Основные публикации по солнечной энергии

МОДЕЛИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СОЛНЕЧНЫХ УСТАНОВОК

В предыдущих главах были рассмотрены математические моде­ли солнечных коллекторов и элементов, аккумулирующих энергию. С помощью этих основных моделей и соответствующих математических моделей других частей системы с учетом характеристик нагрузки и расхода энергии на прокачку теплоносителя можно описать термичес­кий к. п.д. солнечных установок. Решение полученной системы урав­нений позволяет судить о динамическом поведении системы.

Для получения этой системы уравнений необходимо записать уравнения баланса энергии для каждого элемента системы. Уравне­ния должны быть связаны, чтобы можно было найти их решение. На­пример, к. п.д. коллектора выражается через температуру жидкости на входе в коллектор. С другой стороны, для многих систем эта тем­пература равна (или близка) температуре на выходе из аккумулятора. Температура на выходе из коллектора является входной температу­рой для аккумулятора. В этих уравнениях независимой переменной является еремя, и решение имеет вид совокупности температур в функ­ции времени. Затем для оценки ожидаемых распределений энергии по элементам системы можно проинтегрировать количества энергии по времени. Эго необходимо для практической оценки величины энергии, производимой солнечным коллектором для обеспечения нагрузки, и определения требуемого количества дополнительной энергии. Моде­лирование также дает возможность оценить приемлемые пределы из­менения температур для конкретных установок, например допусти­мость повышения температуры нагреваемой жидкости выше точки кипения.

Возможность прогнозирования динамического режима и состоя­ния энергетического баланса во времени полезна во многих отноше­ниях. Такой анализ позволяет расчетным путем оценить влияние кон­структивных параметров системы (например, селективности поглоща­ющей поверхности, числа прозрачных покрытий коллектора, площади

коллектора и т. п.) на ее к. п.д. В данном контексте анализ системы обеспечивает понимание условий ее функционирования и может слу­жить руководством к проведению эксперимента. С учетом сгоимо'- ных показателей анализ системы может быть использоаан в задачах поиска оптимальных по стоимости конструкций систем, являясь та­ким образом полезным инструментом при проектировании.

Опубликован ряд работ, посвященных проблемам моделирования систем, имитации и разработке методов оптимизации для описания режимов работы солнечных установок. Гупта и Гарг [3] разработали модель расчета к. п.д. солнечного водонагревателя с естественной циркуляцией без учета влияния нагрузки, используя для описания сол­нечной радиации и температуры окружающей среды ряды Фурье. Эта модель позволила предсказывать суточную производительность, до­статочно хорошо согласующуюся с экспериментом. Гупта [4] исполь­зовал метод характеристических коэффициентов, который может быть применен при ручных вычислениях суточных рабочих характеристик. Бучберг и Роулет [1] разработали тепловую модель системы отопле­ния дома с использованием почасовых метеоданных за год, применяя метод оптимизации модели для поиска оптимальных конструкций. Дру­гие методы моделирования, разработанные Лёфом и Тиботом [6], а также Буцем [2], будут рассмотрены в гл. 12.

В данной главе приводится краткий обзор моделей компонентов и рассматриваются способы их объединения в модели систем. В ка­честве введения к следующим главам приводится пример анализа сис­темы подогрева воды, отопления помещений и кондиционирования воздуха.