Calculation and Measurement Methods for the Performance of Solar Collectors. Models of Flat Plate Collectors, Transparent Insulation and Efficiency Factors

Abstract: Popular Abstract in Swedish Denna avhandling handlar om modeller för plana solfångare, transparent isolering och verkningsgradsfaktorer. En ekvation för energiutbytet från en glasad plan solfångare härleds genom att modellera verkningsgradsfaktorn, F´, som en summa av en konstant och en temperaturberoende del. Ett alternativt sätt att testa en plan solfångare, baserat på denna modell, föreslås. En komplett uppsättning algoritmer för att beräkna energiutbytet for en plan solfångare med plana filmer eller en bikakestruktur mellan täckskivan och absorbatorn presenteras. Algoritmer för att beräkna strålningsutbytet mellan de olika lagren eller skikten i en bikakestruktur ges. Formler för att beräkna den absorberade solinstrålningen i varje skikt ges också. Algoritmerna kan användas i ett beräkningsprogram för att bestämma energiutbytet, verkningsgraden och solfångarparametrar. Mätingar av värmekonduktivitet och värmegenomgångstal för glasningar, utförda med olika transparenta isoleringsmaterial, presenteras och jämförs med beräkningar. Mätningar av infallsvinkelberoende hemisfärisk solljustransmittans presenteras också. För en koncentrerande solfångare med en ojämn instrålning mot absorbatorn är verkningsgradsfaktorn för tillskottsdelen av energiutbytesekvationen, här benämnd den optiska verkningsgradsfaktorn, F´c, ej lika med F´ och är en funktion av instrålningsfördelningen på absorbatorn. Formler för att beräkna F´c(x) för läget x på en flänsabsorbator med konstant flänstjocklek härleds. Medelvärdet för den optiska verkningsgradsfaktorn, F´c,a, kan sedan beräknas från F´c(x) och fördelningen av den absorberade instrålningen. Formler för att beräkna temperaturfördelningen tvärs absorbatorn för fallet med ojämn belysning härleds också. En metod för noggranna mätningar av F´ presenteras och testas. Metoden använder noggranna temperaturmätningar tvärs absorbatorn, i värmebärarvätskan och i den omgivande luften, för värmeförluster utan instrålning. Två absorbatorer av olika typ testades. För laminärt flöde var de mätta F´-värdena något högre än de beräknade värdena för båda absorbatorerna, medan de mätta värdena var något lägre än de beräknade i övergångsområdet till turbulens.