Delist.ru

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

Автор: Рахнов Олег Евгеньевич

Коэффициент отражения от земли ?з/ от стены ?ст 0,2/0,7    

Угол наклона коллектора ?, град. 60 0,500 0,866

Азимут поверхности КСЭ аК , град. 0 1,000 0,000

Расчет поступающей энергии

Исходные, вычисленные величины 9:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30

1 3 4 5 6 7 8 9 10

Излучение на горизонтальную поверхность I, Вт/м2 577,0 698,3 774,6 800,6 774,6 698,3 577,0 418,9

Рассеянное излучение Id, Вт/м2 86,8 105,0 116,5 120,4 116,5 105,0 86,8

Прямое излучение Ib, Вт/м2 490,2 593,3 658,1 680,2 658,1 593,3 490,2

Плотность излучения (без учета отраженной от стены) на 1м2 поверхности ПСК IT, Вт/м2 710,5 871,1 972,1 1007 972,1 871,1 710,5 501,1

Плотность излучения, отраженного от стены здания на 1 м2 поверхности ПСК Iот, Вт/м2 27,1 32,8 36,4 37,6 36,4 32,8 27,1 19,7

Плотность полного излучения на 1м2 поверхности ПСК IT, Вт/м2 737,6 903,9 1009 1044 1009 903,9 737,6 520,7

Расчет энергии, воспринятой поверхностью солнечного коллектора 25

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

Средняя наружная температура tн, °С 16,1

Осадки Дымка

Направление, скорость ветра, м/с Зап-1

Масса воды в коллекторе mв.кс., кг 1,46

Масса воды в контуре mв.к., кг 8,0

Площадь поверхности КСЭ Sк, м? 2,3

Расчет воспринятой энергии

Рис. 3. Положение плоскости ПСК при угле наклона к горизонту 60?

Средний тепловой КПД для этого дня без учета отраженной энергии от стены здания равен:

То же, с учетом отраженной энергии от стены здания:

Отраженная энергия от стены здания дала прибавку к КПД коллектора в 1,7% при угле наклона к горизонту 60°.

Частный случай распределения плотности поступившей и снятой энергии по часам 25 сентября показан на рис. 4. Из него видно распределение восприятия солнечной энергии в течение дня.

Для анализа полученных и рассчитанных экспериментальных данных они были сведены в общую сравнительную таблицу (см. табл. 8), составленную на основании выполненных расчетов.

Рис. 4. Поступление и теплосъем поступающей энергии 25 сентября, угол наклона коллектора к горизонту 60? Рис. 5. Зависимость КПД коллектора от наружной температуры воздуха

На рис. 5 показана зависимость КПД коллектора от средней наружной температуры воздуха. Видно, что в пределах изменения температуры от минус 8 до 16,5°С КПД коллектора падает при низких (от 0°С) температурах, что свидетельствует о тепловых потерях через теплоизоляционную конструкцию коллектора, кроме того во время проведения экспериментов в зимний период на лучевоспринимающую поверхность коллектора периодически попадали осадки в виде снега.

Далее была оценена эффективность коллектора от его угла наклона.

Рис. 6. Зависимость эффективности коллектора от его угла наклона

Линия на рис. 6 «Эффективность коллектора без учета отраженной энергии, %» фактически характеризует не КПД коллектора, а эффективность системы «коллектор – стена здания». Эффективность коллектора значительно растет при уменьшении угла наклона, поскольку коэффициент альбедо стены здания заведомо выше, чем это же значение для поверхности земли. Напомним, что в гл. 3 рассматривались составляющие поступившей на наклонную поверхность энергии солнечного излучения: прямое излучение; рассеянное излучение; излучение, отраженное от земной поверхности. В нашем случае к этим трем составляющим добавляется четвертая: излучение, отраженное от поверхности здания IН4, Вт/м2.

, Вт/м2, (10)

– составляющая, характеризующая значение отраженной энергии от стены здания, Вт/м2;

?з – коэффициент альбедо земли;

?ст – коэффициент альбедо стены;

Сводная таблица результатов расчетов

Дата Кол-во поступившей энергии (без учета отражен- ной), кДж/м2 Кол-во полной поступившей энергии, кДж/м2 Кол-во воспринятой энергии, кДж/м2 Влияющие факторы КПД средний без учета отраженной энергии, % КПД ср. пол-ный, % Выигрыш КПД за счет учета отраженной энергии, %

Коэф. ясности атмосферы Ср. темп-ра наружного воздуха, °С Скорость ветра, м/с Направление ветра

1 2 3 4 6 7 8 9 13 14 15

загрузка...