Factors of the PVT-collector efficiency formation

Abstract

Analytical researches of a hybrid solar collecting channel (PVT) are conducted by manufacture electric and thermal energy. The method of researches allows to analyse the following PVT-collector characteristics : a reheat temperature of an absorber and chilling liquid, as well as productivity depending on external and regime working conditions of the device. The work purpose is to work out of a method of calculation of opeating characteristics and definition of rational operating conditions of work of a hybrid solar collecting channel taking into account effective productivity. The complex mathematical model of the local analysis of processes of heat exchange and electrogeneration of a hybrid solar collecting channel for real conditions of a dynamic solar and climatic situation is used. The carried out analysis of heat exchange in alternative conditions showed that efficiency of a heat transport in a collecting channel integral cooling system ηT (a relationship of temperature of an absorber and final temperature of heat-transfer agent) is not a constant and considerably changes under the external and internal factors. It is influenced by intensity of insolation and the heat-transfer agent charge. With growth of these parametres ηT decreases. Existing dependence of electric power of a photo cell on the charge of a chilling liquid is characterised by presence of two expressed sections which are discriminated by rate of a variation of a function. The first of them, with low flux level of a liquid, differs considerable agency of functional parametres. The second one at high intensity differs asymptotic stabilisation of power. The limit values of the transition of the rate of decrease of the function correspond to the fluid flow rate of 0.08…0.085 l/(m2s). These values can be accepted for rationalisation of a refrigerating duty of the photobattery. Generalized dependences for determining the temperature of the liquid at the outlet of the device and the average temperature of the absorber are obtained. These dependences can be used to evaluate the efficiency of conversion of solar energy into electrical and thermal energy in regime optimization problems.

Проведено аналітичні дослідження гібридного сонячного колектора (PVT) при виробництві електричної й теплової енергії. Математична модель, що прийнята, дозволяє проаналізувати характеристики PVT-колектора – температуру нагрівання абсорбера й охолодної рідини, а також продуктивність залежно від зовнішніх і режимних умов роботи пристрою. Мета роботи – розробка методу розрахунку експлуатаційних характеристик і визначення раціональних експлуатаційних режимів роботи гібридного сонячного колектора з урахуванням ефективної продуктивності. Використано комплексну математичну модель локального аналізу процесів теплообміну й електрогенерації гібридного сонячного колектора для реальних умов динамічної сонячної й кліматичної ситуації. Проведений аналіз теплообміну у варіантних умовах показав, що ефективність передачі тепла в системі охолодження колектора ηT, інакше співвідношення температури абсорбера й кінцевої температури теплоносія, не є постійною величиною й значно змінюється під впливом зовнішніх і внутрішніх факторів. На неї впливає інтенсивність інсоляції й витрата теплоносія. З ростом цих параметрів ηT знижується. Існуюча залежність електричної потужності фотоелемента від витрати охолодної рідини характеризується наявністю двох виражених ділянок, які розрізняються темпом зміни функції. Перша з них, з невисокою інтенсивністю потоку рідини, відрізняється значним впливом функціональних параметрів, друга, при високій інтенсивності − асимптотичною стабілізацією потужності. Граничні значення переходу величини темпу зниження функції відповідають витраті рідини 0,08…0,085 л/(м2 с). Ці значення можуть бути прийняті для раціоналізації режиму охолодження фотобатареї. Отримано узагальнюючі залежності для визначення температури рідини на виході із пристрою й середньої температури абсорбера, які можуть бути використані для оцінки ефективності перетворення сонячної енергії в електричну й теплову енергію в завданнях режимної оптимізації.