Efektywność energetyczna kolektorów słonecznych

Powszechność stosowania kolektorów słonecznych wymaga dostarczenia projektantom opisów metod i procedur obliczeniowych, które pozwolą na dokładną analizę zagadnień energetycznych związanych z ich stosowaniem. Wytyczne projektowe udostępniane przez producentów korzystają z zagregowanych wartości i często odnoszą się jedynie do kilku orientacji i lokalizacji. Coraz bardziej zaawansowane rozwiązania architektoniczne wymagają stosowania dokładniejszych metod obliczeniowych. W niniejszej pracy przedstawiono metodę obliczeń na podstawie której opracowano arkusz kalkulacyjny SOLAT pozwalający na określenie uzyskiwanego ciepła i efektywności inwestycji dla różnych lokalizacji i dowolnej orientacji kolektora.

SZACOWANIE ILOŚCI PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO DOCIERAJĄCEGO DO DOWOLNIE ZORIENTOWANEJ POWIERZCHNI

Metoda Liu-Jordana

Metoda Liu-Jordana umożliwia obliczenie średniego dziennego promieniowania słonecznego padającego na powierzchnię dowolnie zorientowaną, na podstawie danych dla powierzchni poziomej. Metoda ta zakłada, że na energię odbieraną przez powierzchnię pochyloną składają się trzy elementy: promieniowanie bezpośrednie, promieniowanie rozproszone izotropowe, promieniowanie rozproszone odbite od powierzchni Ziemi.Zdolność powierzchni do odbierania poszczególnych składowych promieniowania słonecznego w różnym stopniu zależy jej orientacji i pochylenia. Dzieje się tak z uwagi na fakt, iż w zależności od rozpatrywanej składowej promieniowania słonecznego zmienia się źródło promieniowania, którym może być tarcza słoneczna, nieboskłon lub powierzchnia Ziemi.

katy

Kąty w układzie Słońce – odbiornik promieniowania słonecznego

Zależności geometryczne

W obliczeniach, pozycję Słońca, określa się za pomocą kątów w układzie horyzontalnym, kątów określających położenie Ziemi i jej osi obrotu względem Słońca..Na rysunku 1 przedstawiono ważniejsze kąty wykorzystywane do obliczeń promieniowania.

Ponadto w obliczeniach uwzględniana jest szerokość geograficzna fi obiektu oraz deklinacja słoneczna, sigma – czyli kątowe położenie Słońca w południe astronomiczne względem płaszczyzny równika. W celu uzyskania prawidłowych wyników niezbędne jest wyrażanie oznaczonych kątów w radianach.