Neįstiklinto orinio saulės kolektoriaus charakteristikų tyrimas realiomis sąlygomis

Abstract

Baigiamajame darbe pristatomi VGTU Aplinkos inžinerijos fakulteto pietiniame fasade integruoto neįstiklinto pratakaus saulės kolektoriaus šiluminių ir aerodinaminių charakteristikų tyrimai bei jų rezultatai. Beveik visi ankstesni analizuojamojo tipo kolektorių eksperimentiniai tyrimai atlikti Šiaurės Amerikos žemyne, tuo tarpu Europoje tokio tipo įrenginių tyrimų daug mažiau. Lietuvoje šiuo metu atlikti 2 neįstiklinto pratakaus saulės kolektoriaus eksperimentiniai tyrimai, tačiau kaip teigia patys autoriai, eksperimentų metu naudojama įranga nebuvo galima tinkamai nustatyti kolektoriaus efektyvumo. Dėl šių priežasčių, nuspręsta patobulinti bandymų stendą bei, atsižvelgiant į ankstesnių darbų rekomendacijas ir pastebėjimus, tyrimus pratęsti. Šiuo atveju didelis dėmesys skirtas rezultatų tikslumui, tyrime apskaičiuoti kolektoriaus efektyvumo ir temperatūros prieaugio rodikliai esant skirtingoms eksploatacinėms sąlygoms. Tyrimų metu pastebėta, kad analizuojant tokio tipo kolektorių svarbu atsižvelgti į jo poveikį vėdinimo sistemai, todėl be kolektoriaus šiluminių rodiklių analizės, pristatomame darbe nemaža dalis skiriama įrenginio slėgio nuostolių tyrimams. Remiantis eksperimentinio tyrimo rezultatais nustatyta, kad kolektoriaus rodikliai labai artimi įrenginio gamintojo pateiktoms šiluminėms charakteristikoms, kai vėjo greitis mažas. Tuo tarpu vertinant kolektoriaus aerodinamines savybes pastebėta, kad esant tam tikroms oro srautų ir saulės spinduliuočių vertėms, įrenginio veikimas gali tapti neefektyvus. Tyrimo pabaigoje pateikiama kolektoriaus energijos transformavimo rodiklių bei pagamintų ir suvartotų energijos kiekių kitimo analizė esant skirtingiems veikimo režimams. Tyrimo metu nustatyti kolektoriaus efektyvaus veikimo režimai gali būti naudingi projektuojant ar atliekant tokio tipo įrenginių valdymo algoritmo kūrimą.

The thesis presents thermal and aerodynamic characteristic’s investigations and its results of VGTU Environmental engineering faculty southern facade integrated unglazed transpired solar collector. Almost all previous experimental researches of analyzed type collector were performed in North America continent, meanwhile in Europe such researches are much less. Currently there are performed 2 experimental researches in Lithuania but the authors argue that by using measuring equipment there weren‘t possible to properly determine the efficiency of collector. Because of these reasons, based on recommendations and observations of earlier investigations, it was made the decision to improve the measuring stand and continue the investigations. In this work a special emphasis was given for results accuracy, there were calculated efficiency and thermal rise values on different collector operation modes. During research it was observed the importance of collector influence analysis for ventilation system, therefore the big part of presented thesis is committed to pressure loss investigations. Based on experimental research results it was confirmed that the parameters of collector are very close to manufacturer declared characteristics while wind speed is low. Meanwhile doing the assessment of collector aerodynamic properties it was observed, that on particular air flow and solar radiation values, the operation of collector may be inefficient. At the end of the research there are presented parameters of collector performance, quantities of generated and consumed energy on different operation conditions. The effective operation conditions of collector committed during this research could be useful by designing or by creating algorithm for such device.