Способ ориентации гелиоустановки на Солнце Советский патент 1989 года по МПК F24J2/38 

.Изобретение относится к гелио- технике в частности к способам ориентации гелиоустановки на Солнце,

Целью изобретения является расширение диапазона работы гелиоустановки путем упрощенного перехода с одних рабочих параметров на другие в сочетании с сохранением максимального для данного режима работы приема солнечной радиации.

На чертеже показаны графики суточного (t) прихода прямой солнечной радиации (Q) при постоянной, дискретной и непрерывной ориентациях, где график I соответствует восточной, гра4я1К 2 - юго-восточной, график 3- ю о-заладной, график 4 - западной ориентациям гелиоустановки, график- 5 - постоянной в течение светового дня ориентации гелиоустановки на юг с наклоном к горизонту на угол

25°, а график 6 - непрерывной ориентации гелиоустановки на Солнце.

Способ ориентации гелиоустановки на Солнце заключается в том, что гелиоустановку в соответствии с про-- граммой поворачивают на Солнце. При этом задают ей дискретный ряд географических направлений ориентации и определяют дпя них моменты перевода гелиоустановки из одного положения в другое из условия равенства прихода радиации на гелиоустановку при указанных положениях.

Момент перевода гелиоустановки из одного положения в другое (соседнее) может быть вычислен по dюpмyлe:

4

CD О 00

СО 00

1,

,«2arctg2-i-ipi:.

А

(I)

где

А coB(()(cosa(- ) + sin((f tf) х ,

X (sine/, COS V, - sin d j Vj ) ;

В « cos с/ (sinc(, sinv,- sincVjSin fj )

С - С05((/-сГ) (cos с/, - COSi/,) -I-

I- sin(t/ - /) X

X (sin«, cos { - it j, ); If - географическая широта места расположения гелиоустановки, град;

t - склонение Солнца, град; в, - угол наклона гелиоустановки к

горизонту, град;

о( - угол наклона гелиоустановки к горизонту в ее соседнем положении, град;

ц - азимут гелиоустановки, град; м - азимут гелиоустановки в ее

соседнем положении, град„ Момент перевода гелиоустановки можно найти графическим методом по пересечению кривых почасового хода солнечной радиации в соседних ориен- тационных положениях гелиоустановки Способ ориентации гелиоустановки на Солнце осуществляют следующим образом.

Задают исходные данные: географическое местоположение, календарное время, в котором отклонение Солнца вычисляют по известной формуле rf 23,5 sin (0,9863«п), град, где п - число дней, прошедших с момента весеннего равнодействия. Выбор поТочка пересечения графиков 1 и 2 определяет время первого поворота коллектора (9 ч 05 мин), точка пересечения графиков 2 и 3 - второго (12 ч 00 мин), точка пересечения грарядка и числа поворотов (ориентации) фиков 3 и 4 - третьего (14 ч 55 мин)

гелиоустановки производят на основании технико-эконоютческих расчетов или иных технических соображений. Оптимальные углы наклона к горизонту определяют экспериментально,

Время поворота гелиоустановки с настоящей ориентации на заданную последующую (очередную) вычисляют по формуле или определяют графически.

40

поворотов. После захода Солнца коллектор поворачивают с западного направления на восточное.

Пример 2, Календарное время - апрель (rf 9,8 ), Остальные исходные данные те же, что в примере 1, Определенное по формуле время первого поворота с востока на юго-восток С , -47,2°, что соответствует В последнем случае строят график приходадд 8 ч 51 мин, время второго поворота с

солнечной радиации на площадь прие ма для каждой из выбранных ориентации Точки пересечения линий графика, соответствующие равенству прихода солнечной энергии при настоящей и заданной последующей (очередной) ориентациях, указывают время поворота гелиоколлектора.

До восхода Солнца гелиоустановку выставляют в первом направле1ши принятой азимутальной .ориентации, В определенное по формуле или графику время J соответствующее равенству прихода солнечной радиации при первом

юго-востока на юго-запад - . О, или 12 ч 00 мин, третьего - с юго- запада на запад-pj. 47,2, или 15 ч 09 мин. После захода Солнца кол5Q лектор выставляют в направлении на восток.

Пример 3, Географическое местоположение - Lf 40 с,щ. Определяют дискретное ориентирование

55 коллектора площадью 1 м , наклоненного под углом о(, 68 к горизонту, в январе месяце ( f -2): с юго-востока ( -45°) на юго- запад ( у 45 ), Искомое время по

398

и втором положениях, гелиоустановку поворачивают по второму направлению,, Далее процесс повторяют. После захос да Солнца гелиоустановку переводят в первое положение.

Пример 1, Необходимо произ- °вести дискретное ориентирование коллектора площадью 1 м в июле месяце

10 (f 21,4°) по направлениям: восток (ч, -90°) - юго-восток (() 45°)- юго-запад ( (f 45) - запад ( V 90°), Место установки i/ 50°с,ш, Принятые углы наклона коллектора к

15 горизонту для восточной и западной

ориентации - с(, с/ 37°, для юго- восточной и юго-западной-о erf, 33°, Подставляя значения в формулу (1), вычисляют время первого поворота кол- лектора с востока на юго-восток: -43,5 , что соответствует 9 ч 05 мин; время второго поворота с юго-востока на юго-запад f, О (12 ч 00 мин); время третьего пово

рота с юго-запада на запад i 43,5 (14 ч 55 мин) , Искомые величины можно определить также графически. Расчет проводится по данным прямой солнечной радиации.

Точка пересечения графиков 1 и 2 определяет время первого поворота коллектора (9 ч 05 мин), точка пересечения графиков 2 и 3 - второго (12 ч 00 мин), точка пересечения графиков 3 и 4 - третьего (14 ч 55 мин)

поворотов. После захода Солнца коллектор поворачивают с западного направления на восточное.

Пример 2, Календарное время - апрель (rf 9,8 ), Остальные исходные данные те же, что в примере 1, Определенное по формуле время первоюго-востока на юго-запад - . О, или 12 ч 00 мин, третьего - с юго- запада на запад-pj. 47,2, или 15 ч 09 мин. После захода Солнца коллектор выставляют в направлении на восток.

Пример 3, Географическое местоположение - Lf 40 с,щ. Определяют дискретное ориентирование

коллектора площадью 1 м , наклоненного под углом о(, 68 к горизон. ту, в январе месяце ( f -2): с юго-востока ( -45°) на юго- запад ( у 45 ), Искомое время поворота - 12 ч 00 мин (i. О .

П р и м е р 4, Коллектор расположен на с/ 58° с.ш, под постоянным углом oi 52° к горизонту. Определяют дискретное ориентирование 11 мая (d 18 ) с направления восток-юго- восток ( v -67,5°) на южное ( f - 0°) и с южного на запад - юго- западное ( V 67,5 ) направление, Подставляя в формулу значения, находят 1, , -23,8 (10 ч 25 мин) и О,., 23,8° (13ч 35 мин).

Анализ примера 1 показывает, что с помощью дискретной ориентации воз- можно на 65,2% увеличить количество поступающей на коллектор энергии по сравнению с .неподвижной южной ориентацией. По сравнению с максимально воможным приходом радиации (при непре- рывной ориентации) дискретная ориентация обеспечивает 96,2% использования энергии,

В то же время реальное осуществление дискретной ориентации значи- тельно упрощается по сравнению с непрерывной ориентацией. Технически осуществить способ можно при помощи йростых устройств, например электромагнитного привода, включаемого электроконтактными часами.

Сравнение дискретной ориентации дпя июпя месяца (пример 1) с дискретной ориентацией для апреля (пример 2) и сентября показывает, что перенос времени поворота не превышает 15 мин, т,е. перенастройку часо можно производить через дпительные периоды времени,

Дпя конкретных условий возможны и „другие варианты дискретной о{)иента- ции,кроме указанных в примерах 1-4,

С помощью дискретной ориентации можно также обеспечить равномерное или заранее заданное другое поступ- ление энергии в систему энергоснабю

15 20

25 30

490398

жения

, что немалоязжно для оптимизации ее работы, уменьшения необходимого объема аккумуляторов и дp, Фopмyлa изобретения

1,Способ ориентации гелиоустановки на Солнце путем ее программного поворота, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона работы гелиоустановки, задают дискретный ряд географических направлений ориентации гелиоустановки и определяют дпя них моменты перевода гелиоустановки из одного положения в другое из условия равенства прихода радиации на гелиоустановку при указанных положениях,

2,Способ по п,1, отличающий с я тем, что момент перевода гелиоустановки из одного положения в другое соседнее Г вычисляют по формуле

- В + А-С 2arctg т

где А cos(cf+cO(coso(i-,cosc/j) «

+ sin(M4-t/) (sine/, cosif- -sinc j x X Eosy/j); В « cos (sin0,sin v, -

С cos(i/ -c/ )(cos /i-coso(2) + sin() (sine/, cos i - sine,x

X

(- географическая щирота места расположения гелиоустановки, град;

склонение Солнца, град;

с,- угол наклона гелиоустановки к горизонту, град; .

d - угол наклона гелиоустановки к горизонту в ее соседнем положении, град;

If, - азимут гелиоустановки, град;

(у - азимут гелиоустановки в ее соседнем положении, град.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано для дискретного перемещения объектов, преобразующих солнечную энергию. Цель - расширение диапазона работы гелиоустановки. Задают дискретный ряд географических направлений ориентации гелиоустановки и определяют для них моменты перевода ее из одного положения в другое из условия равенства прихода радиации на гелиоустановку при указанных положениях. Время поворота гелиоустановки с настоящей ориентации на заданную последующую вычисляют по формуле или определяют графически. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Ч 9 б 1 в 9 V И П 1 14 IS V 17 18 f9 Wi%