Розрахунок приходу сонячної енергії
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Сонячна радіація Е, що потрапляє на земну поверхню, має дві складові: пряму сонячну радіацію Dпр та дифузійну Dдіф , обумовлену розсіянням небосхилу. Сонячна енергія, що припадає на горизонтальну поверхню та вертикальну поверхню визначається як:

 

, (3.50)
, (3.51)

 

де h0 – висота сонця, тобто кут між горизонтальною поверхнею та напрямком на сонце;

А0 – азимут сонця;

АВП – азимут вертикальної поверхні.

Важливою характеристикою радіаційного режиму є відношення дифузійної складової до сумарної радіації:

 

. (3.52)

 

Як показують спостереження це відношення в межах України від широти місцевості практично не залежить і при ясному небі є достатньо сталою величиною. Значний вплив на значення  має хмарність. При середній хмарності частка дифузійної складової складає:

- взимку - 0,3;

- влітку - 0,21.

Через невизначеність зміна  у хмарну погоду доцільно обчислити потужність сонячної радіації при ясному небі, а вплив хмарності і прозорості атмосфери урахувати за допомогою коефіцієнту сонячного сяйва  (табл.3.11). Під коефіцієнтом сонячного сяйва розуміють відношення сонячного сяйва при даних умовах до можливого.

 

Таблиця 3.11 – Середньомісячні значення коефіцієнта сонячного сяяння для м. Дніпропетровськ

Місяць

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0,18 0,24 0,39 0,45 0,55 0,61 0,67 0,71 0,61 0,47 0,29 0,18

 

Частина сонячної радіації D1 відбивається від поверхні землі. Відношення  характеризує відбивну здатність підстилаючої поверхні і носить назву альбедо землі. На його значення впливає характер місцевості, вид і стан рослинного покрову, наявність снігу і т.д. В літні місяці альбедо землі достатньо стале і його значення коливається в межах . В зимові місяці при голому ґрунті , а при сніговому покрові може досягати значення 0,89. При наближених розрахунках значення альбедо приймають: влітку , а взимку . Уточнене значення альбедо для Придніпровського регіону для кожного місяця року наведено у таблиці 3.12

Таблиця 3.12 – Значення альбедо для Придніпровського регіону

Місяць

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0,48 0,46 0,2 0,17 0,14 0,17 0,18 0,18 0,18 0,18 0,25 0,37

 

Протягом світлового дня інтенсивність сонячної радіації може коливатись від нульового значення (на сході сонця) до максимального значення, а потім знижується до нуля (при заході сонця). Характер інтенсивності сонячної радіації може залежати і від особливостей місця знаходження об’єкту. Синусоїдальний закон зміни інтенсивності сонячної радіації протягом світлового дня має вигляд:

 

, (3.53)

 

де Em – максимальна (на 12 годину дня ) значення сонячної радіації Вт/м2;

- поточний час, що відраховується з моменту сходу сонця, год.;

 - тривалість світлового дня, год.

 

Максимальне значення інтенсивності сонячної радіації можна розрахувати як:

 

, (3.54)

 

де - базова широта;

- широта регіону.

Зручно за базове прийняти значення інтенсивності сонячної радіації  при безхмарному небі у Києві ( ), які наведені у таблиці 3.13

 

 

Таблиця 3.13 Довжина дня та базові значення інтенсивності сонячної радіації

№ місяця 4 5 6 7 8 9
Схід 5.20 4.35 4.0 4.27 4.88 5.60
Захід 18.80 19.52 20.00 19.53 19.28 18.23
Eмб, Вт/м2 (Київ) 765 865 880 845 785 675
Довжина дня, 13.60 15.17 16.00 15.66 14.40 12.63

 

Найбільша кількість сонячної енергії потрапляє на площину встановлену перпендикулярно напрямку променів. Оскільки Сонце переміщується у вертикальному та горизонтальному напрямках, то така площина повинна повертатися одночасно відносно двох осей: горизонтальної та вертикальної. Для технічного забезпечення цієї умови необхідна система стеження та додаткові механізми, що ускладнюють установку та знижують її надійність. Практично енергосприймаючі поверхні встановлюються під деяким кутом до горизонту та звернені на південь. При цьому кількість сонячної енергії буде відрізнятись від кількості енергії, яка приходиться на горизонтальну поверхню. Ця різниця обумовлена, з однієї сторони, зміною нормальної складової радіації до поверхні, а з іншої - скороченням тривалості освітлення похилої поверхні порівняно з тривалістю освітленості горизонтальної поверхні.

Місячне надходження сонячної радіації на 1 м2 горизонтальної поверхні розраховується як:

 

, (3.55)

 

де - коефіцієнт сонячного сяйва;

- кількість днів у місяці.

Для визначення місячного надходження сонячної радіації на 1 м2 похилої поверхні необхідно провести наступні розрахунки.

1) Знаходимо схилення сонця:

, (3.56)

 

де  - порядковий номер дня у році.

2) Знаходимо азимут заходу сонця:

 

, (3.57)

 

де  - географічна широта місцевості.

3) Азимут сонця в момент початку освітлення поверхні, що має азимут :

, (3.58)

 

де  - кут встановлення поверхні відносно горизонту.

4) Допоміжні коефіцієнти:

 

; (3.59)
; (3.60)
; (3.61)
; (3.62)
; (3.63)
. (3.64)

 

5) Коефіцієнт перерахунку прямої радіації:

 

, (3.65)

 

де  - азимут енергосприймаючої поверхні – кут між нормаллю до поверхні та південним напрямком.

 

6) Середньомісячний коефіцієнт перерахунку сумарної сонячної радіації з горизонтальної поверхні на похилу обчислюється з урахуванням дифузійної складової і відбитої енергії:

 

, (3.66)

 

де - доля дифузійної складової сонячної радіації;

- альбедо покрову землі.

Тоді місячне надходження сонячної радіації на 1 м2 (кВт·год/м2) для похилої поверхні:

. (3.67)

 

Помісячне та річне надходження сонячної радіації на 1 м2 (кВт·год/м2) для похилої поверхні сонячного колектора встановленого у м. Дніпропетровськ з різним значенням азимута та кута встановлення відносно горизонту розраховано з використанням табличного процесора Microsoft office Excel 2007 та наведено в таблиці 3.13.

 

Дата: 2018-09-13, просмотров: 749.