Photoelectric Water Heaters Use in Hot Climate Conditions
Închide
Conţinutul numărului revistei
Articolul precedent
Articolul urmator
426 6
Ultima descărcare din IBN:
2023-11-05 02:42
Căutarea după subiecte
similare conform CZU
620.92:662.997 (1)
Economia energiei în general (546)
Explozivi. Combustibili (115)
SM ISO690:2012
ФРИД, Семен, ЛИСИЦКАЯ, Наталья, ТАРАСЕНКО, Алексей, ФРОЛОВА, Наталья, СУЛЕЙМАНОВ, Муси. Photoelectric Water Heaters Use in Hot Climate Conditions. In: Problemele Energeticii Regionale, 2020, nr. 3(47), pp. 92-100. ISSN 1857-0070. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.4018982
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Problemele Energeticii Regionale
Numărul 3(47) / 2020 / ISSN 1857-0070

Photoelectric Water Heaters Use in Hot Climate Conditions

Utilizarea încălzitoarelor fotovoltaice de apă în zonele cu climă caldă

Использование фотоэлектрических водонагревателей в условиях жаркого климата

DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.4018982
CZU: 620.92:662.997

Pag. 92-100

Фрид Семен, Лисицкая Наталья, Тарасенко Алексей, Фролова Наталья, Сулейманов Муси
 
Объединенный институт высоких температур РАН к (ОИВТ РАН)
 
Disponibil în IBN: 20 septembrie 2020


Rezumat

This paper is devoted to the hot water production using photoelectric modules. The research goal was to estimate required photovoltaic array peak power to provide necessary hot water amount for an individual residential building in Uzbekistan climate conditions. To achieve this goal, the water heater operation has been simulated with TRNSYS software using data from NASA POWER meteorology database. To verify photovoltaic water heater mathematical models three-month experiment has been conducted. Operation with and without maximum power point tracking controller was considered. The main results are approximation equations, which were constructed basing on simulation outcome to estimate the required photovoltaic array power without numerical calculations for the region. As for electric boilers, consuming energy generated by traditional thermal power plants photovoltaic water heaters have been still considered inefficient and quite expensive. However solar collectors market growth slowdown and substantial decrease of photovoltaic panels cost make the heat generation by photovoltaic panels economically justified. Such photovoltaic panels application can be proposed as alternative to thermal and optical method of solar radiation concentration in solar heaters. The main advantage is a possibility to obtain any temperature from the generated electricity without limitations concerned with the coolant presence in the system The obtained results significance is concerned with highlighting of photovoltaic heating systems technical and economic competitiveness for some applications and with simplified calculation technique to estimate system composition for different climate conditions.

Lucrarea este dedicată evaluării eficienței utilizării energiei electrice generate de modulele fotovoltaice pentru a obține apă caldă. Scopul lucrării constă în calculare capacitatea de pașaport necesară pentru o baterie solară ca parte a unui încălzitor de apă fotovoltaic pentru a asigura sarcina standard de alimentare cu apă caldă pentru o clădire rezidențială individuală din Uzbekistan. Scopul a fost atins prin simularea funcționării unui încălzitor de apă în sistemul TRNSYS folosind datele din baza de date de observare a climatului prin satelit NASA POWER. Modelele încălzitorului de apă fotovoltaic au fost, de asemenea, verificate în conformitate cu rezultatele unui experiment de trei luni. Rezultatul principal al lucrării este raportul de aproximare construit pe baza datelor calculate și care face posibilă estimarea puterii necesare pentru condiții climatice date, fără a efectua modelări numerice în fiecare caz concret. Sunt luate în considerare cazurile de prezență și absență a unui controler a baterie solare din sistem. O astfel de utilizare a centralelor fotovoltaice se propune a fi considerată ca o altă metodă (împreună cu cea termică și optică) de concentrare a radiației solare în încălzitoarele solare; un avantaj suplimentar este că căldura la orice temperatură poate fi obținută din electricitatea generată. Importanța rezultatelor obținute se datorează faptului că, atât prin calcul, cât și experimental, a fost demonstrată posibilitatea utilizării în mod constant a unor module fotovoltaice mai ieftine pentru obținerea energiei termice, inclusiv cu potențial ridicat, precum și a obținerii curbelor de aproximare pentru calcularea sistemului în condiții climatice specificate, permițând evitarea simulării numerice lungi.

Работа посвящена оценке эффективности использования электроэнергии, выработанной фотоэлектрическими модулями, для получения горячей воды. Цель работы — расчет необходимой паспортной мощности солнечной батареи в составе фотоэлектрического водонагревателя для обеспечения нормативной нагрузки горячего водоснабжения индивидуального жилого дома на территории Узбекистана. Цель достигалась путем моделирования работы водонагревателя в системе TRNSYS с использованием данных базы спутниковых климатических наблюдений NASA POWER. Модели фотоэлектрического водонагревателя также верифицировались по результатам трехмесячного эксперимента. Основным результатом работы являются аппроксимационные соотношения, построенные на основе расчетных данных и позволяющие оценить необходимую мощность для заданных климатических условий без проведения численного моделирования в каждом конкретном случае. Рассмотрены случаи наличия и отсутствия в системе контроллера солнечной батареи. Выполненная оценка показала, что увеличение необходимой паспортной мощности солнечной батареи без регулятора составляет 25%, что допускает сценарий отказа от регулятора. По аналогии с использованием электронагревателей, потребляющих энергию, вырабатываемую тепловыми электростанциями, фотоэлектрические водонагреватели до сих пор считаются неэффективными и чрезмерно дорогими, однако уменьшение темпов роста рынка солнечных коллекторов и снижение стоимости фотоэлектрических модулей делают генерацию тепла за счет выработанной солнечными батареями энергии экономически оправданной. Такое использование солнечных батарей предлагается рассматривать как ещё один (наряду с тепловым и оптическим) способ концентрации солнечного излучения в солнечных нагревателях, дополнительным достоинством является то, что из вырабатываемой электроэнергии можно получить тепло с любой температурой. Важность полученных результатов обусловлена тем, что как расчетным, так и экспериментальным путем показана возможность использования постоянно дешевеющих фотоэлектрических модулей для получения тепловой энергии, в том числе и высокопотенциальной, а также получением аппроксимационных кривых для расчета системы в заданных климатических условиях, позволяющих избежать длительного численного моделирования.

Cuvinte-cheie
solar water heater, photovoltaic panel, controller, maximum power point tracking, mathematical model, solar fraction, concentrator,

încălzitor solar de apă, modul fotovoltaic, controler, urmărirea punctului de putere maximă, model matematic, cota de acoperire a sarcinii, concentrator,

солнечный водонагреватель, фотоэлектрический модуль, Контроллер, отслеживание точки максимальной мощности, математическая модель, доля покрытия нагрузки, концентратор