Експериментальні дослідження гібридної системи накопичення тепла з підземним каналом і PCM

Abstract

Мета. Метою роботи є експериментальне дослідження добового теплового режиму теплиці з гібридною системою акумулювання теплоти, що поєднує акумулювання відчутної теплоти у підземному щебеневому каналі та акумулювання прихованої теплоти за рахунок фазозмінного матеріалу на основі модифікованого парафіну з температурою плавлення 35 °C. Методика. Реалізовано двоконтурну систему циркуляції теплоносія з розділеними денним режимом акумулювання та нічним режимом тепловіддачі. Експериментальні дослідження виконано для трьох довжин підземного каналу (0,2; 0,5; 1,0 м). Здійснювалась безперервна реєстрація температур повітря всередині та зовні теплиці, температур води у характерних точках контурів, температури в центрі щебеневого шару, температури парафіну в підлогових трубках та інтенсивності сонячного випромінювання. Температурні залежності апроксимовано функціями типу GaussAmp, а зміну сонячного випромінювання – функцією BiHill. Результати. Похибка апроксимації не перевищувала 3–4% для температурних процесів і 6–7% для сонячного потоку, що підтверджує адекватність моделі. У денний період надлишкова теплота ефективно акумулюється у щебеневому шарі, при цьому різниця температур води на вході та виході з каналу становить 8–12 °C. У нічний період теплота передається у внутрішній об’єм теплиці через підлогові трубки, а парафін проходить фазовий перехід, стабілізуючи температурний режим. Збільшення довжини каналу подовжує тривалість нічного утримання температури та зменшує швидкість охолодження; для довжини 1,0 м температура повітря перевищувала 20 °C до 12,7 год. Наукова новизна. Експериментально обґрунтовано синергетичну взаємодію акумулювання відчутної та прихованої теплоти в двоконтурній системі та кількісно визначено вплив довжини підземного каналу на нестаціонарні теплові процеси. Практична значимість. Отримані результати можуть бути використані для оптимізації геометричних і режимних параметрів гібридних систем теплового акумулювання в енергоефективних тепличних спорудах.