Details

Объект исследования — плоские солнечные коллекторы, в расчетной части — коллектор SILA JFC-2/2 для условий Санкт-Петербурга. Цель работы — оценка влияния расхода теплоносителя, его свойств, угла наклона коллектора и применения наножидкостей на эффективность и тепловую производительность установки. В работе использованы анализ литературы, сопоставление нормативных требований и инженерный теплотехнический расчет. Исследованы конструкция плоского коллектора, режимы его эксплуатации, теплообмен в каналах и влияние инсоляции, покрытия абсорбера и свойств рабочей среды на энергетические показатели системы. Установлено, что рост расхода теплоносителя повышает энергетическую выработку коллектора; максимальное расчетное значение составило 4,52 МДж, а эффективный диапазон расхода — 40–55 кг/ч. Показано, что угол 45° предпочтительнее 60°, а применение наножидкостей повышает эффективность установки; наибольший прирост, 33,3%, получен для TiO2 при концентрации 2%. Результаты могут использоваться при проектировании и оптимизации систем горячего водоснабжения и теплоснабжения с солнечными коллекторами.

The object of the study is flat-plate solar collectors; the calculation part focuses on the SILA JFC-2/2 collector for the climatic conditions of Saint Petersburg. The purpose of the work is to assess the influence of coolant flow rate, thermophysical properties, collector tilt angle, and nanofluids on system efficiency and thermal output. The study is based on literature review, comparison with engineering standards, and thermal engineering calculations. It examines the design and operation of a flatplate collector, heat transfer in channels, and the effect of solar radiation, absorber coating, and working-fluid properties on performance. The results show that higher coolant flow rate increases the collector energy output; the maximum calculated value reached 4.52 MJ, while the most efficient flowrate range was 40–55 kg/h. A tilt angle of 45° proved more favorable than 60°, and nanofluids improved the performance; the highest gain, 33.3%, was obtained for a TiO2-based nanofluid at a concentration of 2%. The results can be used in the design and optimization of solar hot-water and heat-supply systems.