EVALUATION OF PARAMETER INFLUENCE ON THE ACCURACY OF SOLAR HEATING SYSTEM OPERATION MATHEMATICAL MODELING

The PURPOSE of the work is to evaluate the importance level of parameter influence on the accuracy of solar heating system mathematical modeling. METHODS. The numerical modeling of solar heating system operation is carried out in accordance with the fractional factorial designs under different combinations of parameters affecting its operation. The importance of the parameters under investigation is determined by means of variance analysis. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The analysis of parameters influencing the operation of solar heating systems allowed to distinguish two groups: construction parameters and calculation parameters. The calculation parameters affect the accuracy of the model of system operation. Using fractional factorial design, eight numerical experiments were planned and carried out under similar initial conditions (fixed construction parameters) and different combinations of calculation parameters using the Yates algorithm. Conducted numerical experiments allowed to determine the degree of parameter influence for different output characteristics. The latter are treated as indicators of system efficiency including the time of pump operation, amount of heat transferred to water in the storage tank, duration of the period when the user is provided with hot water. CONCLUSIONS. The more number of parameters are taken into account when modeling solar heating systems, the more accuracy of results is achieved. When the construction parameters are specified the most important parameters are the heat transfer coefficient of the storage tank heat exchanger and heat losses of external elements of the system. It is recommended to take into account these two calculation parameters while the primary physical properties of media and heat losses of internal elements of the system can be neglected when modeling solar heating systems.

solar heating systems, solar collector, numerical experiment, mathematical modeling, numerical modeling, variance analysis

1. Haller M.Y., Bertram E., Dott R., Afjei T., Carbonell D., Ochs F., Heinz A., Cao S., Siren K. Components and thermodynamic aspects, Solar and Heat Pump Systems for Residential Buildings. 2015.

2. Бондарев Ю.Л., Гильметдинов М.Ф., Карташев А.Л., Сафонов Е.В. Функциональная структура математической модели системы мультивалентного теплоснабженияна основе альтернативных и традиционных источников энергии // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. 2014. Т. 14. № 1. С. 23-28.

3. Ефремова О.А., Хворова Л.А. Maтематическое моделирование систем солнечного теплоснабжения // Известия Алтайского государственного университета. 2017. № 4. С. 98-103.

4. António J.M. Araújo Solar thermal modeling for rapid estimation of auxiliary energy requirements in domestic hot water production: Proportional flow rate control, Energy. 2017. No. 138. Р. 668-681.

5. Карташев А.Л., Сафонов Е.В. и Карташева М.А. Разработка математической модели установки автономного теплообеспечения на основе солнечного термального коллектора // Вестник ЮУрГУ. 2011. Т. 34.

6. Кенисарин М.М., Лунд П.Д., Карабаев М.К. Численное моделирование централизованной солнечной системы теплоснабжения с сезонным аккумулированием тепла // Гелиотехника. 1988. № 2. С. 52-56.

7. Китайцева Е.Х., Константинова Д.А. Сравнительный анализ математических моделей систем солнечного теплоснабжения // Информационные системы, технологии и автоматизация в строительстве: сб. науч. тр. ИСТАС НИУ МГСУ. Москва, 2015. С. 87-90.

8. Китайцева Е.Х., Константинова Д.А. Численное моделирование работы теплообменных аппаратов в системах солнечного теплоснабжения // Бюллетень строительной техники. 2017. С. 30-32.

9. Planning software for photovoltaics, solar thermal, geothermal energy systems. Vela Solaris AG, [Электронный ресурс]. URL: http://www.velasolaris.com/english/product/product-overview.html. (30.01.2018).

10. Сарнацкий Э.В., Чистович С.А. Солнечное тепло- и хладоснабжение. Москва: Стройиздат, 1990. С. 324.

11. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. Москва: Наука, 1972.

12. Джонсон Н., Лион Ф., Статистика и планирование эксперимента в технике и науке / пер. с англ. Москва: Мир, 1981.