3.2 Расчет кпд установки с плоским коллектором

Мощность излучения

где интенсивность

(1)

Где - коэффициент преобразования в энергетическую единицу из фотометрической, E – плотность излучения.

(2)

где S – площадь солнечного коллектора

(3)

где

При наклоне плоского солнечного коллектора на ,иопределен наиболее эффективный КПД установки.

1) при угле (4)

= 12.85℃ (5)

= 20.4℃

(6)

Где v – объём бака, Q – теплота полученная водой, c – теплоёмкость воды, ρ – плотность воды.

Для расчета КПД коллектора при воспользуемся данной формулой:

% (7)

2) при угле

= 15.45℃

Где v – объём бака, Q – теплота полученная водой, c – теплоёмкость воды, ρ – плотность воды.

Для расчета КПД коллектора при воспользуемся данной формулой (7):

%

3) при угле

= 25.45℃

Где v – объём бака, Q – теплота полученная водой, c – теплоёмкость воды, ρ – плотность воды.

Для расчета КПД коллектора при воспользуемся данной формулой (7):

%

3.3 Диапазоны излучения солнца

Солнце излучает определенное количество энергии во всем диапазоне волн, получаемое в единицу времени единичной площадкой на расстоянии между Землей и Солнцем, перпендикулярно солнечным лучам вне земной атмосферы. Это значение называется солнечной постоянной l₀, получено за счет измерений с космических аппаратов и стандартно принимается l₀= 1353 Вт/м² . Эффективная солнечная постоянная l_0эф учитывает сезонные колебания расстояния между Землей и Солнцем и рассчитывается по формуле:

(8)

где n – порядковый номер дня отсчитанный от 1-го января.

Проходя сквозь атмосферу, солнечная радиация частично рассеивается атмосферными газами и аэрозольными примесями к воздуху и переходит в особую форму рассеянной радиации. Частично же она поглощается молекулами атмосферных газов и примесями к воздуху и переходит в теплоту, идет на нагревание атмосферы.

Нерассеянная и непоглощенная в атмосфере прямая солнечная радиация достигает земной поверхности. Она частично отражается от земной поверхности, а в большей степени поглощается ею и нагревает ее. Часть рассеянной радиации также достигает земной поверхности, частично от нее отражается и частично ею поглощается. Другая часть рассеянной радиации уходит вверх, в межпланетное пространство. В результате поглощения и рассеяния радиации в атмосфере прямая радиация, дошедшая до земной поверхности, изменена в сравнении с тем, что было на границе атмосферы. Интенсивность радиации уменьшается, а спектральный состав ее изменяется, так как лучи разных длин волн поглощаются и рассеиваются в атмосфере по-разному (рис. 2.8).

Рис. 2.8 Распределение лучистой энергии в спектре солнечной радиации на границе атмосферы.

От того на какую поверхность попадает солнечное излучение зависит часть отражаемого тепла. Для сухого чернозема эта доля будет равна 0,14, вспаханного поля, водной поверхности 0,2…0,78 в зависимости угла падения солнечных лучей. В пустынях и субтропиках среднегодовое значение будет равно 210…250 Вт/м². В центральной части Европы 130…210 Вт/м².

Для расчетов в таблице №2 приведены средние значения плотности теплового потока лучистой энергии q л по временам года для отдельных территорий России. Средняя плотность теплопоступления от солнечной радиации q л, Вт/м².

Таблица 2. Определение прихода солнечной радиации.

Широта	Регион	Весна	Лето	Осень	Зима
45	Северный Кавказ	180,6	265,1	134.2	47,4
50	Нижняя Волга	160,9	255,8	112,3	27,8
55	Москва, Южный Урал, Прибайкалье	121,5	245,4	91,4	8,1
60	Верхняя Волга, Якутия	118,0	234,9	70,6	2,3
65	Север России	98,4	218,7	67,1	0,1

В России общая площадь работающих гелиоустановок не превышает 15тыс.м². В то же время предстоящее удвоение в ближайшие три года тарифов на природный газ и электрическую энергию существенно сократит сроки окупаемости гелиоустановок и будет способствовать повышению их востребованности. [5]

Основным параметром, определяющим целесообразность использования солнечной энергии, является значение интенсивности суммарной солнечной радиации. Среднемесячный приход суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность южной ориентации определяется по формуле:

(9)

где H₀ - среднемесячный дневной приход суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность; R - отношение среднемесячных дневных приходов суммарной солнечной радиации на наклонную и горизонтальную поверхности.

Величина R в зависимости от широты местности, месяца, значения K₀ и угла S приведены в специальной таблице в том же справочнике. При этом величина K₀ определяется как отношение действительного прихода радиации к суточному приходу радиации на горизонтальную поверхность за пределами земной атмосферы.

где величину H₀ определяют в зависимости от широты и месяца года. Преобразование и улавливание солнечной радиации в теплоту происходит с помощью систем отражателей и приемника сконцентрированной солнечной энергии.