Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Kolektor słoneczny - Podstawy teoretyczne

gaz4 05 May 2014 11:17 25818 135
Fluke Kamera Termowizyjna
  • #91
    mirek_zaf
    Level 15  
    jack63 wrote:
    Ciekawe może być zachowanie się promieni słonecznych przy przejściu przez taką cieniutką powłokę i granice ośrodków. Coś dla ... mirek_zaf.

    Akurat mnie bardziej interesuje tzw. pure power z tych kilku m2 zwierciadeł :D

    BTW: Widziałeś marketingowca, który potrafi... zrobić nieliniową aproksymację i operacje na macierzach w CAS, bo ja nie?
  • Fluke Kamera Termowizyjna
  • #92
    bachus1
    Solar collectors specialist
    jack63 wrote:

    Czyli jesteś przeciw? Dlaczego? Z resztą była to tylko propozycja dla tych, którzy już się wybrali w poliwęglan.

    W pierwszych swoich kolektorach zastosowałem poliwęglan, lity nie komorowy.
    po dwóch latach ze względu na co raz to mniejsza przepuszczalność wymieniłem wszystko na szyby. Może teraz robią lepszy, ale uprzedzenie zostało. Fakt, ze było to wygodne bo nie musiałem na początku w hucie kupować 500 szyb.
  • #93
    gaz4
    Level 33  
    Fakt, tworzywa znacznie szybciej się starzeją, ale mają wiele zalet. Podstawową jest to, że nie są szkłem. A to oznacza, że zupełnie inaczej zareaguja na podczerwień tworząc coś w rodzaju "kompozytu". Przy odrobinie szczęścia da się tak dobrać układ: amatorski absorber - szkło - tworzywo, że wady w/w się zniosą, a zalety dodadzą. Tworzywo może też być niezła ochroną szyb przed pękaniem. Im bardziej równomierne temp. będzie miało szkło, tym więkza szansa że nawet wyjęta ze starego okna szyba nie pęknie. Gdy damy pojedyńczą szybę nad rozgrzanym absorberem, to byle kropla deszczu może ją zniszczyć. Jedno jest pewne - nad absorber szkło jest najlepsze. Gdybym obecnie robił kolektor, to prawdopodobnie zamiast komorowego poliwęglanu dałbym szyby, a nad nie zapewne PET. Tworzywo to jest piekielnie wytrzymałe (mechanicznie i na UV), a na dodatek bardzo tanie, za ok. 1.5 m2 sztywnej folii zapłaciłem ok. 7 zł. Swego czasu gdy wiatr poszarpał mi tunel foliowy załatełem go przy pomocy stretcha z polietylenu. Bez problemu wytrzymał 1 sezon, a jest tańszy niż barszcz. Jeżeli do kolektora jest dobry dostęp, to spokojnie można go wypróbować z założeniem, że będzie zmieniany co roku. Ma to pewną zaletę - starą folię można zdjąć w czerwcu, gdy robi się ciepło i nowy zalożyć we wrześniu. W ten sposób nie tłumiłby światła latem. Plexy i przezroczystego PCW nie testowałem w żaden sposób, więc trudno powiedzieć jak się zachowają.

    Mój kolektor wisi na dachu już 1.5 roku. Robiąc pomiary doszedłem do punktu w którym wyniki są bardzo, bardzo zbieżne: U ok. 4 W/K*m2, we ok. 0.2 i współczynnik absorpcji (przemnożony przez przep. światła) ok. 0.8. W tym wypadku najczęściej poprawny wynik mam przy 0.75, co w połączeniu np. z 0.9 samego absorbera daje przepuszczalność światła ok. 0.84. Ta wartość jest bardzo bliska katalogowej, więc śmiało mogę powiedzieć, że poliwęglan spisuje się doskonale. Największą wadą tego materiału jest słaba odpornośc na temp. w porówaniu ze szkłem. Gdyby nie ten drobiazg byłby to idealny zamiennik szyb.

    Pomysł z pomalowaniem poliuretanem jest bardzo ciekawy. Tym bardziej, że każda nawet najcieńsza warstwa może diametralnie zmniejszyć ucieczkę IR. Mając fabryczny kolektor nie musimy martwić się jego parametrami, bo większość jest dobra łamane na doskonała. Jednak dla amatora osiągnięcie standardowego we=0.1 może być poza zasięgiem. A to oznacza, że gdy dojdzie się do mojego wyniku, czyli we=0.2 kolektor pracujący w temp. 50 stopni traci dodatkowo ok. 60W/m2. Przy 4m2 i tysiącach godzin pracy wychodzą bardzo, bardzo grube kWh. Dodając do tego straty ciepła (te tylko latem można ignorować) wychodzą grube kWh^2 ;) Jednak w porównaniu kolektorem z pojedyńczą szybą i emisją na poziomie 0.4 (co i tak jest całkiem dobrym wynikiem dla amatorskiej konstrukcji) można powiedzić, że "mam wyrób prawie jak fabryczny" :)
  • Fluke Kamera Termowizyjna
  • #94
    mirek_zaf
    Level 15  
    gaz4 wrote:
    Jednak dla amatora osiągnięcie standardowego we=0.1 może być poza zasięgiem. A to oznacza, że gdy dojdzie się do mojego wyniku, czyli we=0.2 kolektor pracujący w temp. 50 stopni traci dodatkowo ok. 60W/m2. Przy 4m2 i tysiącach godzin pracy wychodzą bardzo, bardzo grube kWh.

    No powoli czas zająć się projektowaniem absorbera do parabolicznego CSP, bo szacunkowe ilości dostęnej energii słonecznej przy pozycjonowaniu w stronę słońca w zależności od jego położenia na niebie (elewacji) już zostały zaproksymowanie i wygląda to dobrze ;)

    Co to oznaczają u Ciebie te skróty myślowe we=0.1, czy we=0.2 ?
    Chyba współczynnik emisji.

    Ktoś dysponuje danymi jaki współczynnik emisji ma... zwykły termos na herbatę? :D
    Różnica temperartur jest spora, a herbata długo jest gorąca nawet jak na zewnątrz jest zimno.

    --
    SUN is: 2014-05-7.361 08:40:30 UTC (2456784.861 JD) lat: 5*.***N lon: -2*.***E Sun hour azimuth: 43.481 Sun (geo) azimuth: 136.519 Sun elevation: 49.622 Sun CSP power: 975.3 W Day of the year: 127
  • #95
    lewan123
    Level 10  
    Pod jakim kątem mocować kolektory aby zysk roczny był najlepszy? Zakładam że kolektory będą zamocowane raz na stałe bez układu nadążnego. Energia najbardziej jest potrzebna zimą np. do c.o. We wszystkich opisach jakie znalazłem zalecają montaż w Polsce pod kątem 30 ewentualnie dopuszcza się montaż do kąta do 45 stopni. Zupełnie nie rozumiem dlaczego. Największa wydajność jest gdy promienie słońca padają pod kątem prostym na kolektor. Przy położeniu 30st. taka sytuacja jest raz w roku latem, przez krótka chwilę w samo południe. Zimą w południe mamy padanie prostopadłe przy kącie ok. 75st. Zakładam że maksymalna wysokość słońca latem wynosi 60st a zimą 15st (dla uproszczenia). Jeżeli korektory mają pracować nie tylko w samo południe i do tego więcej zimą niż latem to wydaje mi się że każdy kąt powyżej 75st będzie lepszy niż te zalecane. Gdzie popełniam błąd?
  • #96
    mapek_sz
    Level 21  
    lewan123 bardzo wątpię by kolektor zagrzał ci jakąś wode przy słońcu na wysokości 15 stopni...choćby i bezchmurnie było ze dwa dni. Takie obliczenia mozna przyjmować tylko dla warunków teoretycznych. Nastaw się raczej na sezony wiosenne, letnie i jesienne. Wtedy optymalnym katem będzie 45 stopni. Z drugiej strony zmiana tego konta nie jest wielkim problemem. Zastanów się, czy nie warto raz na kwartał pofatygować się by przestawić ten kat za pomocą dwóch śrubek. System nadążajacy raczej kieruje kolektor ze wschód na zachód w ciągu dnia. bardziej rozbudowane systemy zmieniają tez jego kąt. W twoim przypadku bym z tego zrezygnował, ale pozostawił bym sobie możliwość zmiany kąta pochylenia. To nie jest ani trudne, ani kłopotliwe.
  • #97
    bachus1
    Solar collectors specialist
    lewan123 wrote:
    , Gdzie popełniam błąd?

    A ile tych kolektorów?
  • #98
    lewan123
    Level 10  
    Na razie jeszcze nie wiem ile kolektorów. właśnie zbieram informacje ile ich powinno być. Czy mogę użyć je tylko do c.w.u. czy również do c.o.
    Grupa jest o podstawach teoretycznych dla tego zadałem pytanie. W opracowaniach często spotyka się informację że można używać kolektory również do c.o.
    Ja jeszcze się waham pomiędzy kolektorami a ogniwami fotowoltaicznymi. Sprawa kąta jest chyba taka sama. Mam wrażenie, że wszyscy mówią o pracy kolektorów latem i do tego w południe. Zysk energetyczny powinien być liczony przez cały dzień czyli od kąta 0 st. – w praktyce od 5st . (zero często o jest zasłonięte) do 5 st wieczorem. Rozumiem że dla mniejszych katów jest większa grubość atmosfery ale czy ustawieni kolektora dla słońca w południe jest rozwiązaniem najlepszym to nie jestem pewny.
    Może to jest tak że straty ze względu na atmosferę są tak duże, że nie warto zajmować się małymi kątami tylko zmaksymalizować zysk w okolicy południa, lecz nigdzie to nie jest napisane.
  • #99
    mapek_sz
    Level 21  
    lewan123 mój kolektor na trakerze do godziny 9 rano daje symboliczne wyniki. Podobnie po godzinie 17. W moim przypadku praca wydajna jest od 9 do 17. Traker zmienia pozycje ze wschodu na zachód i kąt w zakresie 25 stopni. Do grzania wody raczej odradzam pv. Nie chodzi o to że złe, ale koszt w porównaniu do osiągów jest naprawdę spory. PV do prądu i w sytuacji nadmiaru grzanie wody. Podobnie jak wiatraki. Grzanie to efekt uboczny żeby nie marnować energii.
  • #100
    bachus1
    Solar collectors specialist
    lewan123 wrote:
    Na razie jeszcze nie wiem ile kolektorów. właśnie zbieram informacje ile ich powinno być. .

    Jeżeli chcesz dogrzewać chałupę to przelicznik jest taki: 2m2 kolektora dogrzewają nam 10m2 podłogówki. Kolektor musi mieć współczynnik emisji nie większy jak 0,1 co to nie oznaczało. Tylko wtedy to ma sens.
  • #101
    mirek_zaf
    Level 15  
    lewan123 wrote:
    Może to jest tak że straty ze względu na atmosferę są tak duże, że nie warto zajmować się małymi kątami tylko zmaksymalizować zysk w okolicy południa, lecz nigdzie to nie jest napisane.


    Takie rzeczy zostały już dawno opracowane, a ja to ostatnio odkopałem bo potrzebowałem tego, tylko jest tylu przemądrzałych ekspertów handlowców na tym forum, że po prostu oni zawsze wiedzą tak, żeby więcej czegoś sprzedawać i będą na swój sposób interpretować albo pomijać milczeniem ogólnie znane zależności ;)

    --
    SUN is: 2014-05-20.331 07:56:25 UTC (2456797.831 JD) lat: 5*.*** N lon: -2*.***E Sun hour azimuth: 59.387 Sun (geo) azimuth: 120.613 Sun elevation: 46.899 Day of the year: 140
  • #102
    gaz4
    Level 33  
    Lewan 123, jeżeli chodzi o ustawienie kolektora i pozycję Słońca to są dwie kwestie:

    1) Tłumienie promieniowania słonecznego przez atmosferę. Dla pozycji Słońca powyżej 30 stopni jest ono w zasadzie pomijalne. Przy ok. 15 stopniach nad horyzontem spada o połowę.
    2) Straty związane z kątem padania promieni na kolektor. Ilość energii jaka do niego dotrze to sinus kąta padania (względem płaszczyzny kolektora), przy 30 stopniach do kolektora dociera połowa mocy prom. słonecznego. Przy bardzo ostrych kątach promieniowanie jest odbijane przez szybę i do kolektora dociera wtedy wyłącznie rozproszone.

    To prawda, że najlepsze osiągi całoroczne uzyska się przy 30 stopniach. Powod jest bardzo prosty - latem nasłonecznienie jest największe, więc łatwo wtedy podbić rezultaty. Jeżeli mamy dwa kolektory: 30 stopni i 60 stopni to latem drugi wystartuje dosyć późno. U mnie jest dokładnie tak samo jak napisał Mapek_sz - start ok. 9-tej rano i koniec pracy ok. 17-tej. Kolektor ma ustawienie 60 stopni i po prostu w tych godzinach azymut Słońca pozwala promieniom dotrzeć do kolektora (wcześniej zasłania go jego własny cień). Inaczej jest gdy kolektor leży płasko na dachu, mam PV o nachyleniu ok. 20 stopni i latem zaczynają one pracę gdy Słońce świeci bez mała z tyłu. Wystarczy, że wzejdzie powyżej 20 stopni nad horyzont. Ta sama uwaga dot. 30 stopni. Kolektor może zacząć pracę znacznie wcześniej i dodatkowo lepiej wykorzysta energię w godzinach okołopołudniowych gdy Słońce jest bardzo wysoko nad horyzontem.

    Jeżeli chodzi o możliwość dogrzewania, to patrzenie na zysk całoroczny jest nieporozumieniem. Należy wybrać co konkretnie chcemy uzyskać: jak najwięcej energii w środku zimy kosztem wiosny i jesieni czy też max w sezonie grzewczym. W pierwszym wypadku najlepsze ustawienie to 60 stopni, problem w tym, że listopad-styczeń to w zasadzie martwy sezon. Ustawiając pod kątem 45 stopni mamy bardzo dobre uzyski w październiku, a przede wszystkim lutym i marcu kosztem... bardzo dużego nadmiaru latem (że o zaleganiu śniegu nie wspomnę). Z tego powodu zostawiłem na stałe 60 stopni chociaż mam możliwość regulacji kąta - jeżeli jest taka możliwość można bardzo mocno zwiększyć osiągi kolektora.

    Obecnie ceny PV spadły tak mocno, że w zasadzie są konkurencyjne wobec kupnych kolektorów. Ale ich nieusuwalną wadą jest mała sprawność, czyli wymagają znacznie większej powierzchni dachu. Zaletą jest wzrost sprawności podczas mrozów podczas gdy kolektory właśnie wtedy traca wydajność. Ale tak czy siak można myśleć jedynie o dogrzewaniu domu gdy trafi się okazja w postaci słonecznych dni zimą. Swego czasu myślałem nad tym rozwiązaniem i stwierdziłem, że dogrzewanie przy pomocy kolektorów wodych będzie za mało wydajne by się w to bawić. Jak zimą mam nadmiar energii to po prostu zdejmuję górną pokrywę bojlera z warstwą izolacji i w ten sposób ciepło idzie do łazienki. A poważne dogrzewanie niskim kosztem uzyska się tylko i wyłącznie przy pomocy kolektorów powietrznych, zamiast ok. 40-tu stopni wystarczy 20 by zacząć ogrzewać. Dzięki temu kolektory nie muszą mieć wyśrubowanych parametrów, a koszty całej instalacji są względnie niskie.
  • #103
    mapek_sz
    Level 21  
    gaz4 kolektor powietrzny do dogrzewania pomieszczeń ma jeszcze jedną zaletę. Przy temp 20 stopni ma małą emisję podczerwieni, a wiec i małe straty. Po małych poprawkach mój kolektor grzeje od 8 do 18:30. Mógł by pogrzać jeszcze troszkę, ale pada na niego cień dachu. Jak na tak prymitywna konstrukcję sprawuje się rewelacyjnie. Naprawdę mało mam dni, by nie było ciepłej wody. Może z 10 sie takich trafiło od 2 miesięcy.
  • #104
    gaz4
    Level 33  
    Metoda wykorzystująca dwa symetryczne pomiary posiada wiele zalet. Do obliczeń wystarczy znać tylko jeden parametr kolektora oraz jest całkowicie odporna na złą kalibrację. Nawet kilkustopniowa odchyłka w odczycie temperatury czy kilkadziesiąt W/m2 w pomiarze mocy nie wpływa na wynik. Niestety, jest ona całkowicie nieodporna na procentowe odchyłki pomiarowe, przez co obliczenia na bazie mocy zmierzonej przy pomocy PV z natury są obarczone bardzo dużym błędem (wpływ wsp. temperaturowego PV). Im mniejsza rozpiętość pomiarów tym większy błąd, a osiągnięcie dużych różnic w odczytach mocy jest skomplikowane (kolektor musi być stabilny). Z tego powodu brakujący parametr który na razie wyłącznie szacowałem postanowiłem obliczyć bezpośrednio. Kolektor w stanie równowagi traci tyle samo energii co pochłania, a więc:

    Ps*wa=we*Pe+U*DT

    Po przekształceniu otrzymujemy następujące wzory:

    wa=((U*DT)+(we*Pe))/Ps
    we=((Ps*wa)-(U*DT))/Pe
    U=((Ps*wa)-(we*Pe))/DT

    gdzie:

    wa - wsp. absorpcji kolektora (uwzględniający straty na szybie)
    we - wsp. emisji kolektora
    U - wsp. przewodzenia ciepła kolektora
    DT - różnica temp. kolektor-otoczenie
    Ps - moc promieniowania słonecznego
    Pe - emisja w podczerwieni dla temp. kolektora

    Najpierw zrobiłem kilka pomiarów rano, gdy temp. otoczenia i Ps dość mocno się zmieniały. Następnie do w/w wzoru podstawiłem uśrednione dane z wcześniejszych obliczeń, czyli U=4 i we=0.2. Wyniki są tu (godz.: temp. kolektora, temp. otoczenia, Ps skorygowana o wsp. temp. PV, emisja podczerwieni, różnica temp kolektor-otoczenie, obliczony współczynnik absorpcji):

    6 maja

    7.00: 5.3 (278.5K), 0.8, Ps=101W/m2, Pe=348 ,DT=4.5, 0.85
    8.00: 11.7 (284.9K), 2.6, Ps=169W/m2, Pe=380 ,DT=9.1, 0.66
    8.30: 18.5 (290.7K), 3.5, Ps=250W/m2, Pe=413 ,DT=15, 0.57

    Rozrzut jest dosyć duży, co akurat nie dziwi bo wcześniejsze wyniki dla we ksztaltowały się między 0.11 a 0.25. Jednak przyjmująć zasadę, że im częściej osiągam konkretny wynik tym bardziej prawdopodobne, że jest prawidłowy ustaliłem, że wa znajduje się w okolicy 0.65. To wydaje się bardzo prawdopodobne, bo przyjmując przepuszczalność szyby (ściślej poliwęglanu) na 0.8 i wsp. absorpcji dla absorbera na 0.8 (bardzo prawdopodobne dla powłok nieselektywnych) mam w sumie 0.8*0.8=0.64. Następnie do wzoru na moc słoneczną podkładałem różne dane z zakresu U=4-5, we=0.1-0.3 i wa=0.6-0.8 i sprawdzałem jak blisko są w/w pomiarów. Wzór wygląda tak:

    Ps=((U*DT)+(we*Pe))/wa

    Okazało się, że przy U=5, we=0.15 i wa=0.65 i wielu danych wejściowych zmierzona moc słoneczna była bardzo bliska obliczonej. A zatem na obecnym etapie badania przy pomocy bardzo prymitywnej "aparatury pomiarowej" ustaliłem, że mój kolektor ma takie parametry:

    U=4-5 W/K*m2
    we=0.15-0.2
    wa=0.65-0.75

    Kilka dni temu zaobserwowałem jeszcze coś, co może pomóc w ustaleniu jaki wpływ ma szyba na straty podczerwieni. 11 czerwca ok. 23 zerknąlem na sterownik i było na nim ponad 30 stopni podczas gdy na zewnątrz zaledwie 20 stopni. Pomyślałem, że kolektor jeszcze się nie wychlodził, alle rano zmieniłem zdanie. Przed 8-mą gdy Słońce świeci na kolektor od tyłu miałem na nim bez mała 40 stopni, a na zewnątrz było ok. 20-tu. Nie ma mowy, by przy 100W/m2 promieniowania rozproszonego kolektor nagrzał się do tej temperatury bo przy U=4 W/m2, DT=20K, we=0.2 i Pe dla 40 stopni = 540 W/m2 straty wynoszą:

    ciepło: 4*20=80 W/m2 lub 5*20=100 W/m2
    emisja podczerwieni: 540*0.2=108 W/m2 lub 540*0.15=81 W/m2

    Czylli brakuje ok. 100 W/m2. Nocna różnica to też ok. 100W/m2:

    ciepło: 4*10=40 W/m2 lub 5*10=50 W/m2
    emisja IR: 470*0.2=94 W/m2 lub 470*0.15=70 W/m2

    Moim zdaniem jedyne prawidlowe wyjaśnienie to wysokie promieniowanie podczerwone z ciepłej i nasyconej parą wodną atmosfery. W tych warunkach będzie ono spore 200-300 W/m2, a co najważniejsze w pasmie zbliżonym do emisji kolektora. Jest to chyba jedyna przewaga amatorskich kolektorów nad profesjonalnymi. Np. kolektor próżniowy o we=0.1 z promieniowania IR o mocy 200 W/m2 pobierze zaledwie 20W, ok. 5x mniej. To może być wytłumaczenie dlaczego nasze "wynalazki" latem potrafią dotrzymać kroku profesjonalnym rurom, czasami dostajemy gratis nawet kilkadziesiąt W/m2 od atmosfery :)
  • #105
    bachus1
    Solar collectors specialist
    Witaj.
    A powiedz dla jakiej warstwy absorpcyjnej jest ten współczynnik we=0.15-0.2
  • #106
    gaz4
    Level 33  
    Warstwę absorbcyjną wykonałem przy użyciu tuszu do stempli metalowych wtartego w aktywowane aluminium. Jednak jak wczesniej wspominałem nie mierzę we absorbera tylko całego kolektora. A to oznacza, że wpływ na w/w wynik ma także przepuszczalność IR poliwęglanu z jakiego zrobiłem przykrycie. Co prawda nie znalazłem wykresów dla pasma 8-10 mikrometrów w jakich przypada max emisji kolektora ale poniższy rysunek sporo wyjaśnia:

    http://polycarbonate-pc-sheets.com/wp-content/uploads/2010/11/clip_image004.gif

    O ile w paśmie widzialnym przepuszcza ok. 90% promieniowania, to powyżej 2 mikronów zaczyna gwałtowanie spadać. W pasmie 2500-3000 nm przepuszczalność dla podczerwieni nie przekracza 20%. Gdyby założyć, że tak samo jest w pasmie 8000 nm, to po przemnożeniu we 0.9 typowego dla czarnej farby przez przepuszczalność IR 0.2 otrzymamy we=0.18. Ale przypadek z nagrzewaniem kolektora od transmisji IR przez atmosferę pokazuje, że przepuszczalnośc dla pasma ok. 10000 nm nie może być niższa od 0.3: 300 W/m2 z atmosfery * 0.3 to mniej niż wyżej obliczone 100 W/m2. Gdyby przyjąć, że w pasmie 8-10 mikronów jest na poziomie ok. 0.4 i że atmosfera emitowała 300 W/m2 to do kolektora "wpadło" 300*0.4=120 W/m2 podczerwieni. Gdyby absorber miał we np. 0.8 to pochłonie 120*0.8=96 W/m2 podczerwieni (w tym samym pasmie emisja zawsze jest równa absorpcji). Reszta czyli 24 W/m2 będzie odbita i trafi na poliwęglan który zatrzyma 60% więc na zewnątrz ucieknie 24*0.4=9.6 W/m2. I to by się z grubsza zgadzało, w sumie wewnątrz zostanie ok. 100 W/m2. Z kolei przy takich parametrach, czyli przepuszczalność IR 0.4 dla PC i we=0.8 dla absorbera emisja podczerwieni kolektora wyniesie 0.4*0.8=0.32 - za dużo w stosunku do wcześniejszych obliczeń, ale... Poliwęglan może mieć inne parametry (np. przepuszczalność 50 lub 60%, dużo zależy od różnych dodatków) i dochodzi jeszcze pochłanianie IR przez parę wodną wewnątrz kolektora. Niedawno uległ on rozszczelnieniu, więc to może być znaczący udział.

    Jeszcze link do plexy, jest ciekawszy niż dla poliwęglanu:

    http://www.twi-global.com/EasysiteWeb/getreso...xd?AssetID=13578&type=full&servicetype=Inline

    Przypadkowo trafiłem na "wynalazek" o nazwie TPX, niemal idealna charakterystyka, powyżej 0.8 dla pasma widzialnego i prawie zero dla pasma emitowanego przez kolektor:

    http://www.janis.com/Libraries/Window_Transmi...PX_NIR_MIR_Region_TransmissionCurve.sflb.ashx

    http://www.janis.com/products/accessoriesandancillaryequipment/WindowTransmissionCurves.aspx
  • #107
    gaz4
    Level 33  
    Podczas dyskusji w temacie o budowie kolektora za 1500 zł padł pomysł pomiaru współczynników przewodzenia ciepła i emisji w podczerwieni przy pomocy wychładzania kolektora. Taki kolektor będzie tracił energię zgodnie ze wzorem:

    Q=Qe+Qu

    Gdzie Q to strata ciepła kolektora
    Qe - straty ciepła na emisji podczerwieni
    Qu - straty na przewodzeniu ciepła

    Rozwinięcie tego wzoru wygląda następująco:

    Q=((Pe*we)+(U*DT))*t

    we - wsp. emisji kolektora
    U - wsp. przewodzenia ciepła kolektora
    DT - różnica temp. kolektor-otoczenie
    Pe - emisja w podczerwieni dla temp. kolektora
    t - czas (w sekundach) wychładzania się kolektora.

    Ponieważ ciepło utracone przez kolektor można obliczyć przy pomocy ciepła właściwego użytych materiałów i U też można obliczyć współczynnik emisji wynosi:

    Qe=Q-Qu
    Pe*we*t=Q-(U*DT*t)
    we=Q-(U*DT*t)/(Pe*t)

    Ponieważ Q=P*t można uprościć obliczenia kosztem błedu wynikającego z uśrednienia traconej mocy:

    we=(P*t)-(U*DT*t)/(Pe*t)
    we=t*(P-(U*DT)/(Pe*t)
    we=P-(U*DT)/Pe

    Jednak problem z obliczeniami na bazie ciepła właściewego czy U w oparciu o dane producenta jest taki, że w grę wchodzi cała masa błędów (np. zaokrąglania) dlatego można użyć metody porównawczej. Wykonujemy dwa pomiary:

    Q1=Qe1+Qu1
    Q2=Qe2+Qu2

    Jeżeli za każdym razem klektor ochłodzi się o tę samą temperaturę (np. z 30 stopni do 20 stopni oraz w drugim pomiarze z 50 stopni do 40 stopni) Q1=Q2 czyli:

    Qe1+Qu1=Qe2+Qu2
    Qe1-Qe2=Qu2-Qu1
    (we*Pe1*t1)-(we*Pe2*t2)=(U*DT2*t2)-(U*DT1*t1)
    we((Pe1*t1)-(Pe2*t2))=U((DT2*t2)-(DT1*t1))


    Uzyska się wzory do obliczenia paramertów kolektora:

    we=U((DT2*t2)-(DT1*t1))/((Pe1*t1)-(Pe2*t2))
    U=we((Pe1*t1)-(Pe2*t2))/((DT2*t2)-(DT1*t1))

    Obliczenia nieco skomplikowane i na dodatek trzeba znać dokładne U albo we. Tę wadę można wyeliminować kontrolując proces wychładzania w taki sposób aby różnica temperatur otoczenie - kolektor DT w obu pomiarach była stała. Wtedy straty na przewodzeniu ciepła w obu pomiarach będą zbliżone do siebie więc ew. błędy w obliczaniu U wyzerują się.


    Tekst piszę "na gorąco" i w rozumowaniu lub przekształceniach mogą być błędy. Gdyby ktoś je zauważył proszę o ich wskazanie.
  • #108
    Sstalone
    Level 30  
    Witam,

    Pierwsza uwaga do ostatniego postu. Trudno się czyta tekst, jak brak wyjaśnienia symboli używanych.

    Pomiar strat na podstawie ciepła właściwego materiałów. Co tu wliczamy? Absorber, ciecz robocza w kolektorze, obudowa, ocieplenie, ...?

    Sam przeprowadziłem wczoraj eksperyment. W warunkach eksploatacyjnych nigdy nie mamy kontroli nad różnicą temperatur. Dalej, najtrudniej to uzyskać gdy DT jest mała, ponieważ czas eksperymentu się znacznie wydłuża. Teoretycznie, jest tez inny wariant, że prowadzimy eksperyment przy DT=0, wtedy uzyskujemy straty na podczerwieni, oraz DT=1, od uzyskanych strat na DT1 odejmujemy straty na DT0, i określonym błędem też dochodzimy do potrzebnych wartości. W praktyce jest to nie wykonalne, ponieważ eksperyment musiałby trwać bardzo długo.

    A teraz podaje dane z mojego eksperymentu. Oszacowałem straty na całej instalacji. I co z nich można wyliczyć?

    I pomiar:

    Straty ciepła: temperatura 113 l wody spadła o 1 st. C przy średniej różnicy temperatur kolektor-otoczenie 11,04 st. C w czasie 4029 s przy powierzchni czynnej kolektora 3,2 m kw.


    II pomiar:

    Straty ciepła: temperatura 113 l wody spadła o 1 st. C przy średniej różnicy temperatur kolektor-otoczenie 10,44 st. C w czasie 4283 s przy powierzchni czynnej kolektora 3,2 m kw.

    Pozdrawiam
  • #109
    gaz4
    Level 33  
    Witam

    Jeżeli używa się pierwszego wzoru na straty ciepła należy ustalić pojemność cieplną kolektora aby później obliczyć taconą energię. Właściewie należałoby uwzględnić wszystkie elementy ale dla grzejnikowca o dużej masie moim zdaniem można pominąć ramę i szybę bo ich wpływ będzie niewielki. Jeżeli np. grzejnik z Al waży 1.5 kg i ciepło własciwe Al wynosi 900 J/kg*K to mamy 1350 J/K. Podobnie z wodą, jeżeli jest jej np. 5 kg to po przemnożeniu przez c.w. wynoszące 4180 J/kg*K mamy 20900 J/K. Po dodaniu 1350 razem mamy 22250 J/K. Oznacza to, że tyle własnie energii tracimy gdy temperatura kolektora spadnie o 1 stopnień.

    Uwagi nt. DT bardzo ciekawe, gdyby kolektor miał małą pojemność cieplną eksperyment z DT=0 byłby wykonalny chociaż niezwykle trudny, a dane obarczone dużym błędem pomiarowym. W miare wychładzania kolektor "łapałby" ciepło z otoczenia, a dodatkowo także podczerwień emitowana przez atmosferę. Drugi też należałoby przeprowadzić z DT=0 ale w innej temperaturze kolektora bo straty na podczerwieni zależą od temperatury bezwzględnej, a nie DT. W warunkach amatorskich raczej niewykonalne, łatwiej zamknąć kolektor w jakimś pomieszczeniu i pilnować jego nagrzania/wychłodzenia by DT w dwu pomiarach było zbliżone. A najlepiej wykonać eksperymenty z ekstremalnie rózniącymi się temperaturami kolektora, przy czym nie trzeba napełniać go 2x. Wystarczy raz i po pierwszym odczycie poczekać aż wychłodzi się bardziej (np. o 10 stopni) i zrobić drugi pomiar.

    W danych nt. eksperymentu zabrakło ważnej informacji o temperaturze kolektora. Bez niej nie da się w zasadzie nic ustalić bo nie można obliczyć Pe.

    Pe=(T/64.5)^4 [T w kelwinach, wynik w W/m2]

    Im większa różnica między temperaturą kolektora w pierwszym i drugim eksperymencie tym lepiej. Brakuje jeszcze U ale wiedząc jak wygląda izolacja termiczna da się ją całkiem dokładnie oszczacować. Podaj mi z czego jest wykonana i jaką ma grubość oraz jaka była temp. kolektora, a będzie można pokusić sie o obliczenie U i nastepnie współczynnika emisji. Jeżeli w obu eksperymentach temp. kolektora była taka sama lub różniła się nieznacznie trzeba zrobić jeszcze jeden z zimniejszym lub cieplejszym kolektorem. A jak obliczy się jeszcze pojemność cieplną kolektora na bazie ciepła właściwego jak podałem wyżej będzie można zweryfikować obliczenia przy pomocy pierwszego wzoru.

    Na razie nie do końca jestem pewien poprawności w/w wzorów i metodologii, warto ją najpierw zweryfikować praktycznie. Jako jej pomyslodawca chyba się na to zgadzasz i podlinkujemy dalej gdy przejdzie "chrzest bojowy" ;)
  • #110
    Sstalone
    Level 30  
    Witam,

    Jeżeli chodzi o pojemność cieplną absorbera bez cieczy roboczej w moim kolektorze oszacowaną na podstawie ciepła właściwego, to wyszło mi ~ 3600J/K * m kw., które w swoim modelu matematycznym wykorzystałem do oszacowania tempa ochładzania kolektora. Ja mam układ drainback, dlatego pominięcie innych składowych wydaje mi się nie prowadzi do rozbieżności pomiędzy rzeczywistym czasem wychładzania kolektora. Dokładne ustalenie pojemności cieczy może być problemem, bo nie zamierzałem pisać specyfikacji dla swojej instalacji. :D

    Mój pomysł na oszacowanie strat polega na wykorzystaniu danych eksperymentalnych i weryfikowaniu danymi teoretycznymi. Najtrudniejszą sprawą jest prowadzenie wychładzania przy niewielkim DT, bo jak widzimy w moim przypadku wychłodzenie ponad 100 l wody o jeden stopień przy DT>10 zajęło więcej niż godzinę. W mnie najważniejsze są obserwacje przy jak najmniejszym DT oraz niskiej temperaturze absorbera T, dla wykreślenia krzywej łącznych strat W/m kw. w zależności od DT. Niskie temperatury można osiągnąć w okresie zimowym. :D Jeżeli kolejne eksperymenty będziemy robić w wyższych temperaturach, uzyskamy wyższe łączne straty cieplne w W/m kw.. Po odjęciu obu wyników uzyskamy różnicę wynikającą z promieniowania podczerwonego. Można by się tu zabawić w liczenie ciągów. Część producentów kolektorów w swoich danych nie podaje strat cieplnych od T, ale straty nieliniowe od DT.

    gaz4 wrote:

    W danych nt. eksperymentu zabrakło ważnej informacji o temperaturze kolektora. Bez niej nie da się w zasadzie nic ustalić bo nie można obliczyć Pe.

    Pe=(T/64.5)^4 [T w kelwinach, wynik w W/m2]

    Im większa różnica między temperaturą kolektora w pierwszym i drugim eksperymencie tym lepiej. Brakuje jeszcze U ale wiedząc jak wygląda izolacja termiczna da się ją całkiem dokładnie oszczacować. Podaj mi z czego jest wykonana i jaką ma grubość oraz jaka była temp. kolektora, a będzie można pokusić sie o obliczenie U i nastepnie współczynnika emisji. Jeżeli w obu eksperymentach temp. kolektora była taka sama lub różniła się nieznacznie trzeba zrobić jeszcze jeden z zimniejszym lub cieplejszym kolektorem. A jak obliczy się jeszcze pojemność cieplną kolektora na bazie ciepła właściwego jak podałem wyżej będzie można zweryfikować obliczenia przy pomocy pierwszego wzoru.


    Średnia temperatura kolektora: I pomiar = 17,04 st. C; II pomiar = 16,00 st. C.
    Współczynnik przewodzenia wyliczony na podstawie normatywów wyszedł mi 7,02 W/mkw.*K przy przyjętych dla szyby 6 W/mkw.*K i 0,04 W/mkw.*K dla wełny mineralnej 5 cm oraz reszta na obudowę, bez uwzględnienia przestrzeni powietrznej pod szybą.

    Kolego gaz4, a czy z podanych wcześniej przeze mnie danych nie da się wyliczyć łącznych strat cieplnych W/K w przeliczeniu na 1 m kw. pow. czynnej kolektorów? Nie wiem, czy nie popełniam błędu ale wychodzą mi znacznie niższe niż współczynnik wyliczony na podstawie normatywów. Nie podawałem tych wyliczeń, bo wolę żeby ktoś to zrobił niezależnie.

    Pozdrawiam
  • #111
    gaz4
    Level 33  
    Nie wiem czy dobrze zrozumiałem ale chyba popełniasz błędy w metodologii. Podczas schładzania kolektora po jego nagrzaniu należy odciąć przepływ wody, a do obliczeń użyć pojemności tej wody która pozostała w kolektorze. Obliczoną pojemność cieplną w/w wody dodać do pojemności cieplnej samego kolektora i przeliczyć na 1m2. W tej metodzie nia ma znaczenia pojemność pozostałych części układu - analizujemy kolektor (głównie absorber) i nie ma sensu angażowanie w ten proces reszty. W przypadku dwu pomiarów gdzie schładza sie o tę samą temperaturę utrzymywanie małej DT nie ma sensu, ważniejsza jest jej w miare stała wartość. Przyjmijmy, że straty ciepła na przewodzeniu przy małej DT wynoszą Qu1=Qu2=1 W/K*m2, a przy dużej DT Qu1=Qu2=10 W/K*m2. Gdy podstawi się je do wzoru Qe1-Qe2=Qu2-Qu1 to w obu wypadkach po prawej stronie równania mamy 0 (1-1 oraz 10-10). A to oznacza, że ew. błędy w obliczeniu U też sie wyzerują czyli współczynnik emisji będzie obliczony z dużą dokładnością. Z drugiej strony jeżeli różnica między Qe1 i Qe2 będzie niewielka to nawet błędy zaokraglania obliczeń mocno wypaczą wyniki. Właśnie dlatego postuluję takie postępowanie aby DT w dwu pomiarach było (prawie) takie samo ale temp. bezwzględne kolektorów znacznie się różniły. Jutro wieczorem w/g prognozy u mnie nie będzie mocno wiało więc sprobuję zrobić jedno wychładzanie kolektora by zweryfikować we oraz U jakie wczesniej obliczyłem. Ponieważ ma być zimno postaram sie utrzymać DT na poziomie 10-20 stopni (temp. kolektora 20-30 stopni) by gdy tylko sie ociepli powtórzyć próbę przy tej samej DT i wyższej kolektora.

    Jeżeli chodzi o obliczenia to niestety była za mała rozpiętość temp. i nic pewnego się nie wyliczy. Można co prawda bazowac na pierwszym wzorze ale do tego potrzebne jest dokładne obliczenie pojemności cieplnej włącznie z wodą. Dziwne wyniki jakie otrzymałeś prawdopodobnie pochodzą z błednej metodologii czyli nieuwzględnienia ciepła właściwego kolektora lub podobnych. Powtórz wychładzanie i pomiary po nagrzaniu kolektora tak mocno jak się da (należy poczekać na ustabilizowanie temp.) i odcięciu przepływu. Później gdy się mocno wychłodzi kolejny pomiar i wtedy powinno być dobrze. O ile nie popełniłem gdzies błedu w zalożeniach ale im dlużej myślę nad tą metodą tym większą mam pewność, że jest poprawna. Dane obecnie podawane przez producentów IMHO slabo przekładają się na praktykę i są raczej "trickiem marketingowym". Fizyka to fizyka, coś co promieniuje w podczerwieni nie patrzy na DT, z kolei straty konwekcyjne nie zależą od temp. bezwzględnej lecz od DT. Wrzucenie obu do jednego worka nie ma sensu, bo kolektor (zwłaszcza amatorski o dużym we) zupełnie inaczej pracuje w 40 stopniach i otoczeniu 0, a inaczej w 70 stopniach i otoczeniu 30. DT takie same ale straty bardzo, bardzo różne.
  • #112
    Sstalone
    Level 30  
    Witam,

    kolego gaz4, masz rację z T do czwartej potęgi, ale wydaje mi się że niektórzy producenci w to się nie bawią, tylko na podstawie wyników eksperymentalnych podają współczynnik przewodzenia prostoliniowy i krzywoliniowy. Ponadto, tak naprawdę kolektor może pracować od temperatury 10 st. C, gdy weźmie się pod uwagę że ciecz robocza ma oddać ciepło wodzie. Obliczanie współczynników w niższym zakresie mija się z celem porównań. Oczywiście mam zamiar wykonać ponowne pomiary dla wyższych temperatur. Czekam na bezchmurne niebo. Wtedy można będzie powiedzieć czy popełniłem jakieś błędy metodologiczne. Uzyskane wyniki są racjonalne, ale bardzo korzystne w stosunku do wyliczeń normatywnych.
    Sam eksperyment trwał 5 godzin, aby zagrzać kolektor, wyrównać temperaturę wody ze zbiornika drenażowego z wodą bojlera, itp. Mam zbudowany model matematyczny uzysków z kolektora, na razie na podstawie wskaźników liniowych, który na podstawie pomiarów nasłonecznienia w stosunku do temperatury stagnacji daje odchylenia in plus około 3-4 stopnie w stosunku do rzeczywistości. Dlatego pomysł z określeniem współczynników nieliniowych w czym mają pomóc te pomiary. Chłodzenie także Tobie może pomóc w obliczeniach.

    Pozdrawiam

    Dodano po 29 [minuty]:

    gaz4 wrote:
    Nie wiem czy dobrze zrozumiałem ale chyba popełniasz błędy w metodologii. Podczas schładzania kolektora po jego nagrzaniu należy odciąć przepływ wody, a do obliczeń użyć pojemności tej wody która pozostała w kolektorze.


    Można to zastosować, ale nie w układzie drainback. Ponadto, trzeba dysponować współczynnikiem przewodzenia, a jak go ustalić? Ja natomiast ustalę straty cieplne całego układu w przeliczeniu na powierzchnię czynną kolektorów, współczynniki powinny być gorsze niż dotyczy to strat samego kolektora. Wtedy nie muszę dysponować U ustalanym normatywnie.
  • #113
    gaz4
    Level 33  
    Jeżeli dobrze rozumiem w układzie drainback nie ma żadnej możliwości pozostawienia wody w kolektorze bo i tak sama z niego ucieknie? Jeżeli tak, to trochę komplikuje sprawę bo ustalenie pojemności cieplnej kolektora jest utrudnione. Jedyny sposób jaki mi przychodzi do głowy to po prostu nagrzanie kolektora, spuszczenie wody i następnie zmierzenie czasu wychładzania pustego kolektora. Do obliczeń należałoby wtedy użyć pojemności cieplnej samego absorbera czyli 3600 J/K*m2. Mierzenie całości komplikuje sprawę bo błędy się nawarstwiają, im mniej czynników ma wpływ na pomiar tym lepiej. O wiele lepiej wykonać dwa pomiary z różnymi temp. absorbera, a obliczony współczynnik przewodzenia ciepła U wystarczy. Prędzej czy później zdaży sie sytuacja gdy w dwu róznych temp. absorbera DT będzie identyczna i ew. błędy w obliczeniu wsp. przewodzenia się wyzerują.

    Osobiście jestem mocno sceptyczny wobec jednego współczynnika strat. Nawet dwa podawane obecnie dla kolektorów zamiast używanych wczesniej U i współczynnika emisji e dają strasznie duże błędy w obliczeniu warunków pracy. W podanym wyżej eksperymencie miałeś temp. 17 stopni czyli emisja w poczerwieni wynosiła 400 W/m2. Wsp. emisji amatorskiego kolektora może wahać się między 0.2 a nawet 0.9 czyli straty wynioslyby od 80 do 360 W/m2. W temp. 70 stopni emisja wynosi 800 W/m2 czyli straty wzrastają dwukrotnie od 160 do 720 W/m2. Dla 40 stopni emisja wynosi 545 W/m2, a dla 50-ciu 617 W/m2. Kolektor z U=7 W/K*m2 pracując z różnicą temperatur DT=10 traci 70W, DT=20 140 W, a DT=50 350 W. Czyli przeciętna "garażowa" konstrukcja we=0.5 pracująca z temp. absorbera 40 stopni i otoczeniu 20 stopni traci 272 W/m2 na podczerwieni i 140 W/m2 na konwekcji. Gdy rozgrzeje się do 50-ciu stopni będzie traciła odpowiednio 308 W/m2 i 210 W/m2. Ale gdy kolektor będzie pracował w temp. 40 stopni, a otoczenie -10 stopni to straty wyniosą odpowiednio 272 W/m2 i 350 W/m2. Z tego co pamiętam używając wsp. z PN straty nieliniowe dla tej samej temp. absorbera będą różne przy różnych DT co nie ma sensu z punktu widzenia fizyki. A te są obliczone dla kolektorów we=0.1 lub mniej gdzie udział emisji podczerwieni w stratach kolektora płaskiego jest bardzo mały.

    Przypomniałem sobie tekst na blogu solarisa gdzie podał wzór i przykład obliczeń na bazie obecnych norm. Nie widzę tam temperatury bezwzględnej, wyłacznie DT co jak napisałem wyżej nie ma sensu bo straty na IR nie zależą od DT, nawet podniesionej do kwadratu:

    http://solaris18.blogspot.com/2011/06/jak-wybrac-kolektory.html

    A'propos obliczeń - szybko licząc wyszły mi straty na poziomie 37 W/m2 co jest kompletnie bez sensu bo przy 11 stopniach sama konwekcja daje ok 70 W/m2. Do tego dochodzi min. drugie tyle z podczerwieni, więc nawet w najlepszym wypadku wynik powinien przekraczać 100 W/m2. IMHO główną przyczyną jest źle oszacowana pojemność cieplna. Dlatego stawiam na dwa pomiary w róznych temp. gdzie nie ma ona żadnego wpływu na wynik. Jeszcze jedno mi się przypomniało. Jeżeli kolektor jest zamontowany na zewnątrz to wychładzanie należy przeprowadzić po zachodzie Słońca oraz w miarę suchej pogodzie. Gdy jest duża wilgotność powietrza do kolektora może docierać spore promieniowanie z atmosfery. Teraz jest zimno i nie powinno przekraczać 100 W/m2 ale i tak może dojść do 50 W/m2 + drugie tyle gdy na dworze jest widno i wyniki będa mocno zafałszowane.
  • #114
    Sstalone
    Level 30  
    Witam,

    No jest taka możliwość, gdy w trakcie pompowania zamkniemy zawór za pompą, wtedy woda pozostanie w kolektorze, z tym jednak że niewielka część wody może po drugiej stronie zostać wyssana poprzez spadający słup do naczynia drenażowego. Myślę, że w moim przypadku przy połączeniu równoległym dwóch kolektorów w trakcie ochładzania będzie następować cyrkulacja wody, a tym samym różne temperatury kolektora na dole i górze, i trzeba by wtedy mieć termometr na dole kolektora. :D Ochładzanie pustego kolektora wymagałoby dysponowaniem innym termometrem z ciągłym wyświetlaczem, gdyż czasy zmiany temperatury są bardzo małe.

    Kolego gaz4, czy masz może dostęp do Polskich Norm, jak są ustalane współczynniki dla kolektorów fabrycznych, jeżeli tak mógłbyś mi przesłać na PW?
    Co do jednego współczynnika, to wymaga przemyśleń z mojej strony?

    Nurtuje mnie pytanie, czy moje U wynosi 7W/m2*K, czy jest znacznie mniejsze, z powodu oporu cieplnego powietrza? O tym współczynniku decyduje głównie szyba. Czym mój kolektor różni się od fabrycznego pod tym względem... Raczej obstawiam na mniejsze różnice, a większe na niekorzyść emisyjności.

    A'propos obliczeń - "kompletnie bez sensu" - to raczej mój błąd. Z pobieżnej weryfikacji na podstawie pomiaru na podstawie przepływu wynoszą mi łączne straty 22W/m2*s*K(DT11). Ale to musi być zweryfikowane ... Kompletnie nie przydatne okazuje się mierzenie strat podczas chłodzenia na podstawie temperatury zbiornika... Musiałbym mieć pompę mieszającą wodę w bojlerze. Na razie pogoda nie sprzyja pomiarom, choć może zaryzykuje w czasie deszczu, żeby zobaczyć jak to zmieni wyniki... :D

    Pozdrawiam
  • #115
    gaz4
    Level 33  
    Do PN odniósł się w tym temacie bachus1 w poście #49:

    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=13551338#13551338

    Jak napisał e jest liczone tylko dla temp. absorbera 80 stopni co mocno fałszuje wyniki liczone dla innych temp. Naprawdę nie wiem po co wymyślono tak skomplikowaną metodę by uzyskać nieporownywalne wyniki? Zresztą nihil novi... w szkole na pracowni mierzyłem równie skomplikowaną metodą przy pomocy zawiłych obliczeń ścieralność. Sama maszyna też ciekawa, jakieś wyważanie próbek przy pomocy zanurzania w wodzie itp. "czary". Nie wiem po co to wszystko skoro nawet w PN napisano iż "wyniki dwu pomiarów są nieporownywalne". Instruktor pokazał metodę uproszczoną - bierze sie papier ścierny i trze probkę, jak schodzi tzn, że jest podatna na ścieranie :) W warunkach amatorskich IMHO najlepiej jest stabelaryzować straty na podczerwieni (niestety najpierw nalezy zmierzyć współczynnik emisji) w zależności od temp. absorbera, a następnie przy pomocy U oraz DT obliczyć straty na konwekcji. Metoda b. prosta w użyciu i dająca dokładne wyniki dla każdej temp. absorbera i DT.

    Wracając do pomiarów, z tego co widzę będzie bardzo ciężko bo w grę wchodzi cała masa różnych czynników ktore cieżko oszacować. U na poziomie 7 W/K*m2 traktowałbym raczej jako max. Z własnego doświadczenia wiem, że obliczone jest trochę wyższe od zmierzonego bo mamy wspomnianą warstwę powietrza między absorberem i szybą. Jeżeli kolektor nie ma mostków cieplnych to U pewnie wynosi między 5-6 W/K*m2, jak są mostki może być blisko 7. Próbując zmierzyć parametry swojego kolektora zauważyłem, że stosując różne metody uzyskuje się różne wyniki, ale pewne wartości pojawiają sie częściej niż inne. I te są najbliżej prawdziwych, u mnie było U poniżej 5 W/K*m2, we=0.2 i wa (razem ze stratami na poliwęglanie) ok. 0.7. Gdy podstawiam w/w do różnych pomiarów w celu weryfikacji błąd jest b. mały. Nie zamierzam modyfikowac kolektora bo i tak jest dobry, ale gdyby któreś z w/w było zbyt słabe, a miałbym za mało ciepłej wody to obliczone parametry bardzo pomogłyby w jego udoskonaleniu.

    Ponieważ pomiary na bazie wychładzania są tym wypadku utrudnione i obarczone sporym błędem proponuję na początek weryfikację przy pomocy temp. stagnacji Najlepiej wykonać min. dwa pomiary przy pogodnym niebie - raz gdy na zewnątrz jest zimno, i drugi gdy jest ciepło. Wtedy poza obliczeniem we można zweryfikować także U oraz wa czyli współczynnik absorbcji (przemnożony przez przenikanie szyby, bo w pracującym kolektorze inaczej sie nie da). Ew. wychładzanie może zostać użyte do weryfikacji wcześniej pozyskanych współczynników, tym bardziej że U zostanie lepiej oszacowane.
  • #116
    Sstalone
    Level 30  
    Witam,

    w załączniku podaje jak to może wyglądać przy To=10 st. C. To tylko na razie przypuszczenie. :D Kolego gaz4, podaj dane, a narysuje krzywą sprawności Twojego kolektora.

    Przeciwności są po to aby je pokonywać. Ja mam miernik nasłonecznienia, więc krzywą mogę próbować również określić w sposób eksperymentalny... :D

    Pozdrawiam
  • #117
    gaz4
    Level 33  
    Jak masz miernik nasłonecznienia to jesteśmy w domu - przynajmniej jeden parametr da się ustalić z b. duża dokładnością. A skoro tak, to reszta będzie z górki - oszacować U oraz współczynnik absorpcji (z przenikaniem) i przy pomocy stagnacji zmierzyć we i następnie kilka innych pomiarów w celu weryfikacji. Wzory podałem w poście #104, tu dot. emisji mierzonej w stagnacji.

    we=((Ps*wa)-(U*DT))/Pe

    Chetnie zobaczę jak wygląda krzywa sprawności kolektora. Najprawdopodobniej moje dane wyglądają tak:

    Współczynnik emisji = 0.2
    U = 4 W/K*m2
    współczynnik absorpcji * przenikanie (czyli coś a'la sprawnośc optyczna kolektora) = 0.65
    DT bojler - kolektor około 15 stopni (mam ustawione 10 stopni ale z powodu złego odbierania ciepła z absorbera notorycznie pracuje z DT>15).
  • #118
    Sstalone
    Level 30  
    Witam,

    gaz4 wrote:
    współczynnik absorpcji * przenikanie (czyli coś a'la sprawnośc optyczna kolektora) = 0.65
    DT bojler - kolektor około 15 stopni (mam ustawione 10 stopni ale z powodu złego odbierania ciepła z absorbera notorycznie pracuje z DT>15).


    Mam to w modelu rozdzielone:
    Współczynnik absorpcji=0,8 czy 0,9?
    Współczynnik przepuszczalności = 0,8?

    Różnicę Tk-To zobaczysz na wykresie, podaj temperaturę otoczenia jaką chcesz?

    Pozdrawiam
  • Helpful post
    #120
    Sstalone
    Level 30  
    Wykresy przy dwu poziomach nasłonecznienia.

    gaz4 wrote:
    Wsp. przepuszczalności 0.8, absorpcji też można przyjąć 0.8. Temp. otoczenia 20 stopni.