WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаЕкологія, Природокористування → Нові технології збереження енергії для України - Реферат

Нові технології збереження енергії для України - Реферат

використовуватися для планування будинків з пасивним сонячним обігрівом. В будь-який інший день з порядковим номером Т відносно дня весняного рівнодення положення точки сходу та заходу Сонця можна порахувати за допомогою рівнянь (1) та (6).
1.2.3 Висота Сонця опівдні (y=0, t=720 хв.)
Як показує аналіз даних, наведених на Рис.1, Сонце в найвищій точці підйому над горизонтом світить під кутом (90o-?+?) до горизонтальної поверхні землі, де ? визначається відповідно до (1). Ця подія має місце опівдні при t= 720хв.Томувмоментзимовогосонцестоянняпри?=-?=-23o27' довжина тіні опівдні, яку відкидає об'єкт висотою h, дорівнює h*tg(?+?). Наприклад, для широт України 44 та 52о висота тіні від об'єкту висотою h=1 м дорівнює відповідно 2.41 та 3.85 м. Тому при плануванні розташування об'єктів сонячної енергетики варто враховувати те, що для північніших регіонів розташування груп об'єктів для споживання сонячної енергії має бути на довших відстанях один від одного, ніж для більш південних. Детальніше про це мова піде нижче.
1.3 "Сонячний куб"
За допомогою рівнянь (1)-(5) можна легко прослідкувати траєкторію Сонця на небесній сфері протягом будь-якого дня року. З іншого боку, знаючи положення Сонця в будь-який момент часу, можна легко знайти значення потоку сонячного тепла, яке припадає на будь-яку поверхню. Для цього нами була використана формула для визначення потоку через довільно орієнтовану площину:
F=Fмах*sin? (7),
де ? - кут між площиною та напрямком розповсюдження сонячних променів, а Fмах=1366 Вт - кількість сонячного тепла, яка припадає поза атмосферою планети на кожен 1 м2 поверхні, перпендикулярно орієнтованої до напрямку променів Сонця. Реальне значення на поверхні планети залежить від шляху, пройденого сонячними променями в атмосфері та кута нахилу поверхні, де відбувається поглинання енергії, до напрямку до Сонця, однак у всіх наших розрахунках ми використовували ідеальне значення Fмах=1366 Вт. З аналізу (7) випливає, що при зменшенні кута ? від 90o до 0o потік зменшуватиметься від максимального значення Fмах до нуля.
Для того, аби проаналізувати денні кількості тепла, які при відсутності втрат припадають в різні пори року на найбільш поширені в побуті поверхні, нами введене поняття "сонячного куба", який описаний на Рис.3.
Значення денних потоків тепла, які припадають на кожну з 5 освітлюваних Сонцем граней "сонячного куба", розраховували шляхом інтегрування з використанням рівнянь (1)-(4). В силу симетрії та описаних вище особливостей запропонованої нами моделі денні потоки тепла, які припадають на східну та західну грані, є однаковими протягом будь-якого дня року. Для того, аби читачі могли оцінити одержані нами значення в "електричному еквіваленті", результати відображені кВт-год/м2. Результати розрахунків з поясненнями наведені на Рис.4.
Права колонка: Абсолютні значення денних кількостей сонячного тепла, які в ідеалі можуть припадати на "сонячний куб" з розміром ребра 1 м для широт 44, 48 та 52о. Верхній рисунок відображає данні для південної грані, середній - горизонтальної, а нижній для східної або західної граней. Дані для північної грані не відображені внаслідок незначної кількості тепла, яка припадає на неї (максимально можливе значення в день літнього сонцестояння не перевищує 3 кВт-год/(день*м2) для будь-якої широти України, взимку це значення завжди дорівнює нулю).
Як показує аналіз наведених відносних та абсолютних даних, найменший внесок в енергетику "сонячного куба" дає північна грань, через яку влітку надходить не більше 3 кВт-год/(день*м2) тепла, а взимку відповідне значення завжди дорівнює нулю через те, що Сонце завжди знаходиться південніше лінії схід-захід. Особливо слід зауважити, що лише з південної грані "сонячного куба" можна споживати в найхолодніший період року найбільші кількості тепла, причому денні значення слабко залежать від часу та широти України і коливаються поблизу 9 кВт-год/(день*м2). Аби Ви могли оцінити це значення, зазначимо, що за відсутності втрат воно еквівалентно спалюванню 2.3 кг сухої деревини або 1.1 кг антрациту. 9 кВт-год або ~7.7 Mкал достатньо для нагрівання на 50о близько 150 кг води, яку можна використовувати для акумуляції надлишкового тепла в денний час.
При входженні в літній період в день весняного рівнодення кількість сонячного тепла, яке припадає на південну вертикальну поверхню, починає різко падати як за рахунок зменшення кута між сонячними променями та поверхнею, так і скорочення часу її освітлення. Тривалість освітлення з півдня південної грані "сонячного куба" визначається як:
Літо: Т = 24*(arccos(tg?/tg?))/?,
Зима: співпадає з тривалістю дня (див. рівняння (5)).
Відповідні дані для різних широт України наведені на Рис.5. Очевидно, що головною перевагою для використання південної грані "сонячного куба" для обігріву є те, що взимку вона освітлена протягом всього світлового дня під максимальним кутом, а влітку, коли сонячне тепло малопотрібне, воно потрапляє на південну грань лише протягом частини дня, а кут є відносно невеликим.
Частина 2. Практичні наслідки для застосування
2.1 Будівництво нового одноповерхового приватного будинку
Ми не будемо винаходити велосипед, тому скористаємося тим, що на землях України інтуїтивно використовувалося споконвіку, а через сучасну централізацію в ході наступу "цивілізації" успішно забулося. Раніше вже повідомлялося, що в Україні традиційно будинки розташовували таким чином, аби їх довша сторона та більшість вікон виходили на південь [14]. Для захисту від надмірних сонячних променів використовували т.зв. "піддашки". Це ж саме підтверджує наведений вище аналіз "сонячного куба". Крім того, хочемо навести приклад плану реальної хати 19 століття, яку планувалося збудувати для сім'ї військового російських окупаційних військ, які перебували натериторії нинішньої Кіровоградської обл. (Рис.6).
Скоріш за все, наведена хата з піддашком була збудована на 2 сім'ї та орієнтована довгою стороною по лінії схід-захід, аби забезпечити максимальне надходження тепла через південні вікна. Крім того, план свідчить, що при такій орієнтації вінка з півночі були повністю відсутні. Сам піддашок був виконаний не у вигляді виносу даху, а у вигляді добудови, яка має бокові двері, що додатково захищають південну стіну від видування тепла вітрами зі сходу та заходу. Логічно припустити, що цій хаті були "теплі" та "холодні" внутрішні приміщення. "Холодні" приміщення розташовувалися з північного боку та могли використовуватися влітку, а от "теплі" приміщення - переважно взимку завдяки додатковому притоку сонячного тепла через південні вікна. Крім того, "холодні" приміщення могли відігравати роль теплового ізолятора від втрат тепла з "теплих" кімнат в навколишнє середовище при відповідному розташуванні печі та ізоляції переходу між кімнатами.
Аналіз "сонячного куба" та наведених прикладів вказує на перспективність використання піддашків з південного боку будинків для збереження тепла взимку та зменшення кількості сонячного тепла, яке надходить в приміщення влітку. Однак, при плануванні такого будівництва треба зважати на правильне співвідношення між шириною піддашку та відстанню від нього до верхнього краю вікна, аби піддашок виконував покладену на нього функцію. На Рис.7 наведено положення Сонця опівдні для різних пір року. Оскільки доступ Сонця в приміщення через південні
Loading...

 
 

Цікаве