1598005349-cbdd2b750b348f5994382c5962e09db2 (811198), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Эти данные свидетельствуют о большом изменении в течение года количества поступающей солнечной энергии, а следовательно, н о подобном изменении теплопроизводительности гелиосистемы. Рис. 66. Схема кажущегося движения Солнца по небосводу Для расчета располагаемого количества солнечной энергии, поступающего на наклонную лучепоглоша!ощую поверхность, необходимо знать углы падения солнечных лучей на наклонную и горизонтальную поверхности в данном месте.
Положение некоторой точки А на земной поверхности относительно солнечных лучей в данный момент времени определяется тремя основными углами — широтой местоположения точки гр, часовым углом го и склонением Солнца б (рис, 66). Широта !р — зто угол между линией, соединяющей точку А с центром Земли О, и ее проекцией па плоскость экватора, Часовой угол ог — это угол, измеренный в экваториальной плоскости между проекцией линии ОА и проекцией линии, соединяющей центры Земли и Солнца. Угол о!=О в солнечный полдень, а 1 ч соответствует 15'.
Склонение Солн- ца б — это угол между линией, соединяющей центры Земли и Солнца, и ее проекцией на плоскость экватора. Склонение Солнца б в течение года непрерывно изменяется — от — 23'27' в день зимнего солнцестояния 22 декабря до +23'27' в день летнего солнцестояния 22 июня и равно нулю в дни весеннего и осеннего равноденствия (21 марта н 23 сентября).
Склонение Солнца в данный день определяется по формуле где и — порядковый номер дня, отсчитанный от 1 января. В качестве и обычно берется номер среднего расчетного дня месяца для 1 — ХП месяцев года. Ниже приводятся данные для и н б для среднего дня 1 — ХП месяцев: и ят 12 мз 188 192 !98 228 жз мз зж зм З, град.. 29.9 — 18 — 2.Я 9,Я 18,8 28,! 21,2 !З,Б, 2,2 — 9,8 — 18,9 -23 Наряду с тремя основными углами гр, го и б в расчетах солнечной радиации используют также зенитный угол х, угол высоты сс и азимут а Солнца (рис.
67). Зенитный угол Солнца г — это угол между солнечным лучом и нормалью к горизонтальной плоскости в точ- Рис. 67. Углы, определвгощне положение точки А нв земной поверх. ности относительно солнечных лучей ке А. Угол высоты' Солнца а — это угол в вертикальной плоскости между солнечным лучом и его проекцией на горизонтальную плоскость. Сумма и+г равна 90', Азимут Солнца а — это угол в горизонтальной плоскости между проекцией солнечного луча и направлением на юг.
Азимут поверхности а„ измеряется как угол между нормалью к поверхности и направлением на юг, Связь между дополнительными и основными углами устанавливается следующими уравнениями: зенитный угол соя а=соя ш соя ф сод б+51п ф 5!и б; угол высоты Солнца а=90 — г, поэтому 51п а=сова; азимут Солнца я!п а=яес а соя 6 5!и ш. В солнечный полдень (г»=0) 0=0 при 1р>6 и а — и при ф<6. Максимальный угол - высоты Солнца достигается в сОлнечн!г!Й полдень прн ш=О, т, е.
анонс=я[2 [ф 6[ ° При пользовании приведенными формулами для северного полушария широта ф берется со знаком «+», в для южного — со знаком « — », склонение Солнца 6 имеет знак «+» для лета (от весеннего до осеннего равноденствия) и знак « †» в остальное время года. Угол ш изменяется от 0 в солнечный полдень до 180' в полночь, при в<90' он имеет знак «+», а при ш>90' — знак « — ». Азимут Солнца а изменяется от 0 до 180'.
Угол падения солнечных лучей на произвольно ориентированную поверхность, имеющую азимут а„и угол наклона к горизонту [5, определяется по формуле соя! = 5!п[)[сояб(5!пгрсояансояы+ гйпапя!Пш)— — гйп б соя ф соя а,[ + соя р [соя 6 соя !р соя ш + 5!и 6 гйп <р[, где ф — широта; б — склонение Солнца; от — часовой угол Солнца. Угол падения лучей на горизонтальную поверхность е=о) соя ! = с05 б соя ф соя ш + 51п б 5!и ф.
Угол падения лучей на вертикальную поверхность (р 90') соя[ = соя 6(5!и фс05а с05 ш + + яща„я!п ш) — з!п бсояфсояа . Азимут вертикальной поверхности а„в том случае. если она ориентирована на юг, равен 0', на запад 90', на 128 восток — 90', на север 180'. Подставляя эти значения а„ в последнюю формулу, получаем выражения для угла падения лучей на вертикальную поверхность данной ориентации. Для наклонной поверхности с южной ориентацией '(а„=0') имеем соя ! = 5! п (ф — р) ейп 6 + соя (<р — [1) соя б соя оз. Для обеспечения улавливания максимального количества (за расчетный период) солнечной энергии коллектор обычно устанавливают в наклонном положении с оптимальным углом наклона к горизонту. Среднемесячное дневное суммарное количество солнечной энергии, поступающей на наклонную поверхность солнечного коллектора, определяется по формуле где Š— среднемесячное дневное суммарное количество солнечной энергии, поступающей на горизонтальную поверхность, МДж/(м'дни); гс' — отношение среднемесячных дневных количеств солнечной радиации, поступающей на наклонную и горизонтальную поверхности.
Тайлнпа 5. Среднемесячный коэффициент пересчета суммарного потока солнечной энергнн с горизонтальной плоскостн на поверхность коллектора. Широта 50' с.ш. угол наклона КСЭ к горнзонту р, град Мссац 60 45 зз зз 9 — 675 1 Ц Н1 1Ч Ч Ч1 УН ' ЧШ 1Х Х Х1 Хг! Среднегодовое значение 1,3 1,35 1,24 1,1 1,02 0,98 0,99 1,07 1,2 1,34 1,32 1,41 1,11 1,37 1,43 1,27 .1,07 0,95 0,9 0,92 1,02 1,21 1,41 1,4 1,52 1,09 1,37 1,44 1,23 0,99 0,84 0,78 0,8! 0,93 1,15 1,4 1,4 1,56 1,01 1,18 1,23 0,98 0,69 '0,53 0,47 0,49 0,62 0,88 1,18 1,21 1,39 0,72 В табл. 5 даны значения отношения 1г среднемесячных потоков суммарной солнечной радиации, поступающей на наклонную и горизонтальную поверхности на одной широте (50' с.ш.). Это отношение представляет собой коэффициент пересчета количества солнечной энергии с горизонтальной плоскости на поверхность солнечного колектора с углом наклона к горизонту от 30 до 90' (вертикальное положение).
На количество солнечной энергии, поступающей на наклонную поверхность коллектора, оказывает влияние ориентация коллектора относительно южйого направ. ления, характеризуемая углом между нормалью к плоскости КСЭ и южным направлением — азимутом коллектора а,. При а„=-~!5' среднегодовой приход солнечной энергии на поверхность солнечного коллектора по сравнению с южно ориентированным коллектором уменьшается всего на 2 %, а при аз= а~40' — на 13%, при этом наибольшее отклонение (25%) имеет место в январе— декабре и наименьшее (5%) — в июне — июле. Коэффициент пересчета количества солнечной энергии с горизонтальной поверхности на наклонную поверхность солнечного коллектора с южной ориентацией равен сумме трех составляющих, соответствующих прямому.
рассеянному и отраженному солнечному излучению: Я=~1 — ))ф, 1 Ер1 Е, !+созб 1 — созб Е ~ Е 2 2 где Е, — среднемесячное дневное количество рассеянного солнечного излучения, поступающего на горизонтальную поверхность, МД>к/(мз дни); Ер(Š— среднемесячная дневная доля рассеянного солнечного излучения; 1з'. — среднемесячный коэффициент пересчета прямого солнечного излучения с горизонтальной на наклонную поверхность; (1 угол наклона поверхности солнечного коллектора к горизонту; р — коэффициент отражения '(альбедо) поверхности Земли и окружающих тел, обычно принимаемый равным 0,7 для зимы и 0,2 для лета. В табл. П1 приведены данные по поступлению суммарного и рассеянного солнечного излучения на горизонтальную поверхность для основных городов СССР., а более подробныв данные содержатся в «Справочнике по климату СССР», Среднемесячный коэффициент пересчета прямого сол- печного излучения для поверхности наклонного коллектора с южной ориентацией имеет вид соз (ф — Я соз б з1о ззз.н + нз.з $1о (ф — й) з1о б )фо роз ф соз 6 яо Озз + — ззз з1о ф з!о 6 где ф — широта местности, град; р' — угол наклона коллектора к горизонту, град; 6 — склонение Солнца в средний день месяца, град.
Часовой угол захода (восхода) Солнца для горизонтальной поверхности о, = агссоз( — 1яф1я6). В качестве часового угла захода Солнца для наклонной поверхности с южной ориентацией принимают меньшую из двух величин: зо, или величину ызз, рассчитанную по формуле зо, = агссоз ( — 1я (ф — р) 1я 61.
Угол склонения Солнца 6 для среднего дня месяца рассчитывается по приведенной выше формуле. Расход теплоты на отопление и горячее водоснабжение. Тепловую нагрузку отопления (Дж) для каждого месяца можно определить по формуле Я, = ХКз Е; Мт+ 9„„э — Я, „ где К; — расчетный коэффициент теплопотерь для данного элемента ограждающих конструкций (стен, окон, потолка, пола), Вт/(и"С); Е~ — площадь поверхности элемента ограждающих конструкций, м', М вЂ” расчетная разность температур, 'С; т — продолжительность расчетного периода, с; (1з„э — теплопотери, обусловленные инфильтрацией холодного воздуха, Дж; Яз,, — внутреннее тепловыделение от людей, оборудования, осветительных приборов, Дж. Для многослойных стен и других элементов ограждения коэффициент теплопотерь равен где аз и а„— коэффициенты теплоотдачн для внутренней и наружной поверхностей стены, Вт/(м"С); бз бз 131 и А1 — толщина (м) и коэффициент теплопроводиостя Рт/(м 'С)1 слоя стены, Средний расход теплоты (Дж) на горячее водоснаб- жение здания за расчетный период 0„, = 1,2аС, р (Т„,, — Тяпа) й7л, где йг — число жителей; а — норма расхода воды иа горячее водоснабжение жилых зданий на 1 человека в сутки, л/сут; 1,, — температура холодной (водопроводной) воды, 'С; С„ — удельная изобарная теплоемкость воды, равная 4!90 Дж/(кг 'С); р — плотность воды, равная лчел.
а*оо во во гао тоал/мел адель 1кг/л; Тс,в — темпеРатУРа гоРЯчей воды, 'С; л — число дней в расчетном периоде. Тепловую нагрузку отопления и горячего водосиабже. ния за месяц можно записать как (); =(). +()„,. Годовая тепловая нагрузка складывается нз месячных величин: 1г Ю„"л = ~7Ф,'. 1 На рис. 68 приведена номограмма для определения расходов горячей воды )1,,, (м') и теплоты Я,., (ГДж) за месяц или год в зависимости от числа жителей )У, суточной нормы расхода воды а (л/дни) иа 1 человека, разности температур ЛТ горячей и холодной воды, 'С. Приведем пример пользования номограммой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
