AP26100473 – Континенталды климатта тұрмыстық қолдану үшін фазалық ауыспалы материалдарына негізделген қатты денелі жылу аккумуляторларында күн жылу энергиясын каскадты сақтау тиімділігін зерттеу
Мақсаты – Жобаның мақсаты-әзірленіп жатқан сандық есептеу моделі негізінде бейімделген фазасы өзгеретін материалды (ФӨМ) каскадты орналасуы бар қа тты күйдегі жылу сақтағышты тиімді зарядтау және разрядтау режимдерін іздеу. Сондай-ақ, мақсат-жылу балансының моделі мен бұрын жасалған эксперименттік қондырғы негізінде ФӨМ каскадты орналасуы бар резервуарлық жылу сақтағыштарын тиімді зарядтау және разрядтау режимдерін іздеу.
Жобаның өзектілігі: Қазақстанның континенттік климат жағдайында тәуліктік және маусымдық температураның күрт ауытқулары байқалады, бұл күн жылу энергиясын тиімді жинақтау және пайдалану қажеттілігін арттырады. Қолданыстағы жылумен жабдықтау жүйелері жылуды сақтау тиімділігінің төмендігімен және энергия шығындарының жоғарылығымен сипатталады. Фазалық ауысу материалдарын (ВИФ) және каскадты жылу жинақтау жүйелерін қолдану энергия тиімділігін едәуір арттыруға, тұрақты жылумен жабдықтауды қамтамасыз етуге және дәстүрлі энергия көздеріне тәуелділікті азайтуға мүмкіндік береді. Сондықтан мұндай жүйелерді әзірлеу және оңтайландыру өзекті ғылыми-техникалық міндет болып табылады.
Ғылыми жетекші: Толеуханов Аманкелды Елешевич, PhD in mechanics, қауымдастырылған профессор
Күтілетін және қол жеткізілген нәтижелер:
Жоба аясында континенталды климаттық жағдайларға бейімделген фазалық өзгермелі материалдар (ФӨМ) қолданылатын күн жылуын каскадты сақтаудың жаңа ғылыми деректері алынады. ФӨМ материалдарының оңтайлы түрлері таңдалып, қатты денелі және резервуарлық жылу аккумуляторларының жетілдірілген геометриялық конфигурациялары әзірленеді. Алынған нәтижелер ғылыми қоғамдастық пен күн жылу жүйелерімен жұмыс істейтін инженерлер үшін пайдалы болады. Құрастырылатын жылу аккумуляторы күн жылуын күн жылу насосы мен су жылыту жүйелерінде тәуліктік жинақтау үшін, сондай-ақ өнеркәсіпте ыстық суды көлемді сақтауға қолданылуы мүмкін.
Жоба TRL 1 деңгейінен басталып, есептеулер, эксперименттер және технологиялардың тиімділігін растау үшін прототиптерді сынау арқылы TRL 3 деңгейіне жету жоспарлануда.
Жоба аясында табиғи ғылымдар саласындағы, қолданбалы зерттеулер бойынша 7-тармаққа сәйкес күтетін нәтижелер талаптары орындалады.
Ұсынылған жоба аясында жобаның тақырыбына байланысты сәйкес зерттеу саласында кемінде бір философия докторы (PhD) немесе профильдік доктор даярлау жүзеге асырылады.
1.1 Фазалық ауысатын материалдар (ФАМ) қолданылатын резервуарлардың әртүрлі конструкцияларының жылулық сипаттамалары модельденді. Негізгі назар жылулық тиімділікті, жылуалмасу жылдамдығын және температураның таралуын есептеуге бағытталды. 1.2 Жылутасығыш ағынының жылдамдығы, кіріс және шығыс параметрлері, сондай-ақ температуралық профильдердің жылулық жүйелердің тиімділігіне әсері зерттелді. Жылуалмасу үдерістерін жақсартуға және энергия шығындарын азайтуға мүмкіндік беретін оңтайлы температуралық профильдер мен ағыс жылдамдықтары анықталды, бұл жүйелердің жалпы тиімділігін арттырды. 1.3 Бұрын әзірленген эксперименттік қондырғы негізінде резервуарлық жылу аккумуляторы үшін тиімді зарядтау және разрядтау режимдері зерттелді. 1.4 Жылуалмасуды арттыру тиімділігін бағалау үшін фазалық ауысатын материалдармен толтырылған контейнерлердің әртүрлі қанатты және кеуекті құрылымдары зерттелді. 2025 жылғы жұмыстың жаңалығы фазалық ауысатын материалдар (ФАМ) каскадты түрде орналастырылған резервуарлық аккумуляторлардың жылулық сипаттамалары туралы жаңа деректер алудан, контейнерлер геометриясының, қанатты және кеуекті құрылымдардың, сондай-ақ жылутасығыш ағыны параметрлерінің зарядтау және разрядтау үдерістерінің тиімділігіне әсерін сандық және эксперименттік тұрғыдан зерттеуден көрінеді. Алғаш рет жылу-массаласу үдерістерінің нақтыланған модельдері мен оңтайлы конструктивтік шешімдер қалыптастырылды. Бұл нәтижелер келесі жылдары жетілдірілген жылу аккумуляторын жасауға негіз болады.