | veorgua-article-1452026-07-18T06:32:11Z CONSTRUCTIVE FACTORS DEFINING RELIABILITY OF THE ENERGY SUPPLY SYSTEM КОНСТРУКТИВНЫЕ ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ КОНСТРУКТИВНІ ФАКТОРИ, ЩО ВИЗНАЧАЮТЬ НАДІЙНІСТЬ СИСТЕМИ ЕНЕРГОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ Nakashidze, I. Tonkoshkur, A. Uglanov, G. Parfilko, A. solar collector power supply system coolant structural elements reliability геліоколектор система енергозабезпечення теплоносій конструктивні елементи надійність гелиоколлектор система энергообеспечения теплоноситель конструктивные элементы надежность декомпозиция One possible way to use the energy of the sun is to convert it into thermal energy with the help of solar collector systems. Efficiency and reliability of operation of power supply systems with solar collectors depends on the choice of the structural elements of the converter. The operational properties of the power supply system are affected by a number of conditions, among them the physicochemical properties of structural components. The purpose of this paper is to determine the selection criteria for the coolant for various solar collector designs in the power supply system. Over the years of solar energy development, many reservoir designs have appeared, but there are three types in the basics: open, flat, vacuum. When designing power supply systems, one of the determining factors is the reliability of solar radiation conversion elements. They must efficiently convert the energy of solar radiation for a long time. At the same time, their performance indicators should be stable throughout the life cycle. Therefore, for the solar collector system of any of the above types of construction, it is important to choose the coolant. To increase the reliability of the energy supply system with the solar collector, the coolant must be pre-filtered. One of the most common coolants in solar collector systems is water. To increase the reliability of operation of systems operating in the cold season, it is proposed to use a solution based on propylene glycol as a heat carrier. The solar collector system can be made of various materials. At the stage of designing a reliable system of solar collectors, it is necessary to take into account the advantages and disadvantages, as well as the chemical and physical properties of the coolant. &nbsp; При декомпозиции системы энергообеспечения проведен анализ некоторых факторов, которые способствуют повышению надежности и эффективности систем энергообеспечения с гелиоколлекторами – выбор теплоносителя с физико-химическими свойствами целесообразными в выбранных условиях эксплуатации. Проведено аналіз деяких факторів, які сприяють підвищенню надійності та ефективності систем енергозабезпечення з геліоколекторами – вибір теплоносія з фізико-хімічними властивостями доцільними в обраних умовах експлуатації Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2018-06-18 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/145 Vidnovluvana energetika ; No. 2 (53) (2018): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 23-29 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 2 (53) (2018): Научно-прикладной журнал Возобновляемая энергетика; 23-29 Відновлювана енергетика; № 2 (53) (2018): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 23-29 2664-8172 1819-8058 ru https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/145/97 Copyright (c) 2018 I. Nakashidze, A. Tonkoshkur, G. Uglanov, A. Parfilko https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | solar collector power supply system coolant structural elements reliability Nakashidze, I. Tonkoshkur, A. Uglanov, G. Parfilko, A. CONSTRUCTIVE FACTORS DEFINING RELIABILITY OF THE ENERGY SUPPLY SYSTEM |
| title | CONSTRUCTIVE FACTORS DEFINING RELIABILITY OF THE ENERGY SUPPLY SYSTEM |
| title_alt | КОНСТРУКТИВНЫЕ ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ КОНСТРУКТИВНІ ФАКТОРИ, ЩО ВИЗНАЧАЮТЬ НАДІЙНІСТЬ СИСТЕМИ ЕНЕРГОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ |
| title_full | CONSTRUCTIVE FACTORS DEFINING RELIABILITY OF THE ENERGY SUPPLY SYSTEM |
| title_fullStr | CONSTRUCTIVE FACTORS DEFINING RELIABILITY OF THE ENERGY SUPPLY SYSTEM |
| title_full_unstemmed | CONSTRUCTIVE FACTORS DEFINING RELIABILITY OF THE ENERGY SUPPLY SYSTEM |
| title_short | CONSTRUCTIVE FACTORS DEFINING RELIABILITY OF THE ENERGY SUPPLY SYSTEM |
| title_sort | constructive factors defining reliability of the energy supply system |
| topic | solar collector power supply system coolant structural elements reliability |
| topic_facet | solar collector power supply system coolant structural elements reliability геліоколектор система енергозабезпечення теплоносій конструктивні елементи надійність гелиоколлектор система энергообеспечения теплоноситель конструктивные элементы надежность декомпозиция |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/145 |
| work_keys_str_mv | AT nakashidzei constructivefactorsdefiningreliabilityoftheenergysupplysystem AT tonkoshkura constructivefactorsdefiningreliabilityoftheenergysupplysystem AT uglanovg constructivefactorsdefiningreliabilityoftheenergysupplysystem AT parfilkoa constructivefactorsdefiningreliabilityoftheenergysupplysystem AT nakashidzei konstruktivnyefaktoryopredelâûŝienadežnostʹsistemyénergoobespečeniâ AT tonkoshkura konstruktivnyefaktoryopredelâûŝienadežnostʹsistemyénergoobespečeniâ AT uglanovg konstruktivnyefaktoryopredelâûŝienadežnostʹsistemyénergoobespečeniâ AT parfilkoa konstruktivnyefaktoryopredelâûŝienadežnostʹsistemyénergoobespečeniâ AT nakashidzei konstruktivnífaktoriŝoviznačaûtʹnadíjnístʹsistemienergozabezpečennâ AT tonkoshkura konstruktivnífaktoriŝoviznačaûtʹnadíjnístʹsistemienergozabezpečennâ AT uglanovg konstruktivnífaktoriŝoviznačaûtʹnadíjnístʹsistemienergozabezpečennâ AT parfilkoa konstruktivnífaktoriŝoviznačaûtʹnadíjnístʹsistemienergozabezpečennâ |