Холодильные системы с использованием потенциала ночного радиационного охлаждения

Цель. Ночное радиационное охлаждение (Radiative cooling) основывается на явлении эффективного излучения Земли, при котором происходит отвод тепла в атмосферу и его частичный унос в космическое пространство, что приводит к понижению температуры объектов, находящихся на поверхности Земли ниже температуры воздуха в приземном слое.
Метод. Исследование основано на методах термодинамического анализа, натурного и вычислительного моделирования.
Результат. На основе разработанной авторами и существующей методики проведен расчетно-теоретический анализ радиационного охлаждения для ЕвропейскоАзиатского континента. Определена закономерность изменения потенциала радиационного охлаждения в зависимости от географической широты, начиная от экватора до северной точки континента. Разработаны схемные решения и конструкции холодильных систем различного функционального назначения для различных регионов при круглогодичном использовании радиационного охлаждения. Приведены теоретические и экспериментальные исследования установок с радиационным охлаждением.
Вывод. На основе разработанной компьютерной модели проведен анализ энергоэффективности холодильных систем для хранения пищевых продуктов и кондиционирования воздуха, в которых охлаждение объекта осуществляется за счет радиационного охлаждения и парокомпрессионной холодильной машины с применением моделирования годового цикла работы в континентальных климатических условиях.

1. Теплоэнергетика и теплотехника: Общие вопросы. Справочник/Под общей редакцией В.А. Григорьева и В.М. Зорина. –М.: Энергия, 1980. –528 с., ил. – (Теплоэнергетика и теплотехника)

2. Кондратьев К.Я. Актинометрия. – Ленинград: Гидрометеорологическое издательство, 1965. – 693 с.

3. Determination of the clear sky emissivity for use in cool storage roof [Электронный ресурс] / Bing Chen. – Omaha: University of Nebraska, 1991. – Режим доступа: http://www.ceen.unomaha.edu/solar/.

4. Measurement of night sky emissivity in determining radiant cooling. [Электронный ресурс] / Bing Chen. – Omaha: University of Nebraska, 1991. – Режим доступа: http://www.ceen.unomaha.edu/solar/

5. Night radiative cooling. The effect of clouds and relative humidity. [Электронный ресурс] / Luciuk M. – Cranford: William Miller Sperry Observatory, 2001 – Режим доступа: http://www.asterism.org/.

6. Parker D.S. Theoretical evaluation of the nightcool nocturnal radiation cooling concept: report : FSEC-CR-1502-05 / Florida Solar Energy Center, – Clearlake Rd., 2005. – 44 p.

7. Parker D.S., Sherwin J.R., Hermelink A.H., Moyer N., NightCool: Nocturnal Radiation Cooling Efficiency Concept, Cocoa, 2009.

8. Цой А.П., Грановский А.С., Цой Д.А., Бараненко А.В. Влияние климата на работу холодильной системы, использующей эффективное излучение в космическое пространство (часть ½) // Холодильная техника. – 2014. – № 12. – С. 36–41.

9. Цой А.П., Грановский А.С., Цой Д.А., Бараненко А.В. Влияние климата на работу холодильной системы, использующей эффективное излучение в космическое пространство (часть 2/2) // Холодильная техника. – 2015. – № 1. – С. 43–46.

10. Samuel D.G.L., Nagendra S.M.S., Maiya M.P. Passive alternatives to mechanical air conditioning of building: A review // Build. Environ. Elsevier Ltd, 2013. Vol. 66. P. 54–64. DOI: 10.1016/j.buildenv.2013.04.016.

11. Исаев С.И., Кожинов И.А., Кофанов В.И. Теория тепломассообмена: Учебник для вузов / под ред. Леонтьев А.И. – Москва: Высшая школа, 1979. – 495 с.

12. Лариков Н.Н. Теплотехника: Учеб.для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – Москва: Стройиздат, 1985. – 432 с.

13. Anderson T., Duke M., Carson J. Performance of an unglazed solar collector for radiant cooling // Australian Solar Cooling 2013 Conference. – Sydney: Australian solar cooling interest group, 2013.

14. Tsoy A.P. Cooling process modeling of a periodically incoming liquid, using night radiation cooling / A.P. Tsoy, A.K. Alimkeshova, A.S. Granovskiy // AIP Conf. Proc. – 2018. – Vol. 2007.

15. Tsoy A.P., Baranenko A.V., Tsoy D.A. Refrigeration systems with the night radiative cooling effect for different regimes and climatic conditions // AIP Conf. Proc. – 2018. – Vol. 2007.

16. Tsoy A.P., Granovsky A.S., Tsoy D.A. Modelling of the operation of a refrigeration unit using radiative cooling to maintain the storage temperature in the cold room // MATEC Web of Conferences. – 2020. – Vol. 324. – 02006. – DOI: 10.1051/matecconf/202032402006. Scopus процентиль: 34.

17. Tsoy, A.P., Granovskiy, A.S., Baranenko, A.V., Tsoy, D.A., 2017. Effectiveness of a night radiative cooling system in different geographical latitudes. AIP Conference Proceedings. 1876, 020060. https://doi.org/https://doi.org/10.1063/1.4998880.

18. Degnes-Ødemark H. A study of night sky radiation, and heating and cooling of buildings with thermal solar collectors [Text] : Master thesis – Oslo: University of Oslo, Department of Physics, 2009. – https://www.duo.uio.no

19. Dobson R.T. Thermal Modelling Of A Night Sky Radiation Cooling System. / Dobson R.T. // Journal of Energy in Southern Africa. – 2005. – Vol 16, № 2. – p. 20–31. DOI: 10.1016/j.buildenv.2013.04.016.

20. Etzion Y., Erell E. Thermal storage mass in radiative cooling systems // Build. Environ. 1991. Vol. 26, № 4. P. 389–394.

21. Golaka A.R.T., Exell R.H.B. Night radiative cooling and underground water storage in a hot humid climate: a preliminary investigation // Proc. 2nd Reg. Conf. Energy Technol. Towar. a Clean Environ. Phuket, 2003. Vol. 012

22. Hollick J. Nocturnal Radiation Cooling Tests. Energy Procedia. 2012; 30: 930–936.

23. Potentials of night sky radiation to save water and energy in the state of New Mexico [Text]: report / Governor Richardson’s water innovation fund; Mark Chalom, Bristol Stickney, Kate Snider. – New Mexico

24. Qingyuan, Z., Yu L. Potentials of Passive Cooling for Passive Design of Residential Buildings in China / Z. Qingyuan, L. Yu Energy Procedia. 2014. – Vol. 57. – p. 1726–1732.

25. Цой А.П., Бараненко А.В., Грановский A., Грановский А.С., Цой Д.А., Корецкий Д., Джамашева Р. Компьютерное моделирование годового цикла работы комбинированной системы хладоснабжения с использованием ночного радиационного охлаждения // Омский научный вестник. Серия Авиационноракетное и энергетическое машиностроение -2020. – Т. 4. – № 3. – с. 28-37

26. Цой А.П., Грановский А.С., Бараненко А.В. Моделирование и математическая программа для расчета величины эффективного излучения // Вестник МАХ.– 2014. –№ 1. – с. 7–10.

27. Цой А.П., Грановский А.С., Программа расчета потока эффективного излучения [Электронный ресурс] – Алматы: ТОО Тениз, –2013. – Режим доступа: http://maxteniz.kz/iak_in_rk/article_iac/ercalc/

28. Цой А.П., Грановский А.С., Цой Д.А. Исследование работы холодильной установки ночного радиационного охлаждения в условиях резко-континентального климата. VII международная научнотехническая конференция «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (17-20 ноября 2015 г.). – Санкт-Петербург: Университет ИТМО. – 2015. – с. 99-101.

29. Цой А.П., Грановский А.С., Цой Д.А., Бараненко А.В. Моделирование работы установки с радиационным охлаждением для кондиционирования воздуха // Вестник Международной Академии Холода. – 2019. – №3. – с. 314.

30. Погода и климат [Электронный ресурс]. – Архив погоды по городам мира. – 2015. –Режим доступа: http://www.pogodaiklimat.ru/climate/