Основные публикации по солнечной энергии

Эффективная приведенная поглощательная способность

В разд. 6.3 рассматривалось произведение пропускательной спо­собности прозрачного покрытия на поглощательную способность плас­тины относительно солнечного излучения. В разд. 7.4 выражения для V^ были выведены при допущении, что система прозрачных покрытий не поглощает солнечное излучение. Чтобы не усложнять уравнение

(7.7.5) и учесть уменьшение тепловых потерь вследствие поглощения стеклом солнечного излучения, введем понятие эффективной приве­денной поглощательной способности.

Поглощенное системой прозрачных покрытий солнечное излуче­ние не теряется, поскольку эта поглощенная энергия приводит к уве­личению температуры покрытия и, следовательно, к снижению потерь от пластины. Рассмотрим тепловую схему коллектора с одним покры­тием, показанную на фиг. 7.9.1. Энергия солнечного излучения, погло­щенного покрытием, равна HR (I — то), где *а — пропускательная способность, учитывающая только поглощение и определяемая урав­нением (6.2.2). Потери в случае а без учета поглощения составляют PjfTp — Тс), а в случае 6 с учетом поглощения составляют ^,(Г-Р).

Та

иг

те ТЛ) '

Фиг. 7.9.1. Тепловая схема коллектора с одним прозрачным покрыти­ем с учетом (а) и без учета (б) поглощения излучения прозрачным покритием.

Мы предполагаем здесь, что небольшое увеличение температуры про* зрачного покрытия, обусловленное поглощением солнечного излуче­ния, не влияет на величины V t и V2, Разность потерь D в этих слу­чаях равна

D « t/, [{Гр - Тс ) - (Тр - Т*)]. (7.9.1)

Разность температур Тр — Тс можно представить в виде Т-Т,- (7Р ~ Та) Vl, (7.9.2)

где Vi - полный коэффициент потерь, равный V%V^(Vt + £/2). Для простоты полный коэффициент потерь предполагается равным коэф­фициенту потерь через верхнюю поверхность коллектора.

Разность температур {Тр — Т*) можно выразить в виде

V2(T-Ta)-HR( 1-т„)

Т - Тс' = ---------------------------- . (7.9.3)

{/1 + {/2

Следовательно,

V&Pp-Ta) н **<1-^)1/. v1 + v2 + и1 + и,

D = (TP - Ta)VL - ,rP--a - + — - * (7. 9.4)

Vi

D = HR(1 — тв) (7.9.5)

^2

Величина D представляет собой уменьшение потерь коллектора вследствие поглощения излучения прозрачным покрытием и может рассматриваться в качестве дополнительного слагаемого, вводимо­го в уравнение коллектора (7.7.5). Полезная энергия коллектора в этом случае будет равна

Это уравнение можно представить в форме (7.7.5), если величи­ну (та) + (1 — tq )VL/V2 определить как эффективную приведенную поглощательную способность. Для коллектора с одним прозрачным

покрытием

VL

(та)е-(та) + (1 ~тв)— . (7,9.7)

Обший анализ для системы прозрачных покрытий, состоящей из п одинаковых слоев, дает

(то)е = (то) + (1-т„) 2 О; т'-1, (7.9.8)

І - 1

где а,. — отношение полного коэффициента потерь к коэффициенту потерь от і-го покрытия к окружающей среде и та — пропускатель­ная способность одного покрытия, определяемая уравнением (6.2.2). Это уравнение было выведено при допущении, что пропускательная способность системы покрытий, расположенной над і ‘ ым покрыти­ем, может быть приближенно выражена как пропускательная способ­ность одного покрытия в степени 1 — 1.

Для системы покрытий, состоящей из различных материалов (на­пример, комбинации стекла и пластмассы), эффективная приведенная поглощательная способность равна

(то )е - (то) + (1 - Т0> ,)о, + (1 - Т0 2)о2т, +

+ (І-то. а>“»т2 + -. П..9.9)

где Т| — пропускательная способность системы покрытий, располо­женной над (т + 1)-м покрытием, а то. — пропускательная способ­ность i-го покрытия с учетом поглощения.

Таблица 7.9.1

Значения постоянных air используемых в уравнениях (7.9.8) и (7.9.9)

Значения в£ фактически зависят от температуры пластины, тем­пературы окружающей среды, степени чериоты пластины и скорости ветра. В табл. 7.9.1 приведены значения а{ для одно-, двух - и трех­слойных покрытий и значений степени черноты пластины 0,95,0,50 и 0,10. Скорость ветра была принята равной 5 м/с, температура пластины 100 °С, а температура окружающего воздуха и небосвода 10 °С. Зависимость ai от температуры незначительна, и ею можно пренебречь. Зависимость а. от скорости ветра может быть существен­ной. Например, flj и в2 равны 0,09 и 0,60 для коллектора с двух­слойным покрытием при степени черноты пластины 0,95 и скорости ветра 10 м/с. Однако сумма а, и а2 при скорости ветра 5 м/с рав­на 0,77, а при скорости 10 м/с равна 0,69. Другими словами, исполь­зование значений ai, относящихся к скорости ветра 5 м/с, приво­дит к ошибке в 10% при расчете поглощаемого стеклом излучения, которое учитывается при определении полезной энергии. Однако, по­скольку общее количество поглощенного стеклом излучения мало, ошибка в 10% несущественна* Угловое распределение (та )е можно определить, используя соответствующие угловые распределения (та ),

та И т-