SOLAR HEAT SUPPLY: VARIETIES OF CONVERSION SYSTEMS, EFFICIENCY
The use of solar energy in current conditions is one of the most affordable and popular energy-saving technologies that allows to significantly increase the efficiency of heat supply due to the fact that the energy obtained from the Sun is the cheapest and technologically available. The work conside...
Збережено в:
| Дата: | 2022 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2022
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/371 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103572793360384 |
|---|---|
| author | Zoshchenko, S |
| author_facet | Zoshchenko, S |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "S Zoshchenko",
"institution": "Institute of Renewable Energy of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv."
}
] |
| author_sort | Zoshchenko, S |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:17Z |
| description | The use of solar energy in current conditions is one of the most affordable and popular energy-saving technologies that allows to significantly increase the efficiency of heat supply due to the fact that the energy obtained from the Sun is the cheapest and technologically available. The work considers the issue of using solar heat supply systems for heating needs of private houses, office premises and industrial premises. A classification of existing types of solar collectors is provided. A general analysis of the construction, principle of operation and composition of flat and vacuum solar collectors is given. The main thermophysical parameters that determine the efficiency of the solar system are substantiated. An analysis of the efficiency of flat and vacuum solar collectors for heating water in the hot water supply and heating system of buildings was performed. A patent search and systematized innovative solutions that increase the efficiency of the solar system have been conducted. General shortcomings of all heliosystem designs and directions of efforts of inventors are established. It is concluded that in order to improve the efficiency of solar heat conversion systems, work algorithms and high-quality adjustment of control controllers and their use by regulators must play a significant role. Their main function is to control the thermophysical parameters of the heliosystem and automatically make a decision on the control of electronic valves in order to ensure the optimal temperature of the coolant in all circuits. It is justified that further research into the implementation of multi-circuit systems for obtaining thermal energy from solar radiation in combination with other sources of obtaining thermal energy and an effective system for accumulating the received heat has a perspective. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2022.4(71).43-48 |
| first_indexed | 2025-07-17T11:38:52Z |
| format | Article |
| fulltext |
43
Відновлювана енергетика. №4/2022 | Сонячна енергетика
УДК 620.92:551.521.37 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.4(71)43-48
СОНЯЧНЕ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ:
РІЗНОВИДИ СИСТЕМ ПЕРЕТВОРЕННЯ, ЕФЕКТИВНІСТЬ
Отримано 05 груд. 2022; рекомендовано до публікації 27 груд. 2022
Доступно онлайн 30 груд. 2022
С. А. Зощенко 1
Автор для коресподенції: Сергій Зощенко,
e-mail: zoshchenkosergey@gmail.com
Використання сонячної енергії в сучасних умовах – одніа з найдоступніших та найпопулярніших енерго-
ощадних технологій, яка дозволяє значною мірою підвищити ефективність теплопостачання за
рахунок того, що енергія, отримана від Сонця, є найдешевшою та технологічно доступною. У роботі
розглядається питання застосування систем сонячного теплопостачання для потреб теплопоста-
чання приватних будинків, офісних приміщень та виробничих приміщень. Надано класифікацію існую-
чих типів сонячних колеторів. Наведено загальний аналіз побудови, принципу роботи та складу пло-
ских і вакуумних сонячних колеторів. Обґрунтувано основні теплофізичні параметри, що визначають
ефективність геліосистеми. Виконано аналіз ефективності роботи плоских і вакуумних сонячних ко-
лекторів для нагріву води в системі гарячого водопостачання та опалення будівель. Проведено па-
тентний пошук та систматизовані інноваційні рішення, що підвищують ефективність геліоси-
стеми. Визночено загальні недоліки усіх конструкцій геліосистем та напрямки зусиль винахідників. Об-
грунтовано, що для підвищення ефективності сонячних систем теплоперетворення значну роль ві-
діграють алгоритми роботи та якісне налаштування контролерів, управління та використання ре-
гуляторів. Основною їх функцією є контроль теплофізичних параметрів геліосистеми та автомати-
чне прийняття рішення з управління електронними клапанами для забезпечення оптимальної тем-
ператури теплоносія в усіх контурах. Обґрунтовано, що мають перспективу подальші дослідження
впровадження багатоконтурних систем отримання теплової енергії від сонячного випромінення в
поєднанні з іншими джерелами отримання теплової енергії та ефективною системою акумулювання
отриманої теплоти.
Ключові слова: вакуумні колектори, плоскі колектори, геліосистема, теплозабезпечення, гаряче во-
допостачання, ефективність, сонячна енергія.
SOLAR HEAT SUPPLY:
VARIETIES OF CONVERSION SYSTEMS, EFFICIENCY
Received 05 Dec. 2022; accepted 27 Dec. 2022.
Available online 30 Dec. 2022
Sergii Zoshchenko1
Author for correspondence: Sergii Zoshchenko,
e-mail: zoshchenkosergey@gmail.com
The use of solar energy in current conditions is one of the most affordable and popular energy-saving
technologies that allows to significantly increase the efficiency of heat supply due to the fact that the energy
obtained from the Sun is the cheapest and technologically available. The work considers the issue of using solar
heat supply systems for heating needs of private houses, office premises and industrial premises. A classification
of existing types of solar collectors is provided. A general analysis of the construction, principle of operation and
composition of flat and vacuum solar collectors is given. The main thermophysical parameters that determine
the efficiency of the solar system are substantiated. An analysis of the efficiency of flat and vacuum solar
collectors for heating water in the hot water supply and heating system of buildings was performed. A patent
search and systematized innovative solutions that increase the efficiency of the solar system have been
conducted. General shortcomings of all heliosystem designs and directions of efforts of inventors are
1 заступник директора. Інститут відновлюва-
ної енергетики НАН України, м. Київ.
http://orcid.0000-0002-7997-9324
1 Head’s assistant. Institute of Renewable Energy
of the National Academy of Sciences of Ukraine,
Kyiv.
44
Відновлювана енергетика. №4/2022 | Сонячна енергетика
established. It is concluded that in order to improve the efficiency of solar heat conversion systems, work
algorithms and high-quality adjustment of control controllers and their use by regulators must play a significant
role. Their main function is to control the thermophysical parameters of the heliosystem and automatically
make a decision on the control of electronic valves in order to ensure the optimal temperature of the coolant in
all circuits. It is justified that further research into the implementation of multi-circuit systems for obtaining
thermal energy from solar radiation in combination with other sources of obtaining thermal energy and an
effective system for accumulating the received heat has a perspective.
Keywords: vacuum collectors, flat collectors, solar system, heat supply, hot water supply, efficiency, solar
energy.
Перелік використаних скорочень та позначень
USPTO – United States Patent and Trademark
Office (повнотекстова база даних
патентного відомства США)
СPD – Canadian Patents Database (пошукова
система патентної служби Канади)
Esp@cenet – European Patent Office (Європейське
патентне відомство)
EPO – Європейська патентна організація
WIPO – Всесвітня організації інтелектуальної
власності
ЄАПВ – Євразійське патентне відомство
SIPO – державне відомство інтелектуальної вла-
сності Китайської Народної Республіки
PAJ – Patent Abstracts of Japan (бази даних Па-
тентного відомства Японії)
УКРПАТЕНТ – база даних патентів України
Вступ. Енергоощадні технології є одним з основних за-
собів економії паливних ресурсів та захисту навколиш-
нього середовища. Одним із найгостріших питань сього-
дення, що стоїть перед світовим суспільством, є необ-
хідність встановлення балансу між задоволенням сучас-
них потреб людства і захистом інтересів майбутніх поко-
лінь [4]. Розв’язати цю проблему можна шляхом засто-
сування автономного децентралізованого енергопоста-
чання на основі відновлюваних джерел енергії. Викори-
стання сонячної енергії в сучасних умовах є однією з
найдоступніших та найпопулярніших енергоощадних
технологій, яка дозволяє значною мірою підвищити
ефективність теплопостачання за рахунок того, що енер-
гія, отримана від Сонця, є найдешевшою та технологі-
чно доступною, завдяки чому споживач одержує в кі-
лька разів більше теплової енергії, ніж може бути вироб-
лено традиційним джерелом енергії, за ті самі кошти і,
крім того, одержує автономію від загальної мережі теп-
лопостачання [1].
Разом з тим ефективність роботи перетворювачів соняч-
ної енергії на теплову суттєво залежить як від інтенсив-
ності сонячного випромінення в ту чи іншу пору року та
часу доби, так і від ефективності системи перетворення
сонячної енергії на теплову, яка своєю чергою визнача-
ється конструктивними особливостями самого соняч-
ного геліоколетора, системи управління його роботою
та акумулятора теплової енергії.
Це обумовлює необхідність проведення широкого спе-
ктра досліджень та впровадження нових інноваційних
технічних рішень щодо визначення оптимального поєд-
нання в одній теплонасосній системі трьох основних
компонентів: відновлюваного джерела сонячної енергії,
системи перетворення сонячної енергії на теплову та си-
стеми гарячого теплопостачання і опалення будівлі, яка
складається з систем накопичення теплової енергії та
опалювальних пристроїв різноманітної конструкції, що
забезпечують передачу теплоти сонячного перетворю-
вача до споживача.
Останніми роками питанням підвищення ефективності
сонячних колеторів присвячена велика кількість дослі-
джень. Перспективи застосування сонячних колекторів
у світі та в Україні досліджені в роботах [6, 7]. Аналіз ефек-
тивності вкористання сонячного колектора наведено в
роботі [3]. У роботах [2, 5] проведено оцінку впливу по-
годних умов на ефективність роботи геліосистеми. Авто-
ром [8] зроблено порівняльний аналіз сонячних колето-
рів різних констукцій.
Постановка завдання. Об’єктом роботи є аналіз систем
переворення сонячної енергії на теплову (сонячних ко-
лекторів).
Мета роботи – дослідження ефективності пристроїв пе-
ретворення сонячної енергії на теплову; визначення оп-
тимальних умов та режимів роботи пристроїв, що забез-
печують передачу теплоти від теплоносія, нагрітого соняч-
ним випроміненням, та акумулювання теплової енергії, а
також визначення їх конструктивних особливостей.
Відповідно до поставленої мети дослідження мають
бути вирішені такі завдання:
1. Виконати класифікацію існуючих типів сонячних ко-
леторів.
2. Зробити загальний аналіз побудови, принципу ро-
боти та складу плоских та вакуумніх сонячних колек-
торів.
3. Обґрунтувати основні теплофізичні параметри, що
визначають ефективність геліосистеми.
4. Визначити конструктивні особливості геліосистеми,
які потребують удосконалення для підвищення її
ефективності.
5. Узагальнити інноваційні рішення, що підвищують
ефективність геліосистеми та їх класіфікацію.
6. Узагальнити результати дослідження.
45
Відновлювана енергетика. №4/2022 | Сонячна енергетика
7. Визначити перспективи подальших наукових розро-
бок у цьому напрямку.
Виклад основного матеріалу. Системами сонячного те-
плопостачання називаються системи, що використову-
ють як джерело теплової енергії сонячну радіацію. Їх ха-
рактерною відмінністю від інших систем низькотемпе-
ратурного опалення є застосування спеціального еле-
мента – геліоприймача, призначеного для уловлювання
сонячної радіації й перетворення її на теплову енергію.
За способом використання сонячної радіації системи со-
нячного низькотемпературного опалення розділяють на
пасивні та активні.
У пасивних геліосистемах використання сонячної енергії
здійснюється виключно за рахунок архітектурно-конс-
труктивних рішень будівель.
Активними називаються системи сонячного низькотем-
пературного опалення, в яких геліоприймач є самостій-
ним окремим пристроєм, що не належать до будівлі. Ак-
тивні геліосистеми можуть бути поділені:
– за призначенням (системи гарячого водопостачання,
опалення, комбіновані системи для цілей теплохоло-
допостачання);
– за видом теплоносія (рідинні – вода, антифриз і повіт-
ряні), що використовуються в системі;
– за тривалістю роботи (цілорічні, сезонні);
– за технічним рішенням схем (одно-, дво-, багатоконту-
рні).
Для активних систем сонячного опалення застосовують
геліоприймачі двох типів: вакуумні та плоскі.
За часом застосування колектори поділяються на се-
зонні та демісезонні, при цьому перші здебільшого од-
ноконтурні, а другі – двоконтурні.
Двоконтурною геліоустановкою є система, в якій між со-
нячним перетворювачем та акумулятором теплової
енергії по замкненому контуру циркулює теплоносій з
низькою температурою замерзання.
Такі геліосистеми можуть бути багатоконтурними, для
різних контурів можуть бути застосовані різні теплоносії
(наприклад, в геліоконтурі – водні розчини незамерза-
ючих рідин, у контурах гарячого водопостачання – вода,
а в контурі опалення будівлі – повітря).
Система акумулювання теплоти зазвичай містить резер-
вуар, теплоакумулювальний матеріал, за допомогою
якого здійснюється накопичення й зберігання теплової
енергії, теплообмінні пристрої для підведення і відве-
дення теплоти при зарядці й розрядці акумулятора і те-
плову ізоляцію.
Акумулятори можна класифікувати за характером фі-
зико-хімічних процесів, що протікають у теплоаккуму-
лювальних матеріалах:
– акумулятори ємносного типу, в яких використовується
теплоємність матеріалу (галька, вода, водні розчини
солей та ін.), що нагрівається;
– акумулятори фазового переходу речовини, в яких ви-
користовується теплота плавлення (затвердіння) речо-
вини;
– акумулятори енергії, засновані на виділенні й погли-
нанні теплоти при оборотних хімічних і фотохімічних
реакціях.
Найпоширенішими є акумулятори теплоти ємносного
типу.
Як плоский, так і вакуумний сонячний колектор являють
собою теплообмінник, призначений для нагріву рідини
або газу за рахунок сонячної енергії.
Плоскі сонячні колектори складаються зі скляного або
пластикового покриття (одинарного, подвійного, по-
трійного), теплосприймальної панелі, пофарбованої з
боку, зверненого до Сонця, в чорний колір, ізоляції на
зворотному боці й корпусу (металевого, пластикового,
скляного, дерев’яного).
Досконалість колектора визначається його оптичним і
тепловим ККД.
Оптичний ККД η0 показує, яка частина сонячної радіа-
ції, що досягла поверхні скління колектора, виявля-
ється поглиненою чорною поверхнею, що абсорбує ви-
промінювання і враховує втрати енергії, пов’язані з по-
глинанням у склі, відбиванням і відмінністю коефі-
цієнта теплового випромінювання абсорбувальної по-
верхні від одиниці.
Тепловий ККД дорівнює відношенню кількості корисної
теплоти Qкор, відведеної від колектора за відведений
час, до кількості енергії, що потрапляє до нього від Сонця
за той же час:
де:
S – площа колектора;
І – інтенсивність сонячної радіації.
Оптичний і тепловий ККД колектора зв’язані між собою
відношенням:
Теплові втрати характеризуються повним коефіцієнтом
втрат:
де:
Ta – температура чорної поверхні, яка абсорбує сонячну
радіацію, К;
To – температура навколишнього середовища, К.
Найпростіший сонячний колектор з односкляним світ-
лопрозорим покриттям, пінополіуретановою ізоляцією
інших поверхонь і абсорбером, покритим чорною фар-
бою, має оптичний ККД близько 85 %, а коефіцієнт теп-
лових втрат – близько 5-6 Вт м2.
Сукупність плоскої солнцепоглинальної поверхні та труб
(каналів) для теплоносія утворює єдиний конструктив-
ний елемент – абсорбер. Такий колектор влітку в
46
Відновлювана енергетика. №4/2022 | Сонячна енергетика
середніх широтах може нагріти воду до 55–60 °C і має
денну продуктивність у середньому 70–80 л води з 1 м2
поверхні нагрівача.
Для отримання вищих температур застосовують колек-
тори з вакуумованих труб з селективним покриттям.
У вакуумному колекторі чорна солнцепоглинальна по-
верхня відокремлена від навколишнього середовища
вакуумованим простором (кожен елемент абсорбера
розміщений в окремій скляній трубі, усередині якої
створюється вакуум), що дозволяє практично повністю
усунути втрати теплоти у навколишнє середовище за ра-
хунок теплопровідності і конвекції. Втрати на випромі-
нювання значною мірою знижуються за рахунок засто-
сування селективного покриття. У вакуумному колек-
торі теплоносій можна нагріти до 120–150 °C. ККД ваку-
умного колектора істотно вище, ніж плоского колек-
тора.
Ефективність роботи геліоенергетичних установок ба-
гато в чому залежить від оптичних властивостей по-
верхні, що поглинає сонячне випромінювання. Для зве-
дення до мінімуму втрат енергії необхідно, щоб у види-
мій та ближній інфрачервоних областях сонячного спек-
тра коефіцієнт поглинання цієї поверхні був якомога
ближче до одиниці, а в області довжин хвиль власного
теплового випромінювання поверхні до одиниці пови-
нен прагнути коефіцієнт відображення. Отже, поверхня
повинна мати селективні властивості – добре поглинати
короткохвильове випромінювання і добре відображати
довгохвильове.
За типом механізму, відповідального за вибірковість оп-
тичних властивостей, розрізняють чотири групи селек-
тивних покриттів:
– власні;
– двошарові, в яких верхній шар має більший коефіці-
єнт поглинання у видимій області спектра і малим –
в інфрачервоній області, а нижній шар – високим ко-
ефіцієнтом відображення в інфрачервоній області;
– з мікрорельєфом, що забезпечує необхідний ефект;
– інтерференційні.
Власною вибірковістю оптичних властивостей володіє
невелика кількість відомих матеріалів, наприклад W,
Cu2S, HfC.
Найбільшого поширення набули двошарові селективні
покриття. На поверхню, якій необхідно надати селекти-
вні властивості, наноситься шар з великим коефіцієнтом
відбиття в довгохвильовій області спектра, наприклад
мідь, нікель, молібден, срібло, алюміній. Поверх цього
шару наноситься шар, прозорий у довгохвильовій обла-
сті, але такої, що має високий коефіцієнт поглинання у
видимій і ближній інфрачервоній областях спектра. Та-
кими властивостями володіють багато оксидів.
Селективність поверхні може бути забезпечена за раху-
нок чисто геометричних факторів: нерівності поверхні
мають бути більшими за довжину хвилі світла у видимій
і ближній інфрачервоній областях спектра, і меншими за
довжину хвилі, відповідної власному тепловому випро-
мінюванню поверхні.
Така поверхня для першої із зазначених областей спек-
тра буде чорною, а для другої – дзеркальною.
Селективними властивостями володіють поверхні з де-
ндритною або пористою структурою при відповідних
розмірах дендритних голок або пор. Інтерференційні се-
лективні поверхні утворені декількома перемежова-
ними шарами металу і діелектрика, в яких короткохви-
льове випромінювання гаситься за рахунок інтерферен-
ції, а довгохвильове – вільно відбивається.
Аналіз міжнародних патентних баз показує великий
інтерес дослідників та конструкторів з усього світу до
питань удосконалення існуючих систем перетворення
сонячної енергії на теплову.
У ході дослідження автором було виконано пошук за
патентними базами: USPTO – повнотекстова база
даних патентного відомства США; Google Patent
Search – база даних Google складається з патентів, що
містяться в USPTO (United States Patent and Trademark
Office); Canadian Patents Database (СPD) – пошукова
система патентної служби Канади; Esp@cenet –
Європейське патентне відомство (European Patent
Office), БД: «Worldwide» – Європейської патентної
організації (EPO) та Всесвітньої організації
інтелектуальної власності (WIPO); ЄАПВ – Євразійське
патентне відомство, яке має понад 30 локальних
патентних баз даних; SIPO – державне відомство
інтелектуальної власності Китайської Народної
Республіки; Patent Abstracts of Japan (PAJ) – бази даних
Патентного відомства Японії; УКРПАТЕНТ – база даних
патентів України.
Визначено, що на сьогодні зареєстровано велику
кількість патентів з перспективними методами
високоефективного отримання теплової енергії від
прямих перетворювачів сонячної енергії, зокрема за
допомогою різноманітних додаткових девайсів та
систем управління теплофізичними процесами, що
відбуваються в системі. Впевнено можна сказати, що
провідними країнами у галузі патентних розробок в цій
галузі є США, Японія та Китай.
У вибірку для аналізу було довільно взято 43 патенти,
зареєстровані у США, 37 патентів, зареєстрованих у
Японії, 32 патенти, зареєстровані у Китаї, а також взято
майже всі патенти, зареєстровані в Україні за останні
п’ять років (за пошуковим запитом: МПК F24J 2/00) –
137 патентів.
Патенти були поділені на п’ять основних умовних груп:
– Особливості конструкції самого сонячного теплового
колектора
– Методи та системи забезпечення оптимального кута
положення системи по відношенню до Сонця
– Методи та системи розумного управління системою
– Методи та пристрої накопичення отриманої енергії
47
Відновлювана енергетика. №4/2022 | Сонячна енергетика
– Методи та системи комбінованого застосування
сонячної та інших видів отримання теплової енергії
Встановлено, що у відсотковому співвідношенні: 34 % –
це інноваційні технічні рішення, що стосуються саме
перетворювача сонячної енергії (конструкції корпусу та
внурішньої будови сонячного перетворювача,
матеріалів, що застосовуються для поглинання сонячної
енергії та мінімізації її втрат, особливостей циркуляції
теплоносія та агрегатного стану самого теплоносія
тощо); 25 % – методи та системи комбінованого
застосування сонячної та інших видів отримання
теплової енергії (як відновлюваної, так і традиційної);
17 % – це методи та пристрої накопичення отриманої
енергії (за принципом конструкції та методом
накопичення); 13 % – методи та системи розумного
управління системою (застосування механічних та
автоматичних систем управління в поєднанні з
багатоходовими клапанами й датчиками темпператури,
тиску та вологості, а також систем запобігання режиму
стогнації); 11 % – методи та системи забезпечення
оптимального кута положення системи по відношенню
до Сонця (різноманітні трекери та концентратори).
Отриманий результат свідчить, що в усіх групах
безумовно переважають авторські патенти, пов’язані з
питаннями розробки самого приймача сонячної енергії.
Навіть усередині самої цієї групи методів та пристроїв
перетворення сонячної енергії на теплову, яка є
найбільшою, існує свій поділ як на часто застосовувані
авторами методи – традиційні (класичні), так і методи й
технології, які передбачають одержання тих самих
результатів, але використовують інші фізичні
нетрадиційні підходи.
Виконаний автором дослідження патентний пошук по-
казує, що:
1. Загальними недоліками усіх конструкцій геліосистем є:
– залежність ефективності від часу доби, сезону та по-
годних умов;
– залежність ефективності від місця розташування ге-
ліосистеми;
– низька ефективність соняного перетворювача;
– необхідність адаптації системи управління до умов
експлуатації;
– висока залежність від системи накопичення теплової
енергії.
2. Основні зусилля винахідників направлені на:
– удосконалення геліоприймача;
– удосконалення системи накопичення теплової енергії;
– удосконалення теплофізичних параметрів проміж-
ного теплоносія;
– розробка різноманітних систем стеження за сонцем
та різноманітних концентраторів;
– поєднання в одній системи декількох джерел енергії.
Висновки:
1. Геліосистема (система перетворення сонячної енер-
гії на телову) є надійним, високоефективним та еко-
логічно безпечним джерелом відновлюваної енерґії
для використання у системах опалення та гарячого
водопостачання.
2. Ефективність геліосистеми значною мірою залежить
від інтенсивності сонячного випромінення і незнач-
ною мірою – від температури зовнішнього повітря.
Рис. 1. Основні групи патентів за технологіями та методами розробки газу метану з нетрадиційних
аквальних формувань
Fig. 1. The main groups of patents for technologies and methods of methane gas development from unconventional
aqua formations
48
Відновлювана енергетика. №4/2022 | Сонячна енергетика
Найефективніше геліосистема працює у системі га-
рячого водопостачання, разом з тим може ефектив-
но застосовуватися для попереднього нагріву води і
в системах опалення будівель.
3. Система «повітряний ТН компресійного типу-фан-
койл» в Україні на сьогодні недостатньо розповсю-
джена і переважно використовується на великих гро-
мадських об’єктах (торгові центри, кінотеатри і т. п.).
4. Проведений патентний пошук показує, що найбіль-
ша кількість інженерно-конструкторьских розробок
(34 %) пов’язана з удосконаленням конструкції саме
сонячного перетворювача, а найменша кількість па-
тентів (11 %) стосується систем автоматичного забез-
печення оптимального кута розташування сонячного
перетворювача по відношенню до Сонця.
5. Мають перспективу подальші дослідження впрова-
дження багатоконтурних систем отримання теплової
енергії від сонячного випромінення в поєднанні з ін-
шими джерелами отрмання теплової енергії та ефек-
тивною системою акумулювання отриманої теплоти.
ПОСИЛАННЯ
1. Кудря С. О. Відновлювані джерела енергії. ІВЕ НАН
України. Київ. 2020. 354 с.
2. Чорна В. О., Мельник О. Є., Омельченко О. В., Некра-
сов А. В., Федь М. Г. Дослідження впливу погодних
умов на ефективність роботи фотоелектричної уста-
новки. Вчені записки ТНУ імені В. І. Вернадського.
Серія: Технічні науки. 2018. № 29 (68). С. 119–124.
3. Бунько В. Я., Христенко Г. М. Дослідження ефектив-
ності роботи геліоколектора. Вчені записки ТНУ імені
В. І. Вернадського. Серія: Технічні науки. 2021. № 2.
С. 55–60.
https://doi.org/10.32838/2663-5941/2021.2-2/09
4. Зур’ян О. В. Експериментальні дослідження тепло-
вого режиму гідротермальної теплонасосної си-
стеми. Відновлювана енергетика. 2021. № 4 (67).
С. 77–89.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2021.4(67).77-89
5. Зур’ян О. В. Ефективність роботи пристрою для нагрі-
вання води в системі гарячого водопостачання бу-
дівлі з використанням енергії сонячного випроміню-
вання в зимовий період. Альтернативні джерела
енергії. 2010. № 3–4. С. 22–26.
6. Матях С., Суржик Т., Рєзцов В., Іванчук В. Напрями та
перспективи розвитку сонячної теплоенергетики.
Відновлювана енергетика. 2021. № 3 (66). С. 33–44.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2021.3(66).
7. Гламаздін П., Кірєєв Е. Перспективи використання
досвіду Ізраїлю в сонячному гарячому водопоста-
чанні в Україні. Енергоефективність в будівництві та
архітектурі. 2019. № 13. С. 69–78.
https://doi.org/10.32347/2310-0516.2019.13.
8. Єсіпов О. В. Порівняльний аналіз сонячних колекто-
рів. Матеріали Всеукраїнської науково-практичної
конференції ННІ механотроніки і систем менедж-
менту. Збірка тез. 2020. С. 70–72.
REFERENCES
1. Kudrya S. O. Vidnovlyuvani dzherela energiyi. [Renewal
Energy]/ IVE NAN Ukrayiny. Kyiv. 2020. 354 p.
2. Chorna V. O., Melnyk O. Ye., Omelchenko O. V.,
Nekrasov A. V., Fed M. G. Study of the influence of
weather conditions on the efficiency of photovoltaic
installation. Academic notes of TNU named after
V. I. Vernadskyi. Series: Technical Science. 2018. №. 29
(68). P. 119–124.
3. Bunko V. Ya., Khristenko H. M. Study of solar collector
efficiency. Academic notes of TNU named after V. I.
Vernadskyi. Series: Technical sciences. 2021. № 2.
Р. 55–60.
https://doi.org/10.32838/2663-5941/2021.2-2/09.
4. Zuryan O. V. Experimental studies of the thermal regime
of the hydrothermal heat pump system. Renewable
energy. 2021. № 4 (67). P. 77–89.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2021.4(67).
5. Zuryan О. V. Efficiency of the device for heating water
in the hot water supply system of the building using the
energy of solar radiation in the winter period.
Alternative energy sources. 2010. № 3–4. Р. 22–26.
6. Matyakh S., Surzhyk T., Rieztsov V. & Ivanchuk V.
Directions and prospects for the development of solar
thermal energy. Vidnovliuvana Energetyka. 2021. № 3
(66). Р. 33–44.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2021.3(66).
7. Glamazdin P., Kireev E. Prospects of using Israel’s
experience in solar hot water supply in Ukraine. Energy
efficiency in construction and architecture. 2019. № 13.
Р. 69–78.
https://doi.org/10.32347/2310-0516.2019.13.
8. Yesipov O. V. Comparative analysis of solar collectors.
Materials of the All-Ukrainian Scientific and Practical
Conference of the National Institute of Mechatronics and
Management Systems. Collection of theses. 2020. P. 70–72.
https://doi.org/10.32838/2663-5941/2021.2-2/09
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2021.4(67).77-89
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2021.3(66).
https://doi.org/10.32347/2310-0516.2019.13.
https://doi.org/10.32838/2663-5941/2021.2-2/09
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2021.4(67).
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2021.3(66).
https://doi.org/10.32347/2310-0516.2019.13.
|
| id | veorgua-article-371 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:10:20Z |
| publishDate | 2022 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/22/36b2ea300baf614f308059a388afd022.pdf |
| spelling | veorgua-article-3712026-07-18T06:32:17Z SOLAR HEAT SUPPLY: VARIETIES OF CONVERSION SYSTEMS, EFFICIENCY СОНЯЧНЕ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ: РІЗНОВИДИ СИСТЕМ ПЕРЕТВОРЕННЯ, ЕФЕКТИВНІСТЬ Zoshchenko, S vacuum collectors, flat collectors, solar system, heat supply, hot water supply, efficiency, solar energy. вакуумні колектори, плоскі колектори, геліосистема, теплозабезпечення, гаряче водопостачан-ня, ефективність, сонячна енергія. The use of solar energy in current conditions is one of the most affordable and popular energy-saving technologies that allows to significantly increase the efficiency of heat supply due to the fact that the energy obtained from the Sun is the cheapest and technologically available. The work considers the issue of using solar heat supply systems for heating needs of private houses, office premises and industrial premises. A classification of existing types of solar collectors is provided. A general analysis of the construction, principle of operation and composition of flat and vacuum solar collectors is given. The main thermophysical parameters that determine the efficiency of the solar system are substantiated. An analysis of the efficiency of flat and vacuum solar collectors for heating water in the hot water supply and heating system of buildings was performed. A patent search and systematized innovative solutions that increase the efficiency of the solar system have been conducted. General shortcomings of all heliosystem designs and directions of efforts of inventors are established. It is concluded that in order to improve the efficiency of solar heat conversion systems, work algorithms and high-quality adjustment of control controllers and their use by regulators must play a significant role. Their main function is to control the thermophysical parameters of the heliosystem and automatically make a decision on the control of electronic valves in order to ensure the optimal temperature of the coolant in all circuits. It is justified that further research into the implementation of multi-circuit systems for obtaining thermal energy from solar radiation in combination with other sources of obtaining thermal energy and an effective system for accumulating the received heat has a perspective. Використання сонячної енергії в сучасних умовах – одніа з найдоступніших та найпопулярніших енерго-ощадних технологій, яка дозволяє значною мірою підвищити ефективність теплопостачання за рахунок того, що енергія, отримана від Сонця, є найдешевшою та технологічно доступною. У роботі розглядається питання застосування систем сонячного теплопостачання для потреб теплопостачання приватних будинків, офісних приміщень та виробничих приміщень. Надано класифікацію існуючих типів сонячних колеторів. Наведено загальний аналіз побудови, принципу роботи та складу плоских і вакуумних сонячних колеторів. Обґрунтувано основні теплофізичні параметри, що визначають ефективність геліосистеми. Виконано аналіз ефективності роботи плоских і вакуумних сонячних колекторів для нагріву води в системі гарячого водопостачання та опалення будівель. Проведено патентний пошук та систматизовані інноваційні рішення, що підвищують ефективність геліоси-стеми. Визночено загальні недоліки усіх конструкцій геліосистем та напрямки зусиль винахідників. Обгрунтовано, що для підвищення ефективності сонячних систем теплоперетворення значну роль відіграють алгоритми роботи та якісне налаштування контролерів, управління та використання регуляторів. Основною їх функцією є контроль теплофізичних параметрів геліосистеми та автоматичне прийняття рішення з управління електронними клапанами для забезпечення оптимальної температури теплоносія в усіх контурах. Обґрунтовано, що мають перспективу подальші дослідження впровадження багатоконтурних систем отримання теплової енергії від сонячного випромінення в поєднанні з іншими джерелами отримання теплової енергії та ефективною системою акумулювання отриманої теплоти.   Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2022-12-30 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/371 10.36296/1819-8058.2022.4(71).43-48 Vidnovluvana energetika ; No. 4(71) (2022): Scientific and applied Journal renewable energy ; 43-48 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 4(71) (2022): Scientific and applied Journal renewable energy ; 43-48 Відновлювана енергетика; № 4(71) (2022): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 43-48 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2022.4(71) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/371/290 Copyright (c) 2022 S Zoshchenko https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | vacuum collectors flat collectors solar system heat supply hot water supply efficiency solar energy. Zoshchenko, S SOLAR HEAT SUPPLY: VARIETIES OF CONVERSION SYSTEMS, EFFICIENCY |
| title | SOLAR HEAT SUPPLY: VARIETIES OF CONVERSION SYSTEMS, EFFICIENCY |
| title_alt | СОНЯЧНЕ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ: РІЗНОВИДИ СИСТЕМ ПЕРЕТВОРЕННЯ, ЕФЕКТИВНІСТЬ |
| title_full | SOLAR HEAT SUPPLY: VARIETIES OF CONVERSION SYSTEMS, EFFICIENCY |
| title_fullStr | SOLAR HEAT SUPPLY: VARIETIES OF CONVERSION SYSTEMS, EFFICIENCY |
| title_full_unstemmed | SOLAR HEAT SUPPLY: VARIETIES OF CONVERSION SYSTEMS, EFFICIENCY |
| title_short | SOLAR HEAT SUPPLY: VARIETIES OF CONVERSION SYSTEMS, EFFICIENCY |
| title_sort | solar heat supply: varieties of conversion systems, efficiency |
| topic | vacuum collectors flat collectors solar system heat supply hot water supply efficiency solar energy. |
| topic_facet | vacuum collectors flat collectors solar system heat supply hot water supply efficiency solar energy. вакуумні колектори плоскі колектори геліосистема теплозабезпечення гаряче водопостачан-ня ефективність сонячна енергія. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/371 |
| work_keys_str_mv | AT zoshchenkos solarheatsupplyvarietiesofconversionsystemsefficiency AT zoshchenkos sonâčneteplopostačannâríznovidisistemperetvorennâefektivnístʹ |