Експериментальні дослідження експлуатаційних показників термоактивної покрівельної панелі

Дікарев, КБ
Кузьменко, ОМ
Петренко, ВО
Саньков, ПМ
Кислиця, ЛВ
Ібадов, Н
Nauka innov. 2020, 16(2):62-71
https://doi.org/10.15407/scin16.02.062
Рубрика: Наукові основи інноваційної діяльності
Мова: Українська
Анотація: 
Вступ. Використання сонячної енергії в будівництві набуває широкого розповсюдження, зважаючи на стрімке зростання тарифів на енергоресурси.
Проблематика. Покрівля будівлі відповідає за 10-25 % тепловитрат в опалювальний сезон. В літній період інтенсивне нагрівання великої площі покрівлі призводить до підвищення температури всередині приміщення та, відповідно, до активного використання систем кондиціювання.
Мета. Розробка експериментального зразка термоактивної покрівельної панелі, яка містить матеріал з фазовим перетворенням, та дослідження експлуатаційних показників зразка в літній період, з подальшим експлуатуванням як додаткового джерела опалення або кондиціювання повітря для покращення температурного балансу мікроклімату всередині будівлі.
Матеріали й методи. Натурні дослідження виконано в липні 2018 року на експериментальному зразку термоактивної покрівельної панелі, яка містить матеріал з фазовим перетворенням в металевому корпусі, що захищений мідним покрівельним листом та ефективним утеплювачем.
Результати. При виконанні експериментальних досліджень термоактивної покрівельної панелі отримано різницю температур (на вході та виході), яка змінюється від 1,2 до 4°С протягом 10 год. 45 хвилин. Наявність матеріалу з фазовим перетворенням дозволяє знизити температуру покрівельного листа приблизно вдвічі: датчик М01 зафіксував максимальну температуру 87,8°С з матеріалом із фазовим перетворенням та 43,7°С — без вказаного матеріалу.
Висновки. Використання матеріалу з фазовим перетворенням знижує температуру мідного листа внутрішньої поверхні покрівельної панелі вдвічі під час проведення досліду в літній період. Застосування подібної технології доцільне для зменшення витрат енергії на кондиціювання повітря всередині приміщення, для енергозберігаючого, екологічного та автономного будівництва житлового чи промислового призначення.
Ключові слова: енергоефективність, матеріал з фазовим перетворенням, покрівельні панелі
Посилання: 
1. Комуналка, проїзд та їжа: що буде дорожчати у 2019 році. 
URL: https://minfin.com.ua/ua/2019/01/04/36143395/ (дата звернення: 14.04.2019)
2. Dikarev K., Berezyuk A., Kuzmenko O., Skokova A. Experimental and numerical thermal analysis of joint connection «floor slab – balcony slabe» with integrated thermal break. Energy Procedia. 2016. V. 85, no. 1. Р. 184-192.
URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610215029902
(дата звернення: 14.04.2019)
3. Березюк А.М., Дікарев К. Б., Папірник Р.Б., Скокова А.О., Кузьменко О.М. Дослідження практичного застосування і ефективності використання відновлюваних джерел енергії у житловому будівництві. Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. 2013. № 8. С. 28–32.
4. Pour une climatisation passive des bâtiments : les matériaux à changement de phase. URL: https://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/articles/pour-une-climatis... (дата звернення: 10.08.2018).
5. Croitoru C., Meslem, A., Atta, R. Etude thermique d'un capteur solaire innovant à circulation d'air. Thermal study of a innovative solar colector with air circulation. Revista Romana de Inginerie Civila. 2015. V. 6, no.1. Р. 26.
6. Croitoru C.V., Nastase I., Bode F.I., Meslem A. Thermodynamic investigation on an innovative unglazed transpired solar collector. Solar Energy. 2016. V. 131. Р. 21–29.
7. Ango S.E. Contribution au stockage d'énergie thermique en bâtiment: développement d'un système actif à matériaux à changement de phase: doctoral dissertation, Arts et Métiers ParisTech. Français, 2011. NNT : 2011ENAM0032ff. /pastel-00650275f.
8. Borderon J. Intégration des matériaux à changement de phase comme système de régulation dynamique en rénovation thermique: doctoral dissertation, ENTPE. Français, 2012. 205 c.
9. Kośny J., Biswas K.,  Miller W., Kriner S. Field thermal performance of naturally ventilated solar roof with PCM heat sink. Solar Energy. 2012. V. 86, no. 9. P. 2504–2514.
10. Kabeel A.E., Khalil A., Shalaby S.M., Zayed M.E. Experimental investigation of thermal performance of flat and v-corrugated plate solar air heaters with and without PCM as thermal energy storage. Energy Conversion and Management. 2016. V. 113. P. 264–272.
11. Mark R. Poole, Sanjay B. Shah, Michael D. Boyette, Larry F. Stikeleather, Tommy Cleveland. Performance of a Coupled Transpired Solar Collector–Phase Change Material-based Thermal Energy Storage System. Energy and Buildings. 2017. V. 161. P. 72–79.
12. Fatah O. Al Ghuol, K. Sopian, Shahrir Abdullah. Enhancement of Integrated Solar Collector with Spherical Capsules PCM Affected by Additive Aluminum Powder. Journal of Thermodynamics. 2016. P. 1–7. 
13. Wandong Zheng, Huan Zhang, Shijun You, Yindan Fu. Experimental Investigation of the Transpired Solar Air Collectors and Metal Corrugated Packing Solar Air Collectors. Energies. 2017. V. 10, no. 3. Р. 302.
14. Bandara W., Amarasekara B.K., Rupasinghe C.P. Assessment of the possibility of unglazed transpired type solar collector to be used for drying purposes: a comparative assessment of efficiency of unglazed transpired type solar collector with glazed type solar collector. Procedia engineering. 2018. V. 212. Р. 1295–1302.
15. Huan Zhanga, Xintong Maa, Shijun Youa, Yaran Wang, Xuejing Zhenga, Tianzhen Yea, Wandong Zhenga, Shen Wei. Mathematical modeling and performance analysis of a solar air collector with slit-perforated corrugated plate. Solar Energy. 2018. V. 167. Р. 147–157.
16. Hall R., Blower J. Low-emissivity transpired solar collectors. Energy Procedia. 2016. V. 91. Р. 56–63.
17. Захаров Ю.І., Саньков П.М., Тріфонов І.В., Ткач Н.О., Тьошина Л.О. Суть та особливості реконструкції житлових будинків різних конструктивних систем. Nauka innov. 2019. Т. 15, № 3. С. 81–93.