The use of diffuse flat reflector to enhance the performance of flat-plate solar collector has been analyzed by both experiment on a water heating collector and its digital simulation.
Fair agreement is obtained between experimental and simulated results for clear days. In this study the reflector covered with self-adhesive aluminium sheet (non-Cr-coated) has been placed below a collector optimally titled at 52.3˚.
An optimum reflector and collector orientation angle is found to be between 110˚ and 120˚ for fall and winter solar conditions. The effect of the size of the reflector has been also analyzed on an optimal orientation of the reflector. For typical fall and winter operating conditions, the addition of an optimally oriented diffuse reflector can result in an improvement in energy collection rate per unit area by more than 15 percent over that expected with an optimally tilted flat -plate collector. Digital simulation has been used to estimate the monthly performance of a water heating collector with an optimal angle of the reflector.
Finally cost savings for the general middle income houses are estimated with consideration of reflector cost and contribution of collector area reduction.
본 연구에서는 기존의 평판 집열기에 반사 구조물을 부착시켜 집열기의 단위 면적당 흡수 열량을 증가시킴으로써 일정 난방부하에 대한 전체 집열기 면적을 감소시켜 현재 초기 투자가 크다는 단점을 지닌 태양열 난방 시스템의 전체 투자 비용을 낮추고자 하였다.
반사 구조물의 크기 및 집열기와의 각도, 반사구조물의 위치 등의 운전조건에 대한 최적화를 위해 수학적 모델을 세워서 전산기로 모사하였으며 실험을 통하여 즉, 수평면과 52.3˚ 로 기울어져 있는 물순환식 평판 집열기의 하부에 일정 면적의 알루미늄판을 부착시켜 여러 일기 조건하에 실험결과와 이론치를 비교함으로써 모델의 타당성을 검토 하였다.
전산기 모사 및 실험결과로 부터 집열기 효율 및 펌프 비용을 고려한 최적유량은 분당 1.5 - 2.0 liter 이고, 난방 수요가 큰 가을 및 겨울의 기상 조건에서 반사구조물의 최적 각도는 110-120˚ 로 결정됨을 알수 있었다. 또한 전산기 모사를 통하여 각 월별의 반사구조물의 최적 각도를 구하였으며, 연중 반사구조물의 각도를 115˚ 로 고정시켰을때 집열기 단위 면적당 15% 이상의 열량이 반사 구조물에 의해 증가됨을 알수 있었다.
위의 결론으로부터 일반적인 중류생활 가정의 난방부하에 대한 태양열 난방 시스템의 전체 투자 비용을 산출하였다.
