Comparison study between flat-plate and cylindrical-parabolic solar collectors (Application: Solar air conditioning)

Abstract

The country of Algeria particularly in the south has huge solar potential due to its large surface area and geographic coordinates putting at the front of many international solar projects, solar energy reaches the earth's surface as global radiation, this radiation consists of direct and diffuse solar radiation. we can harvest this radiation for the purpose of solar air conditioning with the aid of an absorption refrigerator using two solar collectors, non-concentrating or stationery (flat-plate) and concentrating (cylindrical-parabolic), a non-concentrating collector uses a glass cover for intercepting solar radiation and a metal plate for absorbing its heat to transfer it to a working fluid passing through copper tubes either for usage (water or space heating) or storage. whereas a sun-tracking concentrating solar collector usually has concave reflecting surfaces to intercept and focus the sun's beam radiation onto an absorber tube, thereby increasing the radiation flux even more. According to the study we did to further understand their performance, the mass flow rate ṁ and solar irradiation I are the most influential on the efficiency of flat-plate and cylindrical-parabolic solar collectors. Our work concluded that cylindrical-parabolic solar collectors are the better option for high-temperature applications in the state of Ouargla such as air-conditioning and refrigeration, industrial super-cooling and super-heating processes, while flat plate collectors are more suitable for low temperature applications such as domestic spaces and water heating, agricultural drying and solar cooking.

تتمتع دولة الجزائر وخاصة في الجنوب بإمكانيات طاقة شمسية هائلة نظرا لمساحتها السطحية الكبيرة وإحداثياتها الجغرافية التي تضعها في مقدمة العديد من المشاريع الشمسية الدولية ، تصل الطاقة الشمسية إلى سطح الأرض كإشعاع شمسي إجمالي ، ويتكون هذا الإشعاع من إشعاع شمسي مباشر ومنتشر ، يمكننا حصاد هذا الإشعاع لغرض تكييف الهواء بالطاقة الشمسية بمساعدة ثلاجة امتصاص باستخدام اثنين من مجمعات الطاقة الشمسية ، غير المركزة (لوحة مسطحة) والمركزة (أسطواني - مكافئ) ، يستخدم المجمع غير المركز غطاء زجاجيا لاعتراض الإشعاع الشمسي ولوحة معدنية لامتصاص حرارته لنقله إلى سائل عمل يمر عبر أنابيب نحاسية إما للاستخدام (تسخين الماء أو الفضاء) أو التخزين. في حين أن المجمع الشمسي المركز الذي يتتبع الشمس عادة ما يكون لديه الأسطح العاكسة المقعرة لاعتراض وتركيز إشعاع شعاع الشمس على أنبوب ممتص ، وبالتالي زيادة تدفق الإشعاع أكثر. وفقا للدراسة التي أجريناها لزيادة فهم أداء المجمعات الشمسية ، فإن معدل تدفق الكتلة ṁ والإشعاع الشمسي I هما الأكثر تأثيرا على كفاءة المجمعات الشمسية المسطحة والأسطوانية المكافئة. خلص عملنا إلى أن مجمعات الطاقة الشمسية الأسطوانية المكافئة هي الخيار الأفضل للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية في ولاية ورقلة مثل تكييف الهواء والتبريد الصناعي الفائق وعمليات التسخين الفائق، في حين أن المجمعات المسطحة أكثر ملاءمة لتطبيقات درجات الحرارة المنخفضة مثل تسخين المياه و المساحات المنزلية والتجفيف الزراعي والطهي بالطاقة الشمسية.