Thermal operating conditions of the hybrid photomodule with any expense of the heat carrier

Abstract

Термічні умови роботи фотомодуля значною мірою визначають ефективність виробництва електроенергії. Введення у фотомодуль пристрою примусового охолодження дозволяє управляти термічним режимом. Вибір способу керування процесом охолодження й режиму його реалізації дає можливість досягнення раціонального сполучення електричної й теплової продуктивності фотомодуля. У даній роботі проведені аналітичні дослідження формування температурного поля абсорбера гібридного сонячного колектора (PVT) при охолодженні зі змінною витратою теплоносія. Метод дослідження дозволяє проаналізувати характеристики PVT-колектора – температуру нагрівання абсорбера й охолоджуючої рідини залежно від зовнішніх і режимних умов роботи пристрою. Ціль роботи – розробка методу розрахунку теплотехнічних експлуатаційних характеристик роботи гібридного сонячного колектора в різних умовах, обумовлених витратою охолоджуючого теплоносія. Використано комплексну математичну модель локального аналізу процесів теплообміну гібридного сонячного колектора для реальних умов динамічної сонячної й кліматичної ситуації. 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, температура навколишнього середовища й витрата теплоносія. З ростом цих параметрів ηT знижується. Отримані узагальнюючі залежності для визначення температури рідини на виході із пристрою й середньої температури абсорбера при зміні витрати теплоносія, які можуть бути використані для оцінки ефективності перетворення сонячної енергії в електричну й теплову в завданнях конструктивної й режимної оптимізації.

Thermal operating conditions of the photomodule considerably define production efficiency of the electric power. Introduction to the photomodule of the device of forced cooling allows to operate the thermal mode. The choice of a way of management of process of cooling and the mode of its realization gives the chance of achievement of a rational combination of electric and thermal performance of the photomodule. In this work analytical researches formation of the temperature field of an absorber of a hybrid solar collector (PVT) when cooling with a variable expense of the heat carrier are conducted. The method of a research allows to analyze characteristics of the PVT collector – temperature of heating of an absorber and cooling liquid depending on external and regime operating conditions of the device. The work purpose – development of a method of calculation of heattechnical operational characteristics of work of a hybrid solar collector in various conditions determined by an expense of the cooling heat carrier. The complex mathematical model of the local analysis of processes of heat exchange of a hybrid solar collector for real conditions of a dynamic solar and climatic situation is used. The analysis of heat exchange in alternative conditions showed that efficiency of transfer of heat in the cooling system of the collector ηТ, otherwise - the ratio of temperature of an absorber and final temperature of the heat carrier, is not a constant and considerably changes under the influence of external and internal factors. It is influenced by intensity of insolation, ambient temperature and an expense of the heat carrier.With growth of these parameters ηТ decreases. The generalizing dependences for determination of temperature of liquid at the exit from the device and the average temperature of an absorber are received at change of an expense of the heat carrier which can be used for assessment of efficiency of transformation of solar energy in electric and thermal in problems of constructive and regime optimization.