1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478
| clear all
close all
clc
%*********************Zone de description *******************
% Njm=nombre du jour par mois
% Nm= nombre du mois
% Nj= nombre du jour dans l'année
% Lati=l'altitude du lieu
% Long=longitude du lieu
% Za=altitude du lieu
% decl=déclinaison
% gama= l'angle d'inclinaison
% angHS=l'angle horaire au lever du soleil
% angH=l'angle horaire
% h=la hauteur du soleil
% az=l'azimut
% angri=l'angle incidence
% Ore=emplacement par rapport au grinutcheest:
% Ore=1,oust: Ore=2
% DeltaT=correction du temps
% DeltLC=la durée du jour
% TLs=le temps de lever du soleil
% TCs= le temps de couche du soleil
% Tlo=le temps locale
% TU=le temps
% TSM=le temps solaire moyenne
% TSV=le temps solaire vrai
% Rsd= le rayonnement direct
% Rsdf= le rayonnement diffus
% G1=le rayonnement globale
% Tciel= la température du ciel
% Ta= la température ambiant
% Te= la température d'entrée du fluide
% Tf= la température du fluide
% Tab= la température de l'absorbeur
% Tv= la température de la vitre
% Vit= la vitesse du vent
% pas= le pas du temps
% Pab= puissance absorbé par l'absorbeur
% Ropt=Rendement optique du CCP
% L=longueur de concentrateur
% F=la distance focale
% W= ouverture de réflecteur
% Dab1=le diamètre intérieur de l'absorbeur
% Dab2=le diamètre extérieur de l'absorbeur
% Dv1= le diamètre intérieur de l'enveloppe du verre
% Dv2= le diamètre extérieur de l'enveloppe du verre
% C= facteur de concentration
% Angm=angle incidence modifier
% Ro=réflectivité du réflecteur
% Tau=transmittance de l'enveloppe du verre
% Alfa=l'absorption de l'absorbeur
% Alfav=l'absorption de la vitre
% Alff=le facteur de transmittivité-absorptivité
% XInt=facteur d'interception
% Vit=vitesse du vent
% Dibf=le début de fluide
% alpha=0 Orientation vers le sud
% alpha=180° Orientation vers le nord
% alpha=-90 Orientation vers l'est
% alpha=90 Orientation vers l'ouest
% Sui=m=0: pas de suivi solaire
% Sui=m=1: suivi solaire totale
% Sui=m=2: suivi solaire E-W polaire
% Sui=m=3: suivi solaire E-W horizontale
% Sui=m=4: suivi solaire N-S horizontale
clc; % Effacer l'écran
clear all; % Effacer les variables de l'espace de travail
%**********************définition des constantes***********
L=(2*7.8);
F=1.84;
W=5;
Aw=L*W;
x2=pi/180;
PHI=16*(F/W)^2-1;
PHI=atan(8*(F/W)/PHI);
PHI=PHI/x2
Dabmin=W*sin(0.267)/sin(PHI)
%********L'absorbeur (Cuivre+surface sélective)************
Dab1=0.066;
Dab2=0.070;
Aab=(pi/4)*((Dab2)^2-(Dab1)^2);
Condab=45 ;
MVab=8020 ;
Cpab=500 ;
Alfa=0.906;
emsab=0.14;
Af=(pi/4)*(Dab1)^2;
%**************************le verre***********************
Dv1=0.109;
Dv2=0.115;
Av=(pi/4)*((Dv2)^2-(Dv1)^2);
Condv=1.2 ;
MVv=2230 ;
Cpv=1090;
Tau=0.95;
Alfav=0.02;
emsv=0.86;
%**************************Réflecteur*********************
Ro=0.93;
XInt=0.92;
Alff=(1-(1-Alfa)*(1-Tau));
Alff=(Alfa*Tau)/(Alff);
C=(W-Dab2)/(pi*Dab2);
%********************les cordonnés de la zone**************
ore=1;
Lati=31.57;
Long=5.24;
Alti=141;
%OUARGLA
%***********************************************************
g=9.81;
Nm=9;
Njm=21;
pas=(10/3600);
pasx=0.2;
C=2;
P=round(L/pasx);
P1=2*P+1;
n=3*P+2;
MVit=2;
Dibf=0.2;
Te=25;
S=1;
%********** calcul de la déclinaison decl*******************
Nj=30*(Nm-1)+Njm;
decl=23.45*sin(0.0172*(Nj+284));
%********** calcul de la correction de temps DeltaT*********
x=(2*pi/365)*(Nj-1);
DeltaT=(0.000075+0.00018*cos(x)-0.032077*sin(x)-0.014615*cos(2*x)-0.04089*sin(2*x))*229.18;
DeltaT=DeltaT/60;
%********* calcul de la durée du jour DeltLC******************
x2=pi/180;
angHS=acos(-tan(decl*x2)*tan(Lati*x2));
angHS=angHS/x2;
TLs=12-angHS/15;
TCs=12+angHS/15;
DeltLC=(2*angHS)/15;
DeltLC=TCs-TLs;
N=floor(DeltLC/pas);
%***********calcul des coordonnés horaires********************
Tlo(1)=TLs;
for i=2:N+1
Tlo(i)=Tlo(i-1)+pas;
end
for i=1:N+1
TU(i)=Tlo(i)-1;
if ore==1,TSM(i)=TU(i)+(Long/15);
else TSM(i)=TU(i)-(Long/15);
end
TSV(i)=TSM(i)+DeltaT;
angH(i)=15*(TSV(i)-12);
az(i)=sin(Lati*x2)*sin(decl*x2)+cos(decl*x2)*cos(Lati*x2)*cos(angH(i)*x2);
az(i)=acos(az(i));
az(i)=az(i)/x2;
h(i)=cos(Lati*x2)*cos(angH(i)*x2)*cos(decl*x2)+sin(Lati*x2)*sin(decl*x2);
x1(i)=sqrt(abs(1-h(i)^2));
h(i)=atan(h(i)/x1(i));
h(i)=h(i)/x2;
alphasp(i)=sin(angH(i)*x2)*cos(decl*x2)/sin(az(i)*x2);
calphasp(i)=sqrt(abs(1-(alphasp(i))^2));
alphasp(i)=atan(alphasp(i)/calphasp(i));
alphasp(i)=alphasp(i)/x2;
x3=tan(decl*x2)/tan(Lati*x2);
angHe=acos(x3);
angHe=angHe/x2;
if abs(angH(i))<angHe,
C1=1;
else if abs(x3)>1,
C1=1;
else
C1=-1;
end
if Lati*(Lati-decl)==0,
C2=1;
else
C2=-1;
end
if angH(i)==0,
C3=1;
else
C3=-1;
end
alphas(i)=C1*C2*alphasp(i)+C3*((1-C1*C2)/2)*180;
%****************calcul de la température ambiante*
[Ta(i)]=ambiant(Nm,TSV(i));
Tciel(i)=0.0552*(Ta(i)+273.15)^1.5-273.15;
%*******************calcul de l'énergie absorbé**************
gama=0;
alpha=0;
for S=1:4
[angrii(i)]=inciden(angH(i),S,gama,Lati,alpha,decl);
Angm(i,S)=1-0.00384*angri(i,S)-0.000143*(angri(i,S))^2;
[Rsdd(i),Ray(i),Rsd(i),Rsdf(i)]=rayon(Alti,Lati,Nm,Nj,gama,h(i),az(i),alphas(i),alpha,Tlo(i),TLs,TCs,angrii(i));
Ropt(i)=Ro*Alff*XInt*Angm(i); %Rendement optique
end
Pab(i)=W*pasx*Rsdd(i)*Ro*Alff*XInt*Angm(i)
Pabv(i)=W*pasx*Rsdd(i)*Ro*Alfav*XInt*Angm(i)
end
%********** CONDITIONS INITIALES******************************
for k=1:n+1
if k<=(P1+1)
T(1,k)=Ta(1);
else
T(1,k)=Te;
end
end
%*************************************************************
%calcul de la température de la vitre,l'absorbeur et le fluide
%*************************************************************
pas=pas*3600;
%***********Construction de la matrice************************
A(1,1)=1;
A(1,2)=-1;
A(n+1,n+1)=1;
A(n+1,n)=-1;
B(n+1)=0;
a1v=(Condv*Av)/pasx;
a2v=MVv*Cpv*Av*(pasx/pas);
a4v=pi*Dv2*pasx;
a1ab=(Condab*Aab)/pasx;
a2ab=MVab*Cpab*Aab*(pasx/pas);
for i=2:N+1
k=2;
while k<=n
for j=1:n+1
if k==j
%*************la vitre*************
if k<P+1
[Hcext(i-1,k),Hrext(i-1,k)]=coffext(emsv,Dv2,MVit,T(i-1,k),Ta(i),Tciel(i));
[Hint(i-1,k),a3(i-1,k)]=coffint(pasx,emsab,emsv,Dv1,Dab2,T(i-1,k+P+1),T(i-1,k));
qint(i-1,k)= a3(i-1,k)*(T(i-1,k+P+1)-T(i-1,k));
qext(i-1,k)= a4v*(Hcext(i-1,k)*(T(i-1,k)-Ta(i))+Hrext(i-1,k)*(T(i-1,k)-Tciel(i)));
A(k,j)=2*a1v+a2v+a3(i-1,k)+a4v*(Hcext(i-1,k)+Hrext(i-1,k));
A(k,j-1)=-a1v ;
A(k,j+1)=-a1v ;
A(k,j+P+1)=-a3(i-1,k) ;
B(k)=a2v*T(i-1,k)+a4v*(Hcext(i-1,k)*Ta(i)+Hrext(i-1,k)*Tciel(i))+Pabv(i);
elseif k==P+1
A(k,j)=1;
A(k,j-1)=-1;
%*************l'absorbeur***********
elseif k==P+2
A(k,j)=1;
A(k,j+1)=-1;
elseif k>P+2 & k<P1+1
[Hint(i-1,k),a3(i-1,k)]=coffint(pasx,emsab,emsv,Dv1,Dab2,T(i-1,k),T(i-1,k-P-1));
[Hut(i-1,k),a4(i-1,k)]=utile(C,Af,pas,Dibf,pasx,Dab1,T(i-1,k+P+1),T(i-1,k));
A(k,j)=2*a1ab+a2ab+a3(i-1,k)+a4(i-1,k);
A(k,j-1)=-a1ab ;
A(k,j+1)=-a1ab ;
A(k,j-P-1)=-a3(i-1,k) ;
A(k,j+P+1)=-a4(i-1,k) ;
B(k)=a2ab*T(i-1,k)+Pab(i);
elseif k==P1+1
A(k,j)=1;
A(k,j-1)=-1;
%*************le fluide***********
elseif k==P1+2
A(k,j)=1;
B(k)=Te;
elseif k>P1+2
[Hut(i-1,k),a4(i-1,k),a1f(i-1,k),a2f(i-1,k),a3f(i-1,k)]=utile(C,Af,pas,Dibf,pasx,Dab1,T(i-1,k),T(i-1,k-P-1));
qut(i-1,k)= a4(i-1,k)*(T(i-1,k-P-1)-T(i-1,k));
A(k,j)=2*a1f(i-1,k)+a2f(i-1,k)+a3f(i-1,k)+a4(i-1,k);
A(k,j-1)=-(a3f(i-1,k)+a1f(i-1,k));
A(k,j+1)=-a1f(i-1,k) ;
A(k,j-P-1)=-a4(i-1,k) ;
B(k)=a2f(i-1,k)*T(i-1,k);
end
end
end
k=k+1;
end
%***********Méthode de Gausse-Seidel***********************
n1=100;
epci=1e-3;
for k=1:n+1
T1(k)=T(i-1,k);
end
for m=1:n1
S=0 ;
S3=0;
for k=1:n+1
S1=0;
S2=0;
for j=1:n+1
if k~=j & j<k
S1=S1+A(k,j)*T(j);
end
if k~=j & j>k
S2=S2+A(k,j)*T1(j);
end
end
T(k)=(B(k)-(S1+S2))/A(k,k);
S=S+(T(k)-T1(k))^2;
S3=S3+T1(k)^2;
T1(k)=T(k);
end
ERR=sqrt(S/S3);
if ERR>epci
%*************************************************************
k=2;
while k<=n
for j=1:n+1
if k==j
%*************la vitre*************
if k<P+1
[Hcext(k),Hrext(k)]=coffext(emsv,Dv2,MVit,T(k),Ta(i),Tciel(i));
[Hint(k),a3(k)]=coffint(pasx,emsab,emsv,Dv1,Dab2,T(k+P+1),T(k));
A(k,j)=2*a1v+a2v+a3(k)+a4v*(Hcext(k)+Hrext(k));
A(k,j+P+1)=-a3(k) ;
B(k)=a2v*T(i-1,k)+a4v*(Hcext(k)*Ta(i)+Hrext(k)*Tciel(i))+Pabv(i);
%*************l'absorbeur***********
elseif k>P+2 & k<P1+1
[Hint(k),a3(k)]=coffint(pasx,emsab,emsv,Pat,Dv1,Dab2,T(k),T(k-P-1));
[Hut(k),a4(k)]=utile(C,Af,pas,Dibf,pasx,Dab1,T(k+P+1),T(k));
A(k,j)=2*a1ab+a2ab+a3(k)+a4(k);
A(k,j-P-1)=-a3(k) ;
A(k,j+P+1)=-a4(k) ;
B(k)=a2ab*T(i-1,k)+Pab(i);
%*************le fluid***********
elseif k>P1+2
[Hut(k),a4(k),a1f(k),a2f(k),a3f(k)]=utile(C,Af,pas,Dibf,pasx,Dab1,T(k),T(k-P-1));
A(k,j)=2*a1f(k)+a2f(k)+a3f(k)+a4(k);
A(k,j-1)=-(a3f(k)+a1f(k));
A(k,j+1)=-a1f(k) ;
A(k,j-P-1)=-a4(k) ;
B(k)=a2f(k)*T(i-1,k);
end
end
k=k+1;
end
%*************************************************************
end
else
break;
end
end
disp(m)
for k=1:n+1
T(i,k)=T(k);
end
end
for i=1:N+1
T1(i)=T(i,n+1);
T2(i)=T(i,P1+1);
T3(i)=T(i,P+1);
T4(i)=T(i,2*P+3);
end
%***********Affichage des résultats***************************
figure(1)
plot(Tlo,Rsd,Tlo,Rsdf,Tlo,Ray,Tlo,Rsdd)
figure(2);
plot(Tlo,Ta)
figure(3);
plot(To,T1,Tlo,T2,Tlo,T3)
%% A-2-Fonction « rayon » pour calculer le rayonnement solaire :
%*****Le modèle de Capderou est utilisé pour estimer****************le rayonnement solaire dans cette fonction*******%
function[Rsdd,Ray,Rsd,Rsdf]=rayon(Alti,Lati,Nj,gama,h,az,alphas,alpha,Tlo,TLs,TCs,angri)
Alti=Alti*0.001;
x2=pi/180;
angri=cos(az*x2)*cos(gama*x2)+sin(az*x2)*sin(gama*x2)*cos((alphas-alpha)*x2);
angri=acos(angri);
angri=angri/x2;
if angri>90 , angri=90;
end
%***********Calcul de rayonnement direct*****************
G=1367*(1+0.034*cos(0.0172*(Nj-2)));
MAhe=sin(0.0172*(Nj-121));
T0=2.4-0.9*sin(Lati*x2)+0.1*MAhe*(2+sin(Lati*x2))-(0.2*Alti);
T0=T0-(1.22+0.14*MAhe)*(1-sin(h*x2));
T1=(0.89)^(Alti);
T2=(0.63)^(Alti);
T2=T2*(0.9+0.4*MAhe);
TL=T0+T1+T2;
MA=(sin(h*x2)+0.0678)^(-1.253);
MA=MA*9.4E-4+sin(h*x2);
MA=1/MA;
R=6.6296+1.7513*MA-0.1202*MA^2+0.0065*MA^3-0.00013*MA^4;
R=1/R;
Rsd=G*cos(angri*x2)*exp(-TL*MA*R);
Rsdd=G*cos(angrii*x2)*exp(-TL*MA*R);
%***********Calcul du rayonnement diffus*****************
b=log(T1+T2)-2.28-0.5*log(abs(sin(h*x2)));
a=3.1-0.4*b;
Rsdf1=G*exp(-2.48+sin(h*x2)+a-sqrt(4*b^2+a^2));
Rsdf1=Rsdf1*cos(angri*x2);
b1=log(T1+T2)-2.28+1.02*(1-sin(h*x2))^2;
a1=1.1;
Rsdfh=G*exp(-1+1.06*log(abs(sin(h*x2)))+a1-sqrt(b1^2+a1^2));
Rsdh=G*sin(h*x2)*exp(-TL*MA*R);
Gh=Rsdh+Rsdfh;
Rsdf2=(0.37*Gh)/2;
Rsdf2=Rsdf2*(1-cos(gama*x2));%Diffus du sol
Rsdf3=Rsdfh-Rsdf1*sin(h*x2);
Rsdf3=(Rsdf3/2)*(1+cos(gama*x2));
a2=log(T1+T2)-3.1-log(abs(sin(h*x2)));
b2=exp(0.2+1.75*log(abs(sin(h*x2))));
Rsdf4=(-0.02*a2)/(a2^2+a2*b2+1.8);
Rsdf4=Rsdf4*G*exp(-TL*MA*R)*exp(sin(h*x2));
Rsdf=Rsdf1+Rsdf2+Rsdf3+Rsdf4;
if Rsdf<0, Rsdf=0;
end
if Rsd<0 , Rsd=0;
end
if Rsdd<0 , Rsdd=0;
end
if Tlo<TLs+0.7 || Tlo>TCs
Rsd=0;
Rsdf=0;
Rsdd=0;
end
Ray=(Rsdf+Rsd);%Rayonnement globale
%% A-3- Fonction « inciden » pour calculer l'angle d'incidence
%*************************************************************
%****Calcul de l'angle d'incidence****************************
%*************************************************************
function[angri]=inciden(angH,Sui,gama,Lati,alpha,decl)
x=pi/180;
gamaa=90-gama;
%***********Calcul de l'angle d'incidnce*****************
if Sui==0
A=cos(decl*x)*sin(alpha*x)*cos(gamaa*x);
B=cos(decl*x);
B=B*(cos(alpha*x)*cos(gamaa*x)*sin(Lati*x)+sin(gamaa*x)*cos(Lati*x));
C=sin(decl*x);
C=C*(-cos(alpha*x)*cos(gamaa*x)*cos(Lati*x)+sin(gamaa*x)*sin(Lati*x));
angri=A*sin(angH*x)+B*cos(angH*x)+C;
angri=acos(abs(angri));
angri=angri/x;
elseif Sui==1
angri=0;
elseif Sui==2
angri=abs(decl);
elseif Sui==3
angri=1-(cos(decl*x)*sin(Lati*x)*cos(angH*x)-sin(decl*x)*cos(Lati*x))^2;
angri=sqrt(angri);
angri=acos(abs(angri));
angri=angri/x;
elseif Sui==4
angri=sqrt(1-(cos(decl*x)*sin(angH*x))^2);
angri=acos(abs(angri));
angri=angri/x;
end
% A-4- Fonction « ambiant » pour calculer la température ambiante:
%*************************************************************
%*********l'évolution de la température ambiante est**********
%*********calculé à l'aide de cette simple fonction **********
%*************************************************************
function [Tamb]=ambiant(Nm,TSV)
Tamax(1) =18.6D0 ;
Tamin(1) = 5.1D0 ; % JANVIER (01)
Tamax(2) =20.6D0 ;
Tamin(2) = 6.5D0 ; % FEVRIER (02)
Tamax(3) =25.6D0 ;
Tamin(3) =10.2D0 ; % MARS (03)
Tamax(4) =30.0D0 ;
Tamin(4) =13.9D0 ; % AVRIL (04)
Tamax(5) =34.7D0 ;
Tamin(5) =18.4D0 ; % MAY (05)
Tamax(6) =38.8D0 ;
Tamin(6) =22.9D0 ; % JUIN (06)
Tamax(7) =43.5D0 ;
Tamin(7) =30.5D0 ; % JUILLET (07)
Tamax(8) =42.8D0 ;
Tamin(8) =27.4D0 ; % AOUT (08)
Tamax(9) =37.4D0 ;
Tamin(9) =24.7D0 ; % SEPTEMBRE (09)
Tamax(10)=31.7D0 ;
Tamin(10)=17.6D0 ; % OCTOBRE (10)
Tamax(11)=23.9D0 ;
Tamin(11)=10.4D0 ; % NOVEMBRE (11)
Tamax(12)=19.1D0 ;
Tamin(12)= 9.2D0 ; % DECEMBRE (12)
Tmax=Tamax(Nm) ;
Tmin=Tamin(Nm);
Tamb=((Tmax-Tmin)/2)*cos(pi*(14-TSV)/12)+(Tmax+Tmin)/2; |