Моделювання температурних процессів в системі «сонячна панель-охолоджувач»
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2023-279-3-45-53Ключові слова:
моделювання теплових процесів, сонячні панелі, відновлювані джерела енергії, елемент Пельтьє, вимірюванняАнотація
В роботі представлено результати дослідження лабораторної установки для охолодження повітря, яка використовує в якості джерела живлення сонячну енергію. Проведено більше ніж 20 дослідів з активною вентиляцією та без неї у різні пори року. Отримано практичні данні та розраховані за формуламитеплові процеси.. Був сформований висновок, що до елемента Пельтьє.
Людству необхідно все більше енергії, тому з’являється необхідність у дослідженні та впровадженні альтернативних джерел енергії. Наприклад, енергоспоживання України січень-вересень 2021 року становило 86,2 млрд кВт∙год а за січень-вересень 2022 року становило 92,2 млрд кВт∙год – це на 6,9% більше. Та з кожним роком ця цифра (енергоспоживання) буде зростати, особливо при умовах посягань агресора. Цю вживану потужність з кожним роком буде все важче генерувати за рахунок викопного палива такого як: нафта, вугілля, газ, уран та інші. Проте діють різноманітні "зелені технології" через які українці почали активніше встановлювати сонячні панелі, тощо. Наприклад, у 2021 році, близько 15 000 сімей встановили сонячні батареї, повідомляє прес-служба Державного агентства з енергоефективності та енергозбереження. Це майже вдвічі більше, ніж за рік до того. Загалом на кінець 2021 близько 45 000 сімей використовували сонячні панелі.
Метод прямого перетворення сонячного випромінювання в електрику є, по-перше, найбільш зручним для споживача, оскільки отримується найбільш вживаний вид енергії, і, по-друге, такий метод вважається екологічно чистим засобом одержання електроенергії на відміну від інших, які використовують органічне паливо, ядерну сировину чи гідроресурси.
Використання сучасних технологій сприятиме не лише підвищенню ефективності тепличного господарства, але й зменшенню екологічного впливу на навколишнє середовище.
Отримані данні є корисними та важливими для подальшого використання: елемент Пельтьє має низький COP, але при відсутності альтернатив, його використання є доцільним. Отримані гарні результати - установка живилася за рахунок сонячної енергії, що робить інші види систем охолодження повітря в приміщенні, в перспективі, незалежними від централізованого електропостачання та/або мобільними.
Посилання
1. Михненко C. Охолодження з використанням со-нячної енергії [Електронний ресурс] / CергійМихненко. – 2020. – Режим доступу до ре-сурсу: https://aw-therm.com.ua/solnechnoe-ohlazhdenie/.
2. Переваги приватної сонячної електростанції [Електронний ресурс]. – 2019. – Режим доступу до ресурсу: https://ecotechnica.com.ua/stati/5126-plyusy-i-minusy-solnechnykh-batarej-v-chastnom-dome-10-samykh-vazhnykh-faktov-kotorye-nuzhno-uchest.html.
3. Journal of ELECTRONIC MATERIALS, Vol. 48, No. 9, 2019 https://doi.org/10.1007/s11664-019-06952-x 2019 The Minerals, Metals & Materials So-ciety
4. T. Wey, in IEEE North-East Workshop on Circuits and Systems (2006), pp. 277–280.
5. Casado A. R. ExperimentalandComputationalModelfor a NeonatalIncubatorwithThermoelectricConditioni-ngSystem [Електронний ресурс] / Casado // mdpi. – 2021. – Режим доступу до ресурсу: https://www.mdpi.com/1996-1073/14/17/5278.
6. ЕлементПельтьє для обдува сидіння [Електрон-ний ресурс]. – 2020. – Режим доступу до ресурсу: https://klifex.ua/ehlement-pelte-dlya-motora-obduva-sideniya-ford-fusion-mondeo-explorer.
7. V. Milanovic, M. Hopcroft, C. Zincke, M. Zaghloul, and K.S.J. Pister, Therminic 2000, International Workshop on Thermal Investigations of ICs and Systems (2000), pp. 1–5
8. GM250-127-14-10 Thermoelectric generator module data sheet, European Thermodynamics Limited (2017).
9. Alasir, Solder alloys: physical and mechanical prop-erties, http://alasir.com/reference/solder_alloys/162. Accessed 2 Jan 2018
10. L. Technologies, Thermoelectric handbook, 2014.
11. TECA, Thermoelectric air conditioner applications, 2015.
12. O. Sullivan, B. Alexandrov, S. Mukhopadhyay, and S. Kumar, 3d compact model of packaged thermoe-lectric coolers, Journal of Electronic Packaging, 135, 031006 (2013).
13. КОЦЮРБА В. «Автоматизована система виро-щуваннярослин, чутливих до абіотичнихфакторів / В. КОЦЮРБА. – Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020. – 69 с.
14. Система охолодження та нагріву на базіелементапельтьє в гідропонних установках [Електронний ресурс]. – 2021. – Режим доступу до ресурсу: https://jahforum.net/topic/77865-sistema-ohlazhdeniya-v-indore-svoimi-rukami-sistema-ohlazhdeniya-kompota-v-sistemah-gidroponiki/?tab=comments.
15. Охолоджувач для молока на основіелементаПельтьє [Електронний ресурс]. – 2021. – Режим доступу до ресурсу: https://jura.com.ua/ohladitel-moloka-jura-cool-control-1l-whiteea.
16. Забезпечення оптимальної температури для пта-хів на основі елемента Пельтьє [Електронний ре-сурс]. – 2022. – Режим доступу до ресурсу: https://dv-expert.org/laboratornoe-oborudovanie/inkubator/memmert/inkubator-s-ohlazhdeniem-memmert-ipp-110-108l-ot-0-s-do-70-s-singledisplay.
17. Пристрій на базі елемента пельтьє для збережен-ня сільгосп продукції [Електронний ресурс]. – 2017. – Режим доступу до ресурсу: https://www.moyo.ua/ua/news/kak_sdelat_samodelnyyi_holodilnik_v_domashnih_usloviyah.html.
18. M. V. Manno, ON-CHIP THERMOELECTRIC HOTSPOT COOLING, Ph.D. thesis, UniversityofMaryland, 2015.
19. Дослідження термоелектричних охолоджувачів, що працюють з безперервними імпульсами струму. Перетворення та керування енергією Ма, Мін; Ю, Цзяньлінь; Чень, Цзяхен том. 98 , стор. 275 – 281 , 2015 .
20. Cheng, C.H., Huang, S.Y., Cheng, T.C., 2011. A three-dimensional theoretical model for predicting transient thermal behavior of thermoelectr
21. Тарасов В. Р. Аналіз сучасного стану систем охолодження приміщення / В. Р. Тарасов, Т. Г. Сотнікова. // Вісник Східноукраїнського націо-нального університету імені Володимира Даля. – 2021. – С. 42–46.
22. Zhang, H.Y., 2010. A general approach in evaluat-ing and optimizing thermoelectric coolers. Int. J. Re-frigeration 33 (6), 1187-1196.
23. JA Chavez, JA Ortega, J. Salazar, A. Turo, MJ Gar-cia, SPICE модель термоелектричних елементів, включаючи теплові ефекти. У матеріалах 17-ї конференції приладобудування та вимірюваль-них технологій IEEE , 2000, стор. 1019-23.
24. КоефіцієнтEER [Електронний ресурс]. – 2020. – Режим доступу до ресурсу: https://dbuy.ua/stati/koeffitsient-energoeffektivnosti/.
25. Коефіцієнт COP [Електронний ресурс]. – 2021. – Режим доступу до ресурсу: https://dbuy.ua/stati/koeffitsient-energoeffektivnosti/.
26. Bollati E. Generadorestermoeléctricos: Generacción de energía sin partes móvilesCorporex S.A (2007-01-0121 (2007)
27. Kumar S., Mahto D. Thermal analysis and perfor-mance evaluation of peltier module Renew Energy Innov Technol (2019), pp. 173-184
28. Yang Z., et al. Improved thermoelectric generator performance using high temperature thermoelectric materials WCXTM 17: SAE world congress experience: 2017-01-0121 (2017)
29. Efficiency in thermoelectric generators based on Peltier cells [Електронний ресурс] / Luigi O. Freire, Luis M. Navarrete, Byron P. Corrales, Jessica N. Castillo // sciencedirect. – 2021. – Режим доступу до ресурсу: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352484721007022.
