Shallow Solar Pond: State-of-the-Art

چکیده

این مقاله درباره جنبه های مختلف استخرهای خورشیدی کم عمق (SSP) است که مناسب برای اهداف خانگی و برای تامین گرمای فرآیند صنعتی هستند. در مقدمه ایده اصلی وضعیت فناوری SSP را بین کاربردهای انرژی خورشیدی مختلف داده می شود. این قسمت همچنین طرح ها و عملکرد نوع کیف آب و SSP مقیاس بزرگ را مورد بررسی قرار می دهد که پیشتر به طور آزمایشی توسط تحقیقات دیگر مورد مطالعه قرار گرفته اند. آنالیز پروسه گرمایی SSP انرژی ورودی، مکانیسم جذب گرمایی و اتلاف های مختلف در سیستم را در نظر می گیرد. روشهای برای بهبود عملکرد سیستم موادی را که می توانند استفاده شوند را پیشنهاد می کنند و طرح هایی را که می توانند در اجزای مختلف SSP وارد شوند  را پیشنهاد می کنند. در اینجا، تحقیق دقیقی از واحد (مقیاس واحد)، لعاب، ساپورت های لعاب و عایق سازی انجام گرفته است. سیستم های مکمل با نامهای، حالت انتقال آب و ذخیره آب، نقش مهمی در بهترین عملکرد سیستم های SSP ایفا می کنند. “حالات عملکرد” سه روش مختلف برای گردش مایع در سیستم ارائه می کنند – گرمایش دسته ای، گرمایش جریان پیوسته سیکل بسته، و گرمایش جریان سیکل پیوسته باز. تحلیل تئوری عملکرد گرمایی SSP با استفاده از مدل Hottel-Willier-Bliss برای کلتکورهای پلیت فلت انجام شده است. محاسبه ای بر اساس این مدل در تخمین مقادیر میانگین ماهانه با کارایی مجموعه های روزانه نسبت به دماهای محیط برای دماهای اولیه مختلف آب. نتایج بدست آمده از آزمایش هایی که توسط آزمایشگاه لارنس لیورمور انجام شده اند، ایده عملکرد سیستم را ارائه می کنند. این بررسی همچنین نگاهی به اثرات پارامترهای مختلف می کند، مانند نرخ جریان جرم مایع، جرم کل آب لازم برای هر روز، عمق آب، شدت تابش، متوسط دمای محیط  در طول روز، تعداد لعاب ها، ضریب اتلاف گرمای کل و غیره. حالات مختلف جریان مایع مورد مقایسه قرار گرفته اند. شامل کردن (وارد کردن) بازتابنده در SSP توسط محققین مختلف ثابت شد که بهبود قابل توجهی در عملکرد سیستم ایجاد می کند. این طور احساس شد که این بررسی بدون توضیح محدودیتها و کاربردهای بلقوه SSP کامل نخواهد شد. بر اساس این تحقیقات درباره SSP، که توسط محققین مختلف انجام شده، نتیجه گیری این بود که عملکرد این سیستم می تواند با انتخاب بهتر مواد، و با بهینه سازی طراحی و حالات کاری ارتقا یابد.

Abstract

This review article deals with the various aspects of shallow solar ponds (SSP) suitable for domestic purposes and for supplying industrial process heat. The introduction gives a general idea of the status of the SSP technology among various solar energy applications. This part also surveys designs and performance of both water bag type and large scale SSP, already experimentally studied by other workers. The analysis of thermal process of SSP takes the input energy, the mechanism of thermal absorption and various losses in the system, into consideration. The methods for the improvement of the system performance suggests the materials that can be used and designs that can be incorporated in the various components of SSP. Here, a detailed study of the module, the glazing, the glazing supports and the insulation is done. The auxiliary systems viz, the mode of water transfer and water storage, play an important part in the optimum performance of the SSP systems. The “‘modes of operation” gives an account of the three different ways of circulating the liquid through the system batch heating, closed cycle continuous flow heating, and open cycle continuous cycle flow heating. The theoretical analysis of the thermal performance of the SSP is done by making use of the Hottel Willier Bliss model for the flat plate collectors. A computation based on this model is employed in evaluating the values of monthly average daily collections efficiency with respect to the ambient temperatures for various initial water temperatures. The results obtained from the experiments conducted by Lawrence Livermore Laboratory, gives an idea of the system performance. The review also looks into the effects of various parameters, such as. the mass flow rate of the liquid, the total mass of water required per day, water depth, radiation intensity, average day-time ambient temperature, number of glazings, total heat loss coefficient, etc. The different modes of flow of the liquid are compared. An incorporation of the reflector in the SSP by various workers proved to provide a marked improvement in the system performance. The aspects such as, the cost effectiveness, maintenance and reliability of the SSP are briefly dealt with. It was felt that the review would be incomplete without a mention of the limitations and potential applications of the SSP. Based on these studies on SSP, done by various workers, the conclusion was that the performance of the system can be improved by the proper choice of the material, and by optimizing the design and the modes of operation.