Д.т.н. Тлеуов А.Х., Тлеуова А.А.

Казахский государственный агротехнический университет, г. Астана, Республика Казахстан

Режимы работы систем солнечного теплоснабжения в условиях Северного Казахстана

Теплопроизводительность солнечного коллектора определяется уравнением, известным как уравнение Хоттеля-Уиллера-Блиса:

где F_r – коэффициент, связанный с эффективностью переноса тепла от пластины коллектора к жидкости, отводящей тепло; (ta)_n- приведенная поглощательная способность; I_т - плотность потока радиации (суммарной) в плоскости коллектора; U_L- коэффициент тепловых потерь; Т_ср - средняя температура теплоносителя в коллекторе; Т_окр - температура окружающей среды.

В этом уравнении используются долгосрочные среднестатистические данные. Для согласования производительности систем солнечного теплоснабжения с требованиями технологических процессов иногда необходимо знать часовые значения прихода солнечной радиации и соответствующей тепловой производительности гелиоустановки.

Для получения часовых приходов солнечной радиации необходимо воспользоваться соотношением Луи и Джордана, представленным в графической форме / 1 /.

Рассмотрим методику определения почасовой теплопроизводительности плоских коллекторов солнечной энергии.

Среднесуточное значение суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность можно определить на основании многолетних актинометрических наблюдений. Среднечасовое значение суммарной радиации на горизонтальную поверхность будет определяться

Н_Gh = Н_Dh +Н_dh , (1)

где Н_Gh – среднечасовая суммарная радиация на горизонтальную поверхность; Н_Dh - среднечасовая прямая радиация на горизонтальную поверхность; Н_dh – среднечасовая рассеянная радиация на горизонтальную поверхность.

Зная среднюю продолжительность светового дня при помощи соотношения Луи – Джордана, заданного в графической форме, определяем численные значения среднечасовой суммарной и рассеянной радиаций Н_Gh и Н_dh для определенных интервалов светового дня на горизонтальную поверхность.

Численное значение среднечасовой прямой радиации на горизонтальную поверхность Н_Dh определится как

Н_Dh = Н_Gh - Н_dh . (2)

От часовых значений солнечной радиации на горизонтальную поверхность

можно перейти к соответствующим значениям на наклонную поверхность.

На рис. 1-8 приведены результаты расчетов почасового поступления солнечной радиации на наклонную поверхность при различных значениях угла наклона s и соответствующая им теплопроизводительность коллектора солнечной энергии.

Рисунок 1 Рисунок 2

Рисунок 3 Рисунок 4

Рисунок 5 Рисунок 6

Рисунок 7 Рисунок 8

На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы.

1. Наибольший приход солнечной радиации на наклонную поверхность получается при углах наклона коллектора к горизонту s = j - + 15⁰ .

2. Для получения максимальной теплопроизводительности гелиоустановок плоский коллектор солнечной энергии необходимо располагать под углом к горизонту равным s = j - + 15⁰ .

Использованные источники

1. Т.А.Маркус, Э.Н. Моррис. Здания, климат и энергия.- Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – 542 с.

Резюме

Для согласования производительности систем солнечного теплоснабжения с требованиями технологических процессов необходимо знание почасового прихода солнечной радиации на наклонные поверхности. Для расчетов тепловой производительности гелиоустановки необходимо воспользоваться уравнением Хоттеля-Уиллера-Блиса.

Угол наклона коллектора к горизонту для получения максимального прихода солнечной радиации и соответственно теплопроизводительности должен составлять в зависимости от сезонности работы гелиоустановок.

Summary

For the coordination of productivity solar heat supply systems with requirements of technological processes is necessary the knowledge of hourly arrival the solar radiation on inclined surfaces . For calculations of thermal productivity a solar power plant it is necessary to take advantage of equation Hottel - Willer - Blis.

The corner of an inclination of a collector to horizon for reception of the maximal arrival of solar radiation and accordingly heat manufacture should make depending on seasonal prevalence of work of solar power plants.