Nbsp; PENGIRAAN Sistem bekalan haba menggunakan pengumpul haba suria Garis panduan untuk melaksanakan kerja pengiraan dan grafik untuk pelajar semua bentuk pendidikan dalam loji janakuasa khusus, loji janakuasa berasaskan sumber tenaga bukan tradisional dan boleh diperbaharui berdasarkan sumber tenaga bukan tradisional dan boleh diperbaharui / KANDUNGAN AV 1. PERUNTUKAN TEORI 1.1. Reka bentuk dan ciri-ciri utama pengumpul suria rata 1.2. Elemen asas dan gambar rajah litar sistem pemanasan suria 2. PERINGKAT-PERINGKAT REKA BENTUK 3. PENGIRAAN HABA UNTUK MEMANASKAN BANGUNAN 3.1. Peruntukan asas 3.2. Penentuan kehilangan haba penghantaran 3.3. Penentuan penggunaan haba untuk pemanasan udara pengudaraan 3.4. Penentuan kos haba untuk bekalan air panas 4. PENGIRAAN SISTEM BEKALAN HABA SOLAR BIBLIOGRAFI PERUNTUKAN TEORI.

Reka bentuk dan ciri utama pengumpul suria rata

Pengumpul suria plat rata (SC) adalah elemen utama sistem pemanasan suria dan bekalan air panas. Prinsip operasinya adalah mudah. Kebanyakan kejadian sinaran suria pada pengumpul diserap oleh permukaan, iaitu "hitam" berhubung dengan sinaran suria. Sebahagian daripada tenaga yang diserap dipindahkan ke cecair yang beredar melalui pengumpul, dan selebihnya hilang akibat pertukaran haba dengan persekitaran. Haba yang dibawa oleh bendalir adalah haba berguna yang sama ada disimpan atau digunakan untuk menampung beban pemanasan.

Unsur-unsur utama pengumpul adalah seperti berikut: plat penyerap, biasanya diperbuat daripada logam, dengan salutan hitam bukan reflektif untuk memastikan penyerapan maksimum sinaran suria; paip atau saluran yang melaluinya cecair atau udara beredar dan yang bersentuhan haba dengan plat penyerap; penebat haba bahagian bawah dan tepi sisi plat; satu atau lebih jurang udara dipisahkan oleh salutan telus untuk melindungi plat dari atas; dan akhirnya, kandang yang memberikan ketahanan dan rintangan cuaca. Pada rajah. 1 ditunjukkan keratan rentas pemanas air dan udara.

nasi. 1. Perwakilan skematik pengumpul suria dengan penyejuk air dan udara: 1 - penebat haba; 2 - saluran udara; 3 - salutan telus; 4 - plat menyerap; 5 - paip disambungkan ke plat.

Salutan jernih biasanya diperbuat daripada kaca. Kaca mempunyai rintangan cuaca yang sangat baik dan sifat mekanikal yang baik. Ia agak murah dan, dengan kandungan oksida besi yang rendah, boleh mempunyai ketelusan yang tinggi. Kelemahan kaca adalah kerapuhan dan jisim yang besar. Selain kaca, bahan plastik juga boleh digunakan. Plastik umumnya kurang mudah pecah, ringan, dan murah dalam bentuk kepingan basah. Walau bagaimanapun, ia secara amnya tidak tahan cuaca seperti kaca. Permukaan kepingan plastik mudah tercalar dan banyak plastik merosot dan kuning dari masa ke masa, mengakibatkan ketransmisian suria dan kemerosotan berkurangan. kekuatan mekanikal. Satu lagi kelebihan kaca berbanding plastik ialah kaca menyerap atau memantulkan semua kejadian sinaran panjang gelombang (terma) di atasnya, yang dipancarkan oleh plat penyerap. Kehilangan haba masuk persekitaran dikurangkan oleh sinaran dengan lebih berkesan daripada dalam kes salutan plastik, yang menghantar sebahagian daripada sinaran gelombang panjang.

Pengumpul rata menyerap kedua-dua sinaran langsung dan meresap. Sinaran langsung menyebabkan bayang dilemparkan oleh objek yang diterangi oleh matahari. Sinaran meresap dipantulkan dan diserakkan oleh awan dan debu sebelum sampai ke permukaan bumi; tidak seperti sinaran langsung, ia tidak membawa kepada pembentukan bayang-bayang. Pengumpul plat rata biasanya dipasang pada bangunan. Orientasinya bergantung pada lokasi dan masa tahun semasa loji tenaga solar beroperasi. Pengumpul plat rata menyediakan haba gred rendah yang diperlukan untuk pemanasan air panas dan ruang.

Pengumpul suria yang memfokuskan (memusatkan), termasuk yang mempunyai penumpu parabola atau Fresnel, boleh digunakan dalam sistem pemanasan suria. Kebanyakan pengumpul fokus hanya menggunakan sinaran suria terus. Kelebihan pengumpul fokus berbanding pengumpul rata ialah ia mempunyai luas permukaan yang lebih kecil dari mana haba hilang ke persekitaran, dan oleh itu, cecair kerja boleh dipanaskan di dalamnya sehingga lebih suhu tinggi daripada pengumpul rata. Walau bagaimanapun, untuk keperluan pemanasan dan air panas, suhu yang lebih tinggi hampir (atau tidak sama sekali) penting. Bagi kebanyakan sistem penumpuan, pengumpul mesti mengikut kedudukan matahari. Sistem yang tidak memaparkan matahari biasanya memerlukan pelarasan beberapa kali setahun.

Satu pembezaan harus dibuat antara ciri-ciri serta-merta takungan (iaitu, ciri-ciri pada masa tertentu bergantung kepada keadaan meteorologi dan operasi pada masa itu) dan ciri-ciri jangka panjangnya. Dalam amalan, pengumpul sistem pemanasan suria beroperasi di bawah pelbagai keadaan sepanjang tahun. Dalam sesetengah kes, mod operasi dicirikan oleh suhu tinggi dan kecekapan pengumpul rendah, dalam kes lain, sebaliknya, oleh suhu rendah dan kecekapan tinggi.

Untuk mempertimbangkan kerja pemungut di bawah keadaan berubah-ubah, adalah perlu untuk menentukan pergantungan ciri-ciri serta-mertanya pada faktor meteorologi dan rejim. Untuk menerangkan ciri-ciri pengumpul, dua parameter diperlukan, satu daripadanya menentukan jumlah tenaga yang diserap, dan satu lagi menentukan kehilangan haba kepada alam sekitar. Parameter ini paling baik ditentukan oleh ujian yang mengukur kecekapan serta-merta pengumpul dalam julat keadaan yang sesuai.

Tenaga berguna yang dikeluarkan daripada pengumpul pada masa tertentu ialah perbezaan dalam jumlah tenaga solar diserap oleh plat pengumpul dan jumlah tenaga yang hilang kepada alam sekitar. Persamaan yang boleh digunakan untuk pengiraan hampir semua struktur sedia ada pengumpul rata, kelihatan seperti:

di manakah tenaga berguna dikeluarkan daripada pengumpul per unit masa, W; - kawasan pengumpul, m 2; - pekali penyingkiran haba dari pengumpul; - ketumpatan fluks jumlah sinaran suria dalam satah pengumpul W/m 2 ; - penghantaran salutan lutsinar berhubung dengan sinaran suria; - kapasiti penyerapan plat pengumpul berhubung dengan sinaran suria; - jumlah pekali kehilangan haba pengumpul, W / (m 2 ° С); - suhu bendalir pada salur masuk pengumpul, °С; - suhu persekitaran, °C.

Insiden sinaran suria pada pengumpul pada bila-bila masa terdiri daripada tiga bahagian: sinaran langsung, sinaran meresap dan sinaran yang dipantulkan dari tanah atau objek sekeliling, jumlahnya bergantung pada sudut pengumpul ke ufuk dan sifat objek ini. Apabila pengumpul sedang diuji, ketumpatan fluks sinaran saya diukur menggunakan pyranometer yang dipasang pada sudut yang sama dengan pengumpul, sudut kecondongan ke ufuk. Digunakan dalam pengiraan f- kaedah tersebut memerlukan pengetahuan tentang purata ketibaan sinaran suria bulanan pada permukaan pengumpul. Selalunya, buku rujukan mengandungi data purata ketibaan sinaran bulanan pada permukaan mendatar.

Ketumpatan fluks sinaran suria yang diserap oleh plat pengumpul pada satu ketika adalah sama dengan hasil darab ketumpatan fluks sinaran kejadian saya, kapasiti penghantaran sistem salutan telus t dan kapasiti penyerapan plat pengumpul a. Kedua-dua kuantiti terakhir bergantung pada bahan dan sudut kejadian sinaran suria (iaitu, sudut antara normal ke permukaan dan arah sinaran matahari). Komponen langsung, meresap dan terpantul sinaran suria memasuki permukaan pengumpul di bawah sudut yang berbeza. Oleh itu, ciri-ciri optik t dan a hendaklah dikira dengan mengambil kira sumbangan setiap komponen.

Pengumpul kehilangan haba cara yang berbeza. Kehilangan haba dari plat ke salutan telus dan dari salutan atas ke udara luar berlaku melalui sinaran dan perolakan, tetapi nisbah kehilangan ini dalam kes pertama dan kedua tidak sama. Kehilangan haba melalui bahagian bawah terlindung dan dinding sisi pengumpul adalah disebabkan oleh kekonduksian terma. Pengumpul hendaklah direka bentuk sedemikian rupa sehingga semua kehilangan haba adalah minimum.

Hasil darab bagi jumlah pekali kerugian U L dan perbezaan suhu dalam persamaan (1) ialah kehilangan haba daripada plat penyerap, dengan syarat suhunya berada di mana-mana sama dengan suhu cecair di salur masuk. Apabila cecair dipanaskan, plat pengumpul mempunyai suhu yang lebih tinggi daripada suhu cecair di salur masuk. ia syarat yang perlu pemindahan haba dari plat ke cecair. Oleh itu, kehilangan haba sebenar daripada pengumpul lebih nilai berfungsi. Perbezaan dalam kerugian diambil kira menggunakan pekali penyingkiran haba F R.

Faktor Kerugian Jumlah U L sama dengan jumlah pekali kehilangan melalui penebat lutsinar, bahagian bawah dan dinding sisi pengumpul. Untuk pengumpul yang direka dengan baik, jumlah dua faktor terakhir biasanya sekitar 0.5 - 0.75 W/(m 2 °C). Faktor kehilangan melalui penebat lutsinar bergantung kepada suhu plat penyerap, bilangan dan bahan salutan lutsinar, tahap kehitaman plat di bahagian inframerah spektrum, suhu persekitaran dan kelajuan angin.

Persamaan (1) adalah mudah untuk mengira sistem tenaga suria, kerana tenaga berguna pengumpul ditentukan oleh suhu bendalir di salur masuk. Walau bagaimanapun, kehilangan haba kepada alam sekitar bergantung pada suhu purata plat penyerap, yang sentiasa lebih tinggi daripada suhu masuk jika cecair dipanaskan semasa melalui pengumpul. Pekali pelesapan haba F R sama dengan nisbah tenaga berguna sebenar apabila suhu cecair dalam pengumpul meningkat dalam arah aliran kepada tenaga berguna apabila suhu keseluruhan plat penyerap adalah sama dengan suhu cecair di salur masuk.

Pekali F R bergantung kepada aliran cecair melalui pengumpul dan reka bentuk plat penyerap (ketebalan, sifat bahan, jarak antara paip, dll.) dan hampir bebas daripada keamatan sinaran suria dan suhu plat penyerap dan persekitaran.

Unsur asas dan gambar rajah skema sistem pemanasan suria

Sistem pemanasan suria (atau loji suria) boleh dibahagikan kepada pasif dan aktif. Yang paling mudah dan paling murah ialah sistem pasif, atau " rumah solar", yang untuk pengumpulan dan pengedaran tenaga suria menggunakan seni bina dan elemen binaan bangunan dan tidak memerlukan peralatan tambahan. Selalunya, sistem sedemikian termasuk dinding bangunan hitam menghadap ke selatan, pada jarak tertentu dari mana salutan telus terletak. Terdapat bukaan di bahagian atas dan bawah dinding yang menghubungkan ruang antara dinding dan lapisan lutsinar dengan isipadu dalaman bangunan. Sinaran suria memanaskan dinding: udara yang membasuh dinding dipanaskan daripadanya dan masuk melalui bukaan atas ke dalam premis bangunan. Peredaran udara disediakan sama ada melalui perolakan semula jadi atau oleh kipas. Walaupun terdapat beberapa kelebihan sistem pasif, sistem aktif digunakan terutamanya dengan peralatan yang dipasang khas untuk mengumpul, menyimpan dan mengedarkan sinaran suria, kerana sistem ini meningkatkan seni bina bangunan, meningkatkan kecekapan penggunaan tenaga suria, dan juga memberikan kawalan yang lebih besar ke atas beban haba dan luaskan kawasan aplikasi. Pemilihan, gubahan dan susunan unsur sistem aktif bekalan haba suria dalam setiap kes tertentu, ditentukan oleh faktor iklim, jenis objek, mod penggunaan haba, dan penunjuk ekonomi. Elemen khusus sistem ini ialah pengumpul suria; elemen yang digunakan, seperti penukar haba, bateri, sumber haba berlebihan, lekapan paip, digunakan secara meluas dalam industri. Pengumpul suria menyediakan penukaran sinaran suria kepada haba yang dipindahkan ke penyejuk yang dipanaskan yang beredar dalam pengumpul.

Sebagai tambahan kepada elemen asas yang dinyatakan di atas, sistem suria bekalan pemanasan mungkin termasuk pam, paip, instrumentasi dan elemen automasi, dsb. Gabungan berbeza elemen ini membawa kepada pelbagai jenis sistem pemanasan solar dari segi ciri dan kosnya. Atas dasar penggunaan pemasangan solar, masalah pemanasan, penyejukan dan bekalan air panas kediaman, bangunan pentadbiran, kemudahan perindustrian dan pertanian.

Tumbuhan solar dikelaskan seperti berikut:

1) melalui temu janji:

Sistem bekalan air panas;

Sistem pemanasan;

Pemasangan gabungan untuk tujuan bekalan haba dan sejuk;

2) mengikut jenis penyejuk yang digunakan:

Cecair;

Udara;

3) mengikut tempoh kerja:

Sepanjang tahun;

bermusim;

4) oleh penyelesaian teknikal skim:

Litar tunggal;

Litar dua kali;

Berbilang gelung.

Media pemindahan haba yang paling biasa digunakan dalam sistem pemanasan suria ialah cecair (air, larutan etilena glikol, bahan organik) dan udara. Setiap daripada mereka mempunyai kelebihan dan kekurangan tertentu. Udara tidak membeku, tidak menimbulkan masalah besar yang berkaitan dengan kebocoran dan kakisan peralatan. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh ketumpatan rendah dan kapasiti haba udara, saiz pemasangan udara, penggunaan kuasa untuk mengepam penyejuk adalah lebih tinggi daripada sistem cecair. Oleh itu, dalam kebanyakan sistem pemanasan suria yang beroperasi, cecair lebih disukai. Untuk keperluan perumahan dan komunal, penyejuk utama ialah air.

Apabila pengumpul suria beroperasi semasa tempoh dengan suhu luar negatif, adalah perlu sama ada menggunakan antibeku sebagai penyejuk, atau untuk mengelakkan pembekuan penyejuk dalam beberapa cara (contohnya, dengan mengalirkan air tepat pada masanya, memanaskannya, menebat pengumpul suria).

Sistem pemanasan solar berkapasiti rendah yang membekalkan pengguna terpencil yang kecil selalunya berfungsi berdasarkan prinsip peredaran semula jadi penyejuk. Tangki air terletak di atas pengumpul suria. Air ini dibekalkan ke bahagian bawah SC, yang terletak pada sudut tertentu, di mana ia mula menjadi panas, menukar ketumpatannya dan naik mengikut graviti ke atas saluran pengumpul. Kemudian dia masuk bahagian atas tangki, dan tempatnya dalam pengumpul diduduki oleh air sejuk dari bawahnya. Cara peredaran semula jadi ditetapkan. Dalam sistem yang lebih berkuasa dan produktif, peredaran air dalam litar pengumpul suria disediakan oleh pam.

Gambar rajah skematik sistem pemanasan suria, dibentangkan dalam rajah. 2, 3 boleh dibahagikan kepada dua kumpulan utama: pemasangan yang beroperasi mengikut litar aliran terbuka atau terus (Rajah 2); pemasangan yang beroperasi dalam litar tertutup (Gamb. 3). Dalam pemasangan kumpulan pertama, penyejuk dibekalkan kepada pengumpul suria (Rajah 2 a, b) atau kepada penukar haba litar suria (Rajah 2 c), di mana ia dipanaskan dan dibekalkan sama ada terus ke pengguna atau ke tangki simpanan. Jika suhu pembawa haba selepas loji suria berada di bawah paras yang ditetapkan, pembawa haba dipanaskan dalam sumber haba sandaran. Skim yang dipertimbangkan digunakan terutamanya dalam kemudahan perindustrian, dalam sistem dengan penyimpanan haba jangka panjang. Untuk memastikan tahap suhu malar penyejuk di saluran keluar pengumpul, adalah perlu untuk menukar aliran penyejuk mengikut undang-undang perubahan intensiti sinaran suria pada siang hari, yang memerlukan penggunaan peranti automatik dan merumitkan sistem. Dalam skema kumpulan kedua, pemindahan haba dari pengumpul suria dijalankan sama ada melalui tangki simpanan, atau dengan pencampuran langsung pembawa haba (Rajah 3 a), atau melalui penukar haba, yang boleh terletak di dalam tangki. (Rajah 1.4 b) dan di luarnya (Rajah 3c). Bahan penyejuk yang dipanaskan memasuki pengguna melalui tangki dan, jika perlu, dipanaskan dalam sumber haba sandaran. Pemasangan beroperasi mengikut skema yang ditunjukkan dalam rajah. 3, boleh menjadi litar tunggal (Rajah 3 a), litar dua kali (Rajah 3 b) atau litar berbilang (Rajah 3 c, d).

nasi. 2. Gambar rajah skematik sistem sekali melalui: 1-pengumpul suria; 2- bateri; 3-penukar haba

nasi. 3. Gambar rajah skematik sistem pemanasan suria

Penggunaan satu atau satu lagi versi skim bergantung pada sifat beban, jenis pengguna, iklim, faktor ekonomi dan keadaan lain. Dianggap dalam rajah. 3 litar ditemui setakat ini aplikasi terhebat, kerana ia dicirikan oleh kesederhanaan perbandingan, kebolehpercayaan dalam operasi.

PERINGKAT-PERINGKAT MELAKSANAKAN KERJA

Penyelesaian dan kerja grafik terdiri daripada peringkat utama berikut:

1) Pelaksanaan lukisan "Pelan bangunan".

2) Pemilihan skema terma sistem pemanasan menggunakan pengumpul suria

3) Pelaksanaan lukisan "Skim pemanasan dan air panas menggunakan pengumpul haba solar"

4) Pengiraan beban pemanasan (pemanasan dan air panas).

5) Pengiraan sistem pemanasan suria dan bahagian beban haba yang disediakan oleh tenaga suria f- kaedah.

6) Membuat nota penerangan.

Secara purata sepanjang tahun, bergantung kepada keadaan iklim dan latitud, fluks sinaran suria ke permukaan bumi berkisar antara 100 hingga 250 W / m 2, mencapai nilai puncak pada tengah hari dengan langit yang cerah, dalam hampir mana-mana (tanpa mengira latitud) tempat, kira-kira 1000 W/m2. Dalam keadaan lorong tengah Di Rusia, sinaran suria "membawa" tenaga permukaan bumi bersamaan dengan kira-kira 100-150 kg bahan api standard setiap m 2 setahun.

Pemodelan matematik pemasangan pemanas air suria yang paling mudah, yang dijalankan di Institut Suhu Tinggi Akademi Sains Rusia menggunakan alat perisian moden dan data cuaca biasa, menunjukkan bahawa secara nyata keadaan iklim Di Rusia tengah, adalah dinasihatkan untuk menggunakan pemanas air suria rata bermusim yang beroperasi dari Mac hingga September. Untuk pemasangan dengan nisbah kawasan pengumpul suria kepada isipadu tangki simpanan 2 m 2 /100 l, kebarangkalian pemanasan air harian dalam tempoh ini kepada suhu sekurang-kurangnya 37 ° C ialah 50-90%, kepada suhu sekurang-kurangnya 45 ° C - 30- 70%, sehingga suhu sekurang-kurangnya 55 ° C - 20-60%. Nilai maksimum kebarangkalian merujuk kepada bulan-bulan musim panas.

"Awak rumah cerah» membangun, melengkapkan dan menyampaikan kedua-duanya dengan peredaran penyejuk pasif dan aktif. Penerangan mengenai sistem ini boleh didapati di bahagian yang berkaitan di tapak web kami. Pesanan dan pembelian dijalankan melalui.

Selalunya soalan ditanya sama ada mungkin menggunakan pemasangan pemanasan solar untuk pemanasan di Rusia. Artikel berasingan telah ditulis tentang ini - "Sokongan solar untuk pemanasan"

Teruskan membaca

1. Pengumpul suria.

Pengumpul suria adalah elemen utama pemasangan, di mana tenaga sinaran Matahari ditukar kepada bentuk lain tenaga berguna. Tidak seperti penukar haba konvensional, di mana terdapat pemindahan haba yang sengit dari satu cecair ke cecair yang lain, dan sinaran tidak penting, dalam pengumpul suria, tenaga dipindahkan ke cecair dari sumber tenaga sinaran yang jauh. Tanpa kepekatan cahaya matahari, ketumpatan fluks sinaran kejadian adalah paling baik -1100 W / m 2 dan adalah pembolehubah. Panjang gelombang berada dalam julat 0.3 - 3.0 µm. Mereka jauh lebih kecil daripada panjang gelombang intrinsik kebanyakan permukaan menyerap. Oleh itu, kajian pengumpul suria dikaitkan dengan masalah unik pemindahan haba pada ketumpatan fluks tenaga yang rendah dan berubah-ubah dan peranan sinaran yang agak besar.

Pengumpul suria boleh digunakan dengan dan tanpa kepekatan sinaran suria. Dalam pengumpul plat rata, permukaan yang menerima sinaran suria juga merupakan permukaan yang menyerap sinaran. Pengumpul pemfokus, biasanya mempunyai pemantul cekung, menumpukan kejadian sinaran pada keseluruhan permukaannya pada penukar haba dengan luas permukaan yang lebih kecil, dengan itu meningkatkan ketumpatan fluks tenaga.

1.1. Pengumpul suria rata. Pengumpul suria rata ialah penukar haba yang direka untuk memanaskan cecair atau gas akibat tenaga sinaran suria.

Pengumpul plat rata boleh digunakan untuk memanaskan penyejuk kepada suhu sederhana, t ≈ 100 o C. Kelebihan mereka termasuk kemungkinan menggunakan kedua-dua sinaran suria langsung dan berselerak; mereka tidak memerlukan pengesanan matahari dan tidak memerlukan penyelenggaraan harian. Dari segi struktur, ia lebih mudah daripada sistem yang terdiri daripada pemantul penumpuan, permukaan menyerap dan mekanisme pengesanan. Skop pengumpul suria ialah sistem pemanasan untuk bangunan kediaman dan perindustrian, sistem penyaman udara, bekalan air panas, serta loji kuasa dengan cecair kerja mendidih rendah, biasanya beroperasi mengikut kitaran Rankine.

Unsur-unsur utama pengumpul suria rata biasa (Rajah 1) ialah: permukaan "hitam" yang menyerap sinaran suria dan memindahkan tenaganya kepada penyejuk (biasanya cecair); salutan yang telus berkenaan dengan sinaran suria, terletak di atas permukaan penyerap, yang mengurangkan kehilangan perolakan dan sinaran ke atmosfera; penebat haba permukaan belakang dan hujung pengumpul untuk mengurangkan kerugian akibat kekonduksian haba.

Rajah 1. rajah litar pengumpul suria rata.

a) 1 - salutan telus; 2 - pengasingan; 3 - paip dengan penyejuk; 4 - permukaan menyerap;

b) 1. permukaan yang menyerap sinaran suria, 2-saluran penyejuk, 3-kaca (??), 4-badan,

5- penebat haba.

Rajah.2 Pengumpul suria jenis paip kepingan.

1 - manifold hidraulik atas; 2 - manifold hidraulik yang lebih rendah; 3 - n paip terletak pada jarak W antara satu sama lain; 4 - lembaran (plat menyerap); 5- sambungan; 6 - paip (bukan skala);

7 - pengasingan.

1.2. Kecekapan pengumpul. Kecekapan pengumpul ditentukan oleh kecekapan optik dan habanya. Kecekapan optik ηо menunjukkan bahagian sinaran suria yang telah mencapai permukaan kaca pengumpul yang diserap oleh permukaan hitam yang menyerap, dan mengambil kira kehilangan tenaga yang berkaitan dengan perbezaan daripada kesatuan penghantaran kaca dan pekali penyerapan permukaan penyerap. Untuk manifold dengan kaca tunggal

di mana (τα) n ialah hasil penghantaran kaca τ dan pekali penyerapan α menyerap sinaran permukaan pada jatuh biasa cahaya matahari.

Sekiranya sudut tuju sinar berbeza daripada yang langsung, faktor pembetulan k diperkenalkan, dengan mengambil kira peningkatan kehilangan pantulan dari kaca dan permukaan yang menyerap sinaran suria. Pada rajah. 3 menunjukkan graf k = f(1/ cos 0 - 1) untuk pengumpul dengan kaca tunggal dan berganda. Kecekapan optik dengan mengambil kira sudut tuju sinar, yang berbeza daripada yang langsung,

nasi. 3. Faktor pembetulan bagi pantulan cahaya matahari daripada permukaan kaca dan permukaan penyerap hitam.

Sebagai tambahan kepada kerugian ini dalam pengumpul mana-mana reka bentuk, terdapat kehilangan haba kepada persekitaran Q peluh, yang diambil kira oleh kecekapan terma, yang sama dengan nisbah jumlah haba berguna yang dikeluarkan daripada pengumpul selama satu masa tertentu kepada jumlah tenaga sinaran yang datang kepadanya dari Matahari pada masa yang sama:

di mana Ω ialah kawasan bukaan pengumpul; I - ketumpatan fluks sinaran suria.

Kecekapan optik dan terma pengumpul dikaitkan dengan hubungan

Kehilangan haba dicirikan oleh jumlah pekali kehilangan U

di mana T a ialah suhu permukaan hitam yang menyerap sinaran suria; T kira-kira - suhu ambien.

Nilai U boleh dianggap malar dengan ketepatan yang mencukupi untuk pengiraan. Dalam kes ini, menggantikan Qpot ke dalam formula untuk kecekapan haba membawa kepada persamaan

Kecekapan terma pengumpul juga boleh ditulis dari segi suhu purata penyejuk yang mengalir melaluinya:

di mana T t \u003d (T dalam + T keluar) / 2 - suhu purata penyejuk; F" - parameter yang biasa dipanggil "kecekapan pengumpul" dan mencirikan kecekapan pemindahan haba dari permukaan yang menyerap sinaran suria kepada penyejuk; ia bergantung pada reka bentuk pengumpul dan hampir bebas daripada faktor lain; nilai tipikal​ ​daripada parameter F "≈: 0.8- 0.9 - untuk pengumpul udara rata; 0.9-0.95 - untuk pengumpul cecair rata; 0.95-1.0 - untuk pengumpul vakum.

1.3. pengumpul vakum. Dalam kes apabila pemanasan ke suhu yang lebih tinggi diperlukan, pengumpul vakum digunakan. Dalam pengumpul vakum, isipadu di mana permukaan hitam yang menyerap sinaran suria terletak dipisahkan dari persekitaran oleh ruang vakum, yang memungkinkan untuk mengurangkan kehilangan haba dengan ketara kepada alam sekitar akibat pengaliran haba dan perolakan. Kehilangan sinaran sebahagian besarnya ditindas oleh penggunaan salutan terpilih. Oleh kerana jumlah faktor kehilangan dalam pengumpul vakum adalah kecil, penyejuk di dalamnya boleh dipanaskan pada suhu yang lebih tinggi (120-150 °C) berbanding dengan pengumpul rata. Pada rajah. 9.10 menunjukkan contoh reka bentuk pengumpul vakum.

nasi. 4. Jenis pengumpul vakum.

1 - tiub dengan penyejuk; 2 - plat dengan salutan terpilih yang menyerap sinaran suria; 3 paip haba; 4 elemen penyingkiran haba; 5 tiub kaca dengan salutan terpilih; b - tiub dalam untuk membekalkan penyejuk; 7 botol kaca luar; 8 vakum

KEMENTERIAN TENAGA DAN ELEKTRIK USSR

JABATAN SAINTIFIK DAN TEKNIKAL UTAMA
TENAGA DAN ELEKTRIK

ARAHAN METODOLOGI
UNTUK PENGIRAAN DAN REKA BENTUK
SISTEM PEMANASAN SOLAR

RD 34.20.115-89

PERKHIDMATAN PENGALAMAN TERBAIK UNTUK "SOYUZTEKHENERGO"

Moscow 1990

DIBANGUNKAN Perintah Negeri Institut Kejuruteraan Kuasa Penyelidikan Sepanduk Merah. G.M. Krzhizhanovsky

PELAKON M.N. EGAI, O.M. Korshunov, A.S. Leonovich, V.V. NUSHTAIKIN, V.K. RYBALKO, B.V. Tarnizhevsky, V.G. BULYCHEV

DILULUSKAN Jabatan Sains dan Teknikal Utama Tenaga dan Elektrifikasi 07.12.89

Ketua V.I. GORY

Tarikh tamat tempoh ditetapkan

dari 01.01.90

sehingga 01.01.92

Garis Panduan ini menetapkan prosedur untuk melakukan pengiraan dan mengandungi cadangan untuk reka bentuk sistem pemanasan solar untuk kediaman, awam dan bangunan perindustrian dan struktur.

Garis panduan ini bertujuan untuk pereka bentuk dan jurutera yang terlibat dalam pembangunan sistem pemanasan solar dan air panas.

. PERUNTUKAN AM

di mana f - bahagian daripada jumlah purata beban haba tahunan yang disediakan oleh tenaga suria;

di mana F - Luas permukaan SC, m 2 .

di mana H ialah purata jumlah sinaran suria tahunan pada permukaan mendatar, kW h / m 2 ; terletak dari aplikasi;

a, b - parameter ditentukan daripada persamaan () dan ()

di mana r - ciri sifat penebat haba sampul bangunan pada nilai tetap beban DHW, ialah nisbah beban pemanasan harian pada suhu luar 0 °C kepada beban DHW harian. Lebih banyak r , semakin besar bahagian beban pemanasan berbanding bahagian beban DHW, dan semakin kurang sempurna reka bentuk bangunan dari segi kehilangan haba; r = 0 diterima dalam pengiraan sahaja sistem DHW. Ciri ditentukan oleh formula

di mana λ ialah kehilangan haba tentu bangunan, W / (m 3 ° С);

m - bilangan jam dalam sehari;

k - kadar kekerapan pertukaran udara pengudaraan, 1/hari;

ρ dalam - ketumpatan udara pada 0 °C, kg/m3;

f - nisbah penggantian, kira-kira diambil dari 0.2 hingga 0.4.

Nilai λ , k , V , t dalam , s ditetapkan semasa reka bentuk STS.

Nilai pekali α untuk pengumpul suria jenis II dan III

Nilai pekali β untuk pengumpul suria jenis II dan III

Nilai pekali a dan badalah dari meja. .

Nilai pekali a dan b bergantung kepada jenis pengumpul suria

di mana q i - keluaran haba tahunan tertentu DHW pada nilai f berbeza daripada 0.5;

∆q - perubahan dalam keluaran haba tentu tahunan DHW, %.

Perubahan dalam nilai keluaran haba tahunan tertentu∆q daripada kemasukan tahunan sinaran suria pada permukaan mendatar H dan pekali f

Lampiran 2

Ciri-ciri terma pengumpul suria

Lampiran 3

Spesifikasi pengumpul suria

Lampiran 4

Ciri teknikal penukar haba aliran jenis TT

Lampiran 5

Kedatangan tahunan jumlah sinaran suria pada permukaan mendatar (H), kW h / m 2

Nota e. Pembawa haba berdasarkan kalium karbonat mempunyai komposisi berikut (pecahan jisim):

Resipi 1 Resipi 2

Kalium karbonat, 1.5-berair 51.6 42.9

Natrium fosfat, 12-air 4.3 3.57

Natrium silikat, 9-berair 2.6 2.16

Natrium tetraborat, 10-berair 2.0 1.66

Fluorescoin 0.01 0.01

Air Sehingga 100 Hingga 100

Elemen utama sistem bekalan haba aktif ialah pengumpul suria (SC) penyerap di mana penyejuk beredar; strukturnya terlindung secara haba dari belakang dan berkaca dari hadapan.

Dalam sistem bekalan haba suhu tinggi (melebihi 100 °C), pengumpul suria suhu tinggi digunakan. Pada masa ini, yang paling cekap daripada mereka ialah pengumpul suria pekat Luza, yang merupakan palung parabola dengan tiub hitam di tengah, di mana sinaran suria tertumpu. Pengumpul sedemikian sangat berkesan dalam kes-kes di mana ia perlu mewujudkan keadaan suhu melebihi 100 °C untuk industri atau pengeluaran wap dalam industri kuasa elektrik. Ia digunakan dalam beberapa loji terma suria di California; untuk Eropah utara, mereka tidak cukup berkesan, kerana mereka tidak boleh menggunakan sinaran suria yang bertaburan.

Pengalaman dunia. Di Australia, meletakkan cecair di bawah 100°C menggunakan kira-kira 20% daripada jumlah tenaga yang digunakan. Telah ditetapkan bahawa untuk menyediakan air suam kepada 80% kawasan luar bandar bangunan kediaman 1 orang memerlukan 2 ... 3 m2 permukaan pengumpul suria dan tangki air dengan kapasiti 100 ... 150 liter. Pemasangan dengan keluasan 25 m2 dan dandang air untuk 1000 ... 1500 liter sangat diperlukan, menyediakan 12 orang dengan air suam.

Di UK, penduduk kawasan luar bandar memenuhi keperluan mereka untuk tenaga haba sebanyak 40–50% dengan menggunakan sinaran suria.

Di Jerman pada stesen penyelidikan berhampiran Düsseldorf, pemasangan pemanasan air suria yang aktif (kawasan pengumpul 65 m2) telah diuji, yang memungkinkan untuk memperoleh secara purata 60% daripada haba yang diperlukan setiap tahun, dan pada musim panas 80 ... 90%. Di Jerman, sebuah keluarga yang terdiri daripada 4 orang boleh menyediakan diri mereka sepenuhnya dengan haba jika terdapat bumbung tenaga dengan keluasan 6 ... 9 m2.

Tenaga haba suria yang paling banyak digunakan digunakan untuk memanaskan rumah hijau dan mewujudkan iklim buatan di dalamnya; beberapa cara untuk menggunakan tenaga suria ke arah ini telah diuji di Switzerland.

Di Jerman (Hannover) di Institut Teknologi, Hortikultur dan Pertanian, kemungkinan menggunakan pengumpul suria yang diletakkan di sebelah rumah hijau atau dibina dalam strukturnya, serta rumah hijau itu sendiri sebagai pengumpul suria, sedang disiasat menggunakan cecair berwarna. melalui salutan berganda rumah hijau dan memanaskan sinaran suria Keputusan penyelidikan telah menunjukkan bahawa dalam keadaan iklim Jerman, pemanasan hanya menggunakan tenaga suria sepanjang tahun tidak memenuhi keperluan haba sepenuhnya. Pengumpul suria moden di Jerman boleh memenuhi keperluan pertanian di air suam pada musim panas sebanyak 90%, pada musim sejuk sebanyak 29...30% dan dalam tempoh peralihan - sebanyak 55...60%.

suria aktif sistem pemanasan paling biasa di Israel, Sepanyol, pulau Taiwan, Mexico dan Kanada. Di Australia sahaja, lebih 400,000 rumah mempunyai pemanas air solar. Di Israel, lebih daripada 70% daripada semua rumah keluarga tunggal (kira-kira 900,000) dilengkapi dengan pemanas air solar dengan pengumpul suria dengan jumlah keluasan 2.5 juta m2, yang memberi peluang untuk penjimatan bahan api tahunan kira-kira 0.5 juta kaki.

Penambahbaikan struktur SC rata berlaku dalam dua arah:

• mencari bahan struktur bukan logam baharu;
• penambahbaikan ciri opto-terma pemasangan unsur penyerap-lut sinar yang paling kritikal.