К ориентации сферических солнечных коллекторов

Abstract

Представлена конструкция сферического солнечного коллектора и описан принцип его работы. Теплоприёмник коллектора выполнен из единой металлической трубки, которая навита по сферической винтовой линии. Приведен ряд преимуществ геометрии сферических коллекторов по сравнению с геометрией плоских. Отмечается одно из основных преимуществ сферического коллектора по сравнению с традиционными плоскими коллекторами – у него отсутствует специальный механизм, поворачивающий его за движением солнца, в силу чего он как «подсолнух следит за солнцем». Предложенный коллектор не нуждается в дополнительной энергии для обеспечения работы этого поворотного механизма. Произведен численно-аналитический расчёт количества солнечной энергии, воспринимаемой солнечным коллектором, в зависимости от его ориентации относительно горизонта. Результаты этого расчёта в качестве интерполяционных данных использованы для получения аппроксимации функциональной зависимости количества солнечной энергии, воспринимаемой солнечным коллектором за год, от угла наклона его оси относительно горизонта. Используя полученную аппроксимацию, определён оптимальный угол наклона сферического коллектора, при котором он воспринимает максимальное количество солнечной энергии за год. При этом угол наклона зависит от географической широты местности, на которой он установлен.

Подана конструкція сферичного сонячного колектора та описаний принцип його роботи. Наведено ряд переваг геометрії сферичних колекторів у порівнянні з геометрією пласких. Зроблено чисельно-аналітичний розрахунок кількості сонячної енергії, яка сприймається сонячним колектором, залежно від його орієнтації відносно горизонту. Визначено оптимальний кут нахилу сферичного колектора, при якому він сприймає максимальну кількість сонячної енергії за рік і який залежить від географічної широти місцевості, на якій він встановлений.

The design of spherical solar collector and how it works are described. Solar heat receiver is made of a single metal tube that is wound along the spherical spiral line. An advantages of spherical geometry collectors are compared to flat geometry. One of the major advantages of spherical collector compared to conventional flat collectors is that it does not have a special mechanism for turning it in accordance of solar motion and whereby it as "sunflower follows the sun." Proposed collector does not require additional energy for the operation of the rotating mechanism. Numerical-analytical calculation of the quantity of solar energy, that is received by solar collector, depending on its orientation relative to the horizon, is done. The results of this calculation as interpolation data are used for the approximation of the functional dependence of the amount of solar energy, that is received by solar collector for the year, on the angle of inclination of its axis relative to the horizon. Using this approximation, it is defined the optimum angle of inclination of the spherical collector, in which he takes the maximum amount of solar energy per year and depends on the geographical latitude on which it is installed.