Koeficijent korisnog delovanja ili Koeficijent korisnog delovanja ili stepen iskorišćenja ravnog stepen iskorišćenja ravnog

solarnog kolektorasolarnog kolektora

Djordjevic Nevena 45/2004

Najvažnije je da solarni kolektor ima što moguće veži koeficijent apsorpcije za kratkotalasno Sunčevo zračenje, a što je moguće manji koeficijent emisije veće talasne dužine u području od 2 do 15. Važno je da i koeficijent prolaza svetlosnih zraka kroz providni solarni kolektor bude što veći.

Stepen iskorišćenja ravnog solarnog kolektora može se prikazati relacijom:

s

k

Q

Q

je korisna snaga ravnog solarnog kolektora

sQ

kQ

je snaga Sunčevog zračenja

Korisna snaga kolektora jednaka je razlici primljene snage i gubitka sp QQ gQ

gsk QQQ

321 QQQQg

Ako se pojedini od glavnih gubitaka označe sa

onda se može napisati:

je zračenje toplote providnog prednjeg pokrivača u okolini

je konvektivno odavanje toplote providnog pokrivača

je gubitak usled toplotne provodljivosti

321 ,, QQQ

1Q

3Q

2Q

Kada se pojedini gubici izraze približno pomoću razlike temperature u solarnom kolektoru i temperature okoline, onda se dobija:

gde je:

koeficijent zračenja toplote prednjeg pokrivača u okolinu

koeficijent konvektivnog odavanja toplote prednjeg pokrivača

koeficijent gubitka usled toplotne provodljivosti

s

321 QQQQg tktktt cscs =

os ttt

c

k

Ako se koeficijent ukupnih gubitaka toplote označi sa onda se za gubitak dobija:

Zamenom vrednosti dobije se da je stepen iskorišćenja ravnog solarnog kolektora:

tj.

uk

tkQ ug

s

us

Q

tkQ

su Q

tk

Kada se smatra kao f-ja promenljive onda ova f-ja predstavlja pravu liniju čiji je odsečak na ordinati a uglovi koeficijent .Prenošenjem vrednosti na apscisnu osu, a odgovarajuće vrednosti na ordinatnu osu, za dobija se snop pravih sa zajedničkom tačkom A.

sQ

t

uk

sQ

t

5,4,3uk

t(K)

t/Qs(m^2KW^-1)

(%)

Qs=800Wm^-2

kn=5 kn=4kn=3

Korisno je odrediti i koeficijent korisnog delovanja ravnih solarnih vodnih kolektora različitih prednjih providnih pokrivača u zavisnosti od temperature solarnog kolektora i okoline. U tom slučaju se na apscisnu osu nanosi temperaturska razlika, a na ordinatnu osu koeficijent korisnog delovanja u procentima.

Qs=800Wm^-2

(%)

t/Qs(m^2KW^-1)

t(K)

Prava 1 dijagrama daje koeficijent korisnog delovanja u zavisnosti od razlike temperature,odnosno, količnika za ravni vodni solarni kolektor sa jednim staklom i apsorberom sa običnom crnom bojom. Prava 2 daje isto za kolektor sa jednim stakolom i selektivnom bojom.

Prava 3 sa dva stakla i običnom bojom. Prava 4 za solarni vodni kolektor sa dva stakla i selktivnom bojom.

Zapaža se da jednostavniji ravni solarni vodni

kolektori imaju dosta veliki pad koeficijenta korisnog delovanja, odnosno stepen iskorišćenja.

sQ

t

Koeficijent korisnog delovanja solarnog kolektora Koeficijent korisnog delovanja solarnog kolektora u zavisnosti od intenziteta sunčevog zračenjau zavisnosti od intenziteta sunčevog zračenja

Razmatranje će se izvršiti za razliku temperature 60K između apsorbera i okoline. U tom cilju na apscisu prenosi se intenzitet Sučevog zračenja a na ordinatnu osu odgovarajuće vrednosti koeficijenta korisnog delovanja solarnog kolektora u procentima sa jednim(1) i dva(2) obična stakla, kao i sa jednim selektivnim(3) i dva selektivna stakla(4).

Iz dijagrama se vidi da je koeficijent korisnog delovanja solarnog kolektora utoliko manji, ukoliko je manji intenzitet Sunčevog zračenja.

t=60K

(%)

Qs(Wm^-2)

Radni fluid veoma dobrih vodnih solarnih kolektora može da dostigne i više od 100 stepeni. U tom slučaju javljaju se problemi sigurnosti koji se rešavaju primenom ventila sigurnosti, termostatičkih osiguranja i td.

Koeficijent korisnog delovanja radnog vodnog solarnog kolektora može se povećati naročito korišćenjem dvostrukih staklenih pokrivača, evakuisanjem solarnih kolektora i selektivnih apsorbera.

Selektivni apsorberi imaju vrlo malo zračenje u oblasti većih talasnih dužina, a veliku apsorpciju u oblasti vidljive svetlosti. Ovo može da se postigne upotrebom interferentnog i poluprovodničkog filtera, specijalna obrada gornje površine apsorbera i td.