ТАБЛИЦА 16.2

КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕСЧЕТА ПРЯМОЙ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ Л„ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ АЗИМУТАХ

ПОВЕРХНОСТИ а„

Часовой угол захода (восхода) Солнца для поверхности:

горизонтальной Юз = arccos ( - tg ф tg 8); (16.5)

наклонной Юз = min {сОз, arccos [ - tg (ф - 3) tg 6} .

(16.6)

В качестве co, принимается меньшая из двух величин, указанных в фигурных скобках.

Значения среднемесячных величин Е, Е, коэффициента ясности атмосферы и температуры наружного воздуха для ряда городов СССР приведены в табл. 16.1. Значения коэффициента Л„ для поверхности с углом наклона Р, равным широте местности ф, южной ориентацией (азимут = 0) и юго-восточной или юго-западной ориентацией (й„ = 15 и 30°) приведены в табл. 16.2.

16.3. Классификация и выбор коллекторов солнечной энергии (КСЭ)

Различают плоские коллекторы без изменения плотности потока солнечной энергии и фокусирующие коллекторы с концентрированием солнечной энергии (параболо-цилинд-рические концентраторы, фоклины и т. п.). Для отопления и горячего водоснабжения наиболее

пригодны плоские КСЭ, позволяющие нагревать теплоноситель до 60-80°С. При температурах теплоносителя 80°С и выше целесообразно применять фокусирующие или ваку-умированные стеклянные трубчатые КСЭ.

Основным элементом КСЭ является луче-поглощающая поверхность (абсорбер) с каналами для теплоносителя. На рис. 16.10-16.13 показаны схемы жидкостных и воздушных КСЭ и примеры конструктивного исполнения некоторых типов КСЭ.

Мощность КСЭ с однослойным остеклением и стальной лучепоглощающей панелью площадью 0,8 м (Братского завода отопительного оборудования) равна 550 Вт/м при = 800 Вт/м и Гз = 20°С. Размеры КСЭ: 1530 X 630 X 98 мм, масса 50,5 кг.

По техническому уровню это КСЭ 1-го поколения, во многих странах уже выпускаются КСЭ 2-го и 3-го поколений.

Тепловая эффективность плоских КСЭ повышается путем снижения оптических и тепловых потерь благодаря применению: 1) нескольких слоев прозрачной изоляции (остекления); 2) селективных покрытий; 3) вакуумирования пространства между лучепоглощающей поверхностью и прозрачной изоляцией и т. п.

Наиболее высокую эффективность имеют вакуумированные стеклянные трубчатые коллекторы (ВСТК). В КСЭ могут применяться тепловые трубы, обладающие такими преимуществами, как термодиодность, отсутствие

5535 15

д>, град

Рве. 16.8. Завнсямость среднемесячного коэффициента пересчета прямого солнечного излучения R„ с горизонтальной плоскости на поверхность КСЭ от пшроты местности ф для I-XII месяцев года

СОЛНЕЧНЫЕ ЛУЧИ

ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ

Рис. 16.9. Углы, характеризующие иоложеяие точки на земной поверхности (а) и наклонной поверхности коллектора солнечной эвергии

(6) относительно солнечных лучей

ф-широта местности; ю-часовой угол; 5-склонение Солнца; г-угол падения солнечных лучей на наклонную поверхность КСЭ; а-угол высоты Солнца; а" азимут Солнца; о,-азимут наклонной поверхности

расхода энергии на подачу теплоносителя в КСЭ, низкая тепловая инерция и т.п.

Коэффициент полезного действия КСЭ (мгновенный) равен:

(16.7)

где удельная теплопроизводительность КСЭ, т.е. количество полезной теплоты, получаемой с 1 м площади КСЭ за 1 с, Вт/м; /-плотность суммарного потока солнечной радиации, поступающей на поверхность КСЭ, Вт/м; т-удельный массовый расход теплоносителя в КСЭ, кгДмс); Ср-удельная изобарная теплоемкость теплоносителя, ДжДкг-К);

)----

-- ВОЗДУХ

е)-----i---

ВЫХОД ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

-о-п-тз-п-

-- ВОЗДУХ--

Рис. 16.10. Схемы жидкостных (а-г) и воздушных {д-к) коллекторов солнечной энергии

а-с трубами для теплоносителя, припаянными к абсорберу (лучепоглощающей панели) снизу; б-типа «труба в листе», в-со штампованным абсорбером; г вакуумированный стеклянный трубчатый коллектор; д, е с плоскими абсорберами; ж, 3 ребристым и гофрированным абсорбером; и-с наполовину зачерненными стеклянными пластинами; к-матричного типа

вход ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

Рис. 16.11. Общий вид жидкостного коллектора со пгтампован-ным абсорбером

Рнс. 16.12. КСЭ Братского завода отопительного оборудовании

У-панель поглощающая; 2-стекло; i-корпус; 4 теплоизоляция; 5-щтуцер

Рис. 16.13. Общий вид и разрез вакуумнрованного стеклянного трубчатого коллектора

У-стеклянная оболочка; 2 отражатель; 5-абсорбер в виде тепловой трубы (испарительная зона); конденсационная зона тепловой трубы; 5 канал для теплоносителя; б-соединение стекля1Щой и металлической частей конструкции