Delist.ru

 Экологическая эффективность локальных источников энергии (на примере плоских солнечных коллекторов) (02.10.2009)

Автор: Рахнов Олег Евгеньевич

, КДж/м2, (7)

– площадь поверхности солнечного коллектора, м2.

Плотность воспринятого излучения, приходящаяся на 1 м2 поверхности солнечного коллектора, определяется как:

, Вт/м2 , (8)

где r – промежуток времени, с, в начале и в конце которого зафиксированы значения расхода. Преимущественно r = 3600 с, кроме моментов начала работы установки утром и конца ее работы вечером.

Определяем отношение суммы воспринятой коллектором энергии к сумме энергии, теоретически поступившей на плоскость коллектора, то есть среднее теоретическое тепловое КПД коллектора во время проведения опыта:

В главе 4 рассмотрены результаты экспериментов по разработанной методике.

Целью первого этапа исследования теплосъема пассивным солнечным коллектором в системе комплексного теплоснабжения зданий, проведенного в г. Ставрополе, было определение оптимального угла наклона коллектора к горизонту, а также выяснение факторов, влияющих на тепловоспринимающую способность коллектора, и границы влияния разных факторов. В результате была получена зависимость КПД солнечного коллектора от угла его наклона, показывающая, что при уменьшении угла наклона коллектора к горизонту его эффективность увеличивается (рис.1). КПД определялось по выражению (9), в котором используется значение реально полученной тепловой энергии и теоретически вычисленной приходящей энергии солнечного излучения.

Эффективность одного и того же солнечного коллектора – значение постоянное и зависит только от конструктивных особенностей. В эксперименте использован один и тот же коллектор; в значениях измеренного количества снимаемой энергии сомнений не было, так как оно было определено по показаниям стандартных поверенных приборов.

Для объяснения увеличения КПД коллектора с уменьшением угла его наклона к горизонту была выдвинута гипотеза: на плоскость коллектора поступает некоторое количество неучтенной существующей методикой

Рис. 2. Экспериментальная установка.

Вид сверху.

расчета энергии, причем доля этой энергии увеличивается с уменьшением угла наклона. Наиболее вероятной значительно влияющей на эффективность коллектора составляющей частью солнечной энергии является отраженная энергия от стены, на которой был установлен коллектор (рис. 2).

Для подтверждения этой гипотезы сформулированы задачи эксперимента:

- определить значение повышения тепловой эффективности ПСК за счет отраженной энергии от стены здания;

- математически описать количество отраженной энергии в зависимости от условий установки ПСК.

Основные эксперименты проведены в период с 21.09 до 10.10 2006 г. в Москве (55°45” с.ш.). В период с 18.12 до 29.12 2006 г. и с 17.04 до 28.04 2007г. проведён ряд дополнительных экспериментов для подтверждения полученных результатов.

Результатами явились графики изменения температур по подающей и обратной линии теплового контура, снимаемые ежедневно в течение всего дня; оценка наблюдаемой средней облачности; также в расчетах использованы данные по метеоусловиям в это время.

Переменной при проведении опытов, кроме угла склонения солнца, погодных и других, не зависящих друг от друга условий, являлся угол наклона коллектора к горизонту. Именно угол наклона в эксперименте менялся, т.е. определенный период времени в течение месяца коллектор находился под фиксированным углом к горизонту, производились замеры и снятие данных с приборов, затем угол наклона менялся и т.д. В течение всего исследования угол наклона менялся четыре раза.

Область исследования

Период Угол наклона КСЭ

60° 45° 30° 15°

Осень 2006 21.09/25.09 26.09/30.09 1.10/5.10 6.10/10.10

Зима 2006 27.12/29.12 24.12/26.12 21.12/23.12 18.12/20.12

Весна 2007 26.04/28.04 23.04/25.04 20.04/22.04 17.04/19.04

Все данные, полученные экспериментально, и значения величин для каждого дня обрабатывались и сводились для расчетов в табличные формы.

Объемы выполненных экспериментов

Общее время работы лабораторной установки 440 ч

Количество воды, прошедшей через счетчик 13200 л

Количество поступившего тепла 1139499 кДж

Количество полученного тепла 509087 кДж

Максимальная температура воды 66,0 °С

Мощность установки 220 Вт

Средний КПД коллектора 45,0 %

Расчет показателей работы экспериментальной солнечной установки по результатам измерений

Расчет проведен по поступающей и воспринимаемой энергии для каждого дня с расчетом средних значений для каждого часа. При этом мгновенные средние значения вычислены для середины каждого часа (8:30; 9:30 и т.д.), а значения количества энергии определялись за текущий час, то есть если мгновенное значение определено для 8:30, то значение энергии будет равно энергии, поступившей, начиная с 8:00 и заканчивая 9:00. В таблицах 3-6 представлен частный случай расчетов для 25-го сентября и угле наклона ПСК к горизонту 60° (см. рис. 3).

Расчет энергии, поступившей на наклонную поверхность КСЭ, 25 сентября,

угол наклона коллектора к горизонту 60?. Общие данные для всего дня

Широта местоположения ?,град. 55,75 0,563 0,827

Коэффициент ясности атмосферы Кт 0,8    

загрузка...