(2 голосовало, оценка: 3,50 из of 5)
Загрузка...
Теоретическое введение
В настоящее время расчет поступления солнечной радиации при проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха определяют по методике изложенной, например, в справочнике [1]. Эта методика, если ее пытаться использовать для программы МОДЭН, имеет следующие недостатки:
- основная часть теоретической модели приведена разработчиками только в табличной форме,
- исходные данные не позволяют рассчитывать поступления тепловой энергии в произвольный момент времени (только за июль).
Эти недостатки заставляют разработчиков программ по расчету солнечной радиации прибегать к построению собственных моделей [2, 3], построенных на основе известных теоретических работ, например, Кондратьева К.Я. [4]. Аналогичные модели описаны и в зарубежной литературе [5]. Согласной этой теории поток прямой солнечной радиации на поверхность, расположенную под углом i к этому потоку равен [4]
|
Ss=Smax*cos i *Kam , |
(1)
|
где
|
cos i=cos a *(sin j *sin d + cos j * cos d * cos t ) + sin a * (cos ys * (tan j* |
(2)
|
Для горизонтальной поверхности a=0
Для вертикальной поверхности a = p/2.
Значение S max носит название «солнечной постоянной» [7]. Значение этой величины равно 1362 Вт/м^2 по данным [7] и, если считать, что, примерно, 30% отражается в космос [8], по приходим к значению 900 Вт/м^2 по данным [5]. Склонение определяем по формуле [5]
|
d = 23,5*2*p/360*sin(2*p*d/365) |
(3)
|
В программе МОДЭН и вышеприведенных формулах, все углы задаются в радианной мере. Значение t, часового угла Солнца, в радианной мере определяют по формуле
|
t = t*2*p/24 |
(4)
|
Максимальное значение солнечной радиации (Smax) существенно зависит от, так называемой, «воздушной массы», которую надо преодолеть солнечному лучу [5]. Воздушная масса равна 1/sin hc. Причем [4]
|
sin hc = sin j * sin d + cos j * cos d * cos t |
(5)
|
Значение коэффициента Kam , учитывающего поправку на воздушную массу, получено нами из анализа данных работы [5]
|
Kam =1,1254 — 0,1366 * (1/sin hc). |
(6)
|
Дополнительно к прямой солнечной радиации на поверхность поступает и рассеянная радиация (небесный свет). Величину рассеянной радиации также можно представить в зависимости от воздушной массы. На основании данных работы [5] рассеянную радиацию на горизонтальную поверхность можно рассчитать по формуле
|
Imax = 137,1 — 14,82 * (1/sin hc) |
(7)
|
Для произвольно расположенной поверхности в работе [5] предлагается
|
Is = (131,1 — 14,82 * (1/sin hc)*(1-0,318*a/2) |
(8)
|
Проверка формул (7) и (8) показала, что если для горизонтально расположенных поверхностей она дает удовлетворительные результаты, то для вертикальных поверхностей результаты занижены примерно в 2 раза, по сравнению с данными [1]. Оказалось, что применение формулы (7) и для наклонных поверхностей дает лучшие результаты, чем уравнение (8).
Суммарное поступление прямой и рассеянной радиации равно
|
S=Ss +Is |
(9)
|
Радиация, поступающая на поверхность, может быть поглощенной, отраженной и пропущенной. Если представить долю каждого вида радиации от суммарной, соответственно, a , r и g , то получим [6]
|
a + r + g =1. |
(10)
|
Для непрозрачных ограждений значение коэффициента пропускания (g) равно 0. Для прозрачных ограждений это значение можно найти в справочнике [1], которое называется в нем коэффициент относительного пропускания. Коэффициент поглощения a чаще называют степенью черноты — . Данные по можно найти в любом справочнике по теплопередаче. Понятно, что для непрозрачных поверхностей
|
r = 1 — e |
(11)
|
 Рис.1. Поступление радиации на вертикально расположенную поверхность (июль, юг, 52о с.ш.)  Рис.2. Поступление радиации на горизонтально расположенную поверхность (июль, 52о с.ш.) |
Расчеты для различно расположенных конструкции На конкретных примерах покажем, что с помощью данной модели можно рассчитывать теплопоступления от солнечной радиации в любой момент времени на произвольно расположенные поверхности. Проверка модели Как отмечают авторы работ по солнечной радиации, проверка теоретических положений осложняется рядом причин, основной из которых является получение надежных экспериментальных данных. В работе [1] имеются данные, которые используются в настоящее время при проектировании. Именно с этими данными и проведено сравнение результатов полученных на модели. Сравнение проведено для вертикально расположенной конструкции, направленной на юг, для июля месяца. Как видно из рисунка расчетные значения хорошо совпадают с данными [1].
Основные определения Высота Солнца (hc) в точке расположения поверхности — угол между направлением на Солнце и горизонтальной плоскостью, проходящей через данную точку.
|
Условные обозначения
a — доля поглощенной радиации,
d — число дней прошедшее со дня весеннего равноденствия (21 марта),
I — значение рассеянной солнечной радиации на произвольно расположенную поверхность, Вт/м^2,
Imax — значение рассеянной солнечной радиации на горизонтально расположенную поверхность, Вт/м^2,
i — угол падения солнечных лучей на поверхность,
g — доля пропущенной радиации,
Kam — коэффициент, учитывающий поправку на воздушную массу.
hc — высота Солнца,
r — доля отраженной радиации,
Ss — поток прямой солнечной радиации на поверхность, Вт/м^2,
Smax — поток прямой солнечной радиации на поверхность расположенную перпендикулярно потоку, Вт/м^2,
S — поток прямой и рассеянной солнечной радиации на поверхность, Вт/м^2,
t -модельное время суток.
a — угол наклона поверхности по отношению к горизонтальной плоскости.
yc – азимут Солнца,
ys – азимут поверхности,
d — склонение Солнца,
j — широта местности, где расположено сооружение,
t — часовой угол Солнца,
Литература
- Внутренние санитарно-технические устройства. Ч 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 1. — М.: Стройиздат, 1992. — 319 с.
- Токарева Е.Ф. Определение поступлений прямой солнечной радиации на вертикальные поверхности разной ориентации. — Киев, КиевЗНИИЭП, 1971, — 12 с.
- Токарева Е,Ф, Определение часовых и суточных значений прямой и диффузной солнечной радиации проникающей внутрь помещений через двойное остекление окон при различной ориентации помещений. — Киев, КиевЗНИИЭП, 1971. — 14 с.
- Кондратьев К.Я., Пивоварова З.И., Федорова М.П. Радиационный расчет наклонных поверхностей. — Л.: Гидрометеоиздат, 1978.
- Бринкворт Б. Солнечная энергия для человека. — М.: Мир, 1976. — 291 с.
- Маркус Т.А., Моррис Э.Н. Здания, климат и энергия. — Л.: Гидрометеоиздат, 1985. — 502 с.
- Кондратьев К.Я. Лучистая энергия Солнца. — Л.: Гидрометеоиздат, 1954. — 600 с.
- Уделл С. Солнечная энергия и другие альтернативные источники энергии. — М., Знание, 1980. — 88 с.
Автор РБ 220036, г.Минск, ул.Волоха 1; Тел./факс: +375(17) 2861093, +375(17) 2088180; Email:[email protected]
Прочитанно здесь http://www.energovent.com/articles/index.php?art=3
Эта запись была опубликована 20.09.2006в 11:54 пп. В рубриках: Моделирование, Все статьи. Вы можете следить за ответами к этой записи через RSS 2.0. Вы можете оставить свой отзыв или трекбек со своего сайта.
