З водопроводу

Рис.. 1.4. Трьохконтурна схема геліотеплопостачання.

1 - геліоприймач; 2 — розширювальний бак; 3— акумулятор теплоти для гарячого водопостачання; 4 електропідігрівач; 5 — водорозбірний кран; 6 -- опалювальний пристрій; 7 - акумулятор сонячної енергії; 8 - бак для зливу антифризу; 9 - насос

Теплова енергія, що відводиться теплоносієм з колекторів, визначається з рівнянь енергетичного балансу. Зокрема, для колекторів без прозорого покриття і з одним прозорим покриттям ці рівняння в спрощеному вигляді відповідно можуть бути записані:

μ I = I ₁ + Q_п – для колектора без покриття

τμ I = I ₁^/ + Q_п - для колектора з одним прозорим покриттям

де μ — поглинальна здатність сприймаючої панелі колектора (поглинача);

τ — пропускаюча здатність прозорого покриття;

I — сумарне значення сонячної енергії, що надходить в колектор;

I ₁ — сумарна енергія, що віддається колектором в результаті влас- ного випромінювання і конвекції; I ₁= I _ВИП + I _КОНВ

I ₁^/ — енергія, що віддається поглиначем в результаті обміну (конвекці- єю і випромінюванням) з покриттям;

Q_п — теплова енергія, що відводиться теплоносієм.

Значення I₁ можуть бути визначені по формулам (1.2) і (1.3), а I₁^/ з двох рівнянь: обміну енергією між поглиначем і покриттям

I ^/ = α₁(Т – Т₁) + εσТ⁴ – εσТ₁⁴ (1.4)

і енергетичного балансу покриття

I ₁^/ + I ^д_н.з = α(Т₁ - Т_зв) + εσТ₁⁴ (1.5)

де I ^д_н.з = μεσТ⁴— енергія довгохвильового випромінювання поглинача, яка поглинається покриттям;

α₁ і α — коефіцієнти тепловіддачі відповідно в просторі між поглиначем і покриттям і від покриття в зовнішнє середовище;

Т, Т₁, Т_зв — абсолютні температури відповідно поглинача, покриття і зовнішнього середовища. Решта позначень аналогічна наведеним вище.

Аналогічно може бути виведена залежність при двох і трьох прозорих покриттях, селективних плівках, вакуумованих і ін.

В конкретних розрахунках складові рівняння енергетичного балансу визначаються по більш точній залежності з урахуванням умов експлуатації, конструктивних особливостей колекторів, кута падіння сонячного проміння і ін.

Потужність сонячного випромінювання, що поглинається колектором

I _погл = μ_прив(k_пр I ¹_пр(cosβ + ksinβ) = k_роз I ^г_роз0,5(1+cosβ)),

де k_пр і k_роз — коефіцієнти пропускання прямого і розсіяного випромінюван ня в покриттях;

μ_прив — приведена поглинальна здатність колектора.

Решта позначень див. формулу (1.1).

Коефіцієнти пропускання прямого і розсіяного випромінювання:

k_пр = k_пk_зk_відб і

k_роз = k_пk^/_відб

де k_п - коефіцієнт, що враховує зменшення надходжень сонячного ви промінювання за рахунок забруднення зовнішньої поверхні колектора; k_з — коефіцієнт, що враховує зменшення надходжень сонячного ви- промінювання за рахунок затінювання поверхні колектора навколишніми предметами, стінками колектора;

k_відб — коефіцієнт, що враховує кут падіння прямого сонячного випро мінювання на поверхню колектора, відбиття їх від нього і заломлення променів в променепрозорих покриттях.

Ефективність (ККД) колектора оцінюється коефіцієнтом

η_сол^кол = Q_п/ I

З рівнянь (1.2) - (1.5) видно, що втрати енергії в колекторах будуть тим більше, чим вище температура поглинача Т. Остання залежатиме від температури теплоносія, що відводиться від колектора.

Економія палива, одержувана при використанні сонячної енергії в порівнянні із замінюваним паливним варіантом, визначатиметься по рівнянню:

ΔВ_ек = Δb_ек І η_сол^кол η_в.т

де Δb_ек — питома економія палива на одиницю корисно витраченої теплоти сонячної енергії; η_в.т — втрати теплоти при транспортуванні і в акумуляторах. Решта позначень приведені раніше.

Питома економія палива залежить від технічної досконалості замінюваного паливного джерела теплоти. Зокрема, при заміні котельних значення її визначаються по формулі:

Δbек = b_кот = 1/(η_к Q^н_р).

де b_кот — питома витрата палива в котельні; η_к — ККД котельні; Q^н_р — питома теплота згорання палива в котельні.

Дата добавления: 2013-12-14