Wichtige Kenndaten von Sonnenkollektoren

Die solarthermische Umwandlung ist naturgemah verlustbehaftet. Neben optischen Verlusten an der transparenten Kollektorabdeckung (in der Regel eine Glasscheibe die absorbiert und reflektiert) und Reflektionsverlusten am Absorber selbst (ps = 1 – a.) treten am Kollektor thermische Verluste auf. Es handelt sich hierbei um Konvektionsverluste im Zwischenraum zwischen Glasscheibe und Absorber, Transmissionsverlusten im Randbereich und uber die

Kollektorruckseite sowie Abstrahlungsverluste des Absorbers. Die thermischen Verluste kon – nen mit Hilfe eines umfassenden Warmeverlustkoeffizienten Utot in W/m2/K angeben werden. Die thermischen Energieverluste des Kollektors lassen sich somit mit Hilfe der Gleichung (3-6) berechnen:

Qv = Utot ■ ^koll ■ (^koll – 4J (3-6)

Wobei:

i3a Temperatur der Umgebung in °C

^kon’ Kollektorflache in m2

T^koll Temperatur des Absorbers wobei r^on = ($ + r? o)/2

und Temperatur am Eintritt und i3o am Austritt des Kollektors Die Kollektoreffizienz ^koll kann nach folgender Formel berechnet werden:

tfkoll =Ts -«a – Utot Ьkol‘ ~ba (3-7)

wobei:

aA Absorptionskoeffizient der Absorberbeschichtung

ts der Transmissionsgrad der transparenten Abdeckung

qS Strahlungsleistung auf die Kollektorflache in W/m2.

In das Produkt rs-aa, s, auch optischer Wirkungsgrad JJo genannt, flieben die optischen Eigen – schaften des Kollektors ein.

Auf dem Kollektorteststand wird die so genannte Kollektorkennlinie nkoll = f((^oll _ $a)/qs) ermittelt. Wegen der nichtlinearen Einflusse auf die Warmeverluste des Kollektors (Strah – lungsverluste sind proportional zu r%on 4) verlauft die Kennlinie degressiv. Sie wird mit der Formel in Gleichung (3-8) (Polynom 2. Ordnung) angenahert und die Koeffizienten k1 und k2 lassen sich damit ermitteln, wobei k1 in etwa mit Utot. ist. Aus der Kennlinie kann ferner auch По, der anfangliche in etwa Utot-Wert sowie die Stillstandstemperatur abgelesen werden. In Bild 3-6 sind Kollektorkennlinien mit den dazugehorigen Kennzahlen dargestellt.

Подпись: (3-8)

Подпись: nkoll -1І0 - k1 a) Vakuumrohrenkollektor Bild 3-5 Kollektorbauarten

#koll a k (^koll ~ ^a)2

k2

Подпись: b) Flachkollektorfeld

qS qS

VkoW

image076

Bild 3-6 Wirkungsgradkennlinien unterschiedlicher Kollektortypen bei Einstrahlung 800 W/m2 wobei folgende Kennwerte zugrunde liegen:

• Absorber ungedammt r/o = 0,95, kj – 15,00 W/Km2, k2 – 0,01 W/K2m2

• Nichtselektiver. Flachkollektor: т/о – 0,82, k1 – 5,00 W/Km2, k2 – 0,01 W/K2m2

• Heatpipe-Vakuumrohre: r/o – 0,80, k1 – 1,90 W/Km2, k2 – 0,001 W/K2m2

• CPC-Vakuumrohre: n0 – 0,65, k7 – 0,64 W/Km2, k2 – 0,008 W/K2m2

Updated: August 2, 2015 — 6:28 pm