Эксeргетическая оценка плоских солнечных рефлекторов, устанавливаемых с северной стороны здания

Степень термодинамического совершенства системы плоских рефлекторов, устанавливаемых с северной стороны здания [1], может быть оценена эксeргетическими показателями его эффективности – эксeргетическим коэффициентом полезного действия. При определении эксeргетической эффективности системы плоских рефлекторов, устанавливаемых с северной стороны здания с солнечным отоплением, принимаем следующие условия:

- в первом приближении в качестве полезной эксeргии Е_пл принимается эксeргия солнечной радиации прошедшей в светопроем Е_пр;

- в качестве эксeргии падающей солнечной радиации принимается эксeргия солнечной радиации падающей на поверхность рефлектора;

- поток рассеянной (диффузной) солнечной радиации не учитывается.

С учётом принятых условий эксeргетическая эффективность η_е рефлекторов определяется отношением потоков полезной эксeргии солнечной радиации Е_пл=Е_пр, прошедшей в светопроём, и эксeргии солнечной радиации Е_пд, падающей на плоскость рефлектора:

η_е = Е_пл / Е_пд = Е_пр / Е_пд. (1)

Эксeргия Е_пр прошедшей в светопроём солнечной радиации определяется по формуле [2]:

Е_пр = S_пр η_т . (2)

Поток солнечной радиации S_пр прошедшей в светопроем [1]:

S_пр = S_^ F_cп K R ; (3)

где S_^ - поток прямой солнечной радиации на перпендикулярную лучам

поверхность;

F_сп – площадь поверхности светопроема;

K - коэффициент светопропускания прямой солнечной радиации

светопроемом;

R - коэффициент зеркального отражения поверхности рефлектора.

Термический коэффициент полезного действия η_т обратимого цикла

Карно в интервале температур Т_т и Т_о

; (4)

где Т_т – температура воздуха в помещении;

Т_о – температура наружного воздуха.

Эксeргия солнечной радиации Е_пд, падающей на плоскость рефлекторов:

Е_пд = S_пд ψ . (5)

Поток прямой солнечной радиации падающей S_пд на поверхность рефлектора:

S_пд = S_^ F_p cosi ; (6)

где F_p - площадь поверхности рефлектора;

i - угол падения прямой солнечной радиации на плоскость рефлектора.

Коэффициент зависимости эксeргии солнечного излучения от

температуры окружающей среды [2]:

; (6)

где Т = 5762 К – эффективная температура поверхности фотосферы Солнца.

Рассмотрим эксeргетическую эффективность рефлекторов за 21 декабря 2006 г - день зимнего солнцестояния в условиях г. Карши. В таблице 1 приведен температурный режим наружного воздуха и в помещении в период инсоляции.

Таблица 1

τ, час	8	9	10	11	12	13	14	15	16
То, К	275,3	276,3	277,7	279,3	281,4	283,3	284,4	284,6	284,3
Тт, К	291	292,5	294,3	296,2	297,4	298	297,7	296,6	294,8

При приведенных значения Т_т и Т_о, термический коэффициент полезного действия изменяется в интервале η_т=0,0356…0,0564; коэффициент зависимости эксeргии солнечного излучения от температуры окружающей среды ψ=0,934…0,936.

На рис. 1, 2 приведены графики дневного изменения падающей и прошедшей прямой солнечной радиации.

На рис. 3, 4 приведены графики дневного изменения эксeргии прощедшей солнечной радиации и падающей на плоскость рефлектора.

На рис. 5 приведен график дневного изменения эксeргетической эффективности плоских солнечных рефлекторов, устанавливаемых с северной стороны здания. Эксeргетический к.п.д. изменяется в пределах η_е=2,8…5,4 %.

Рис.1. Изменение прямой солнечной радиации S_пд, падающей на поверхность рефлекторов, Вт/м²: 1 - 1, 2 - 1_л , 3 - 1_п рефлекторы

Рис.2. Изменение прямой солнечной радиации S_пр, прошедшей через светопроём, Вт/м²:

1 - 1, 2 - 1_л , 3 - 1_п рефлекторы

Рис. 3. Изменение эксeргии Е_пр, прошедшей солнечной радиации, Вт/м²:

1 - 1, 2 - 1_л , 3 - 1_п рефлекторы

Рис. 4. Изменение эксeргии Е_пд солнечной радиации,

падающей на поверхность рефлекторов, Вт/м²:

1 - 1, 2 - 1_л , 3 - 1_п рефлекторы

Рис. 5. Эксeргетическая эффективность солнечных

рефлекторов η_е, %

Литература:

1. Имомов Ш.Б., Ким В.Д., Хайриддинов Б.Э., Дусяров А.С. Тепловая эффективность плоских рефлекторов, устанавливаемых с северной стороны здания, в пассивных системах солнечного отопления //Гелиотехника, 2003, №4, с. 39-44

2. Авезов Р.Р. Максимальная эксeргетическая эффективность плоских солнечных рефлекторов //Гелиотехника, 2002, № 1, С. 91-94.