radiaattoria käytettäessä aurinkokeräimenä

P

Puuha

Well-known member
voidaanko hyötysuhteen selvittämiseksi käyttää seuraavaa:

P_rad = σ*ε*(T_radiaattori^4 - T_huone^4) * A

Missä:
σ = Stefan-Boltzmannin vakio 5.67x10^-8 J/(s m2 K4)
ε = emissiviteetti (oletetaan vaikka 0.8 )
A = patterin naamapinta-ala (1 m2)

Konvektiolle voi laskea tehon:

P_konv = h * (T_radiaattori - T_huone) * 2A

Missä:
h = konvektiivinen lämmönsiirtokerroin (esim. 5 W/m2K)
2 A = radiaattorin etu ja takapinta (2 m2)

tuohan on oikeasti kuitenkin radiaattorin lämmönsiirto kykyyn perustuva laskenta mutta miten siitä voisi kikkailla tarkan kaavan taas lämmöntuotolle keräimenä? vai voisiko se edes olla mahdollista?
 
V

VesA

New member
Eiköhän noille ole tarjolla laskukaavoja erilaisin korjauskertoimin kun vähän surffaa. Radiaattoria ei kannattane laittaa taivasalle, joten lasin vaikutus pitää myös ottaa huomioon..
 
P

Puuha

Well-known member
jep, tuolla on kaavat mutta sitten pitäisi kuitenkin saada selville patterielementin hyötysuhde jotta saadaan tarkempia laskelmia. vai käytetäänkö suoraan raudan lämmönsiirtokapasiteettia laskuissa hyväksi?
 
V

VesA

New member
Puuha sanoi:
jep, tuolla on kaavat mutta sitten pitäisi kuitenkin saada selville patterielementin hyötysuhde jotta saadaan tarkempia laskelmia. vai käytetäänkö suoraan raudan lämmönsiirtokapasiteettia laskuissa hyväksi?
Klikkaa laajentaaksesi...

Ei  sillä patterielementillä oikein ole erillistä hyötysuhdetta, jota voisi jossain käyttää, häkkyrän hyötysuhde riippuu jyrkästi lämpötilasta, mutta jyrkkyys riippuu rakenteista.

Energiaa siis karkaa eri tavoin takaisin ulos sitä enemmän, mitä kuumempana kennoa pidetään, vaikka päällä olisi tavallinen lasi joka pysäyttää pitkäaaltoisen lämpösäteilyn. Lisäksi on jonkinlainen vakio-osuus joka riippuu siitä paljonko säteilyä pääsee lasin läpi ja paljonko heijastuu patterin pinnasta.
 
P

Puuha

Well-known member
Toki on mahdollista laskea hyötysuhde. Materiaalien lämmönsiirtokyvyt on yleisesti tiedossa mutta suurempi ongelma on kaavassa sekä keskelmien määrässä jotka pitää suorittaa jokaiselle lämpötilalle erikseen ja tehdä näistä sitten diagrammit vastailun helpottamiseksi.

näin toimiessa lienee esille nostamastani kaavasta hyötyä?

voidaanhan tuulivoimaloiden kohdalla myös laskea hyötysuhde tietylle tuulennopeudelle joten miksi ei myös keräimille?

vaikka kyse onkin ns. Ilmasesta energiasta niin mielestäni jo suunnittelu vaiheessa tulisi saada selville muutaman prosentin tarkkuudella hyötysuhde. Samalla voi vertailla eri materiaaleja hyötysuhteen parantamiseksi. Ilmasta ei saisi tuhlata kuitenkaan syyttä suotta.

edit: nykyään saa vakuumipumppuja n. 100 euron hintaan joilla saadaan ihan kiitettävä tyhjiö aikaiseksi. mm ultimate myy sellaisia pumppuja joilla tyhjätään ilp:n järjestelmä. tällaisen käyttöä voisi harkita mikäli hyötysuhteen kasvu olisi merkittävä ja pumpun hinta tulisi parempana tuottona takaisin muutamassa vuodessa. mikrokatkaisimella voisi sitten automaagisesti antaa vakuumipumpun tarvittaessa pumpata tyhjiötä.

mites muuten teillä onkaan tuo rakenne onko radiaattorit tyhjiössä?
 
V

VesA

New member
Puuha sanoi:
Toki on mahdollista laskea hyötysuhde. Materiaalien lämmönsiirtokyvyt on yleisesti tiedossa mutta suurempi ongelma on kaavassa sekä keskelmien määrässä jotka pitää suorittaa jokaiselle lämpötilalle erikseen ja tehdä näistä sitten diagrammit vastailun helpottamiseksi.
Klikkaa laajentaaksesi...

katso nyt vaikka tuota... kalvot ovat ehkä vähän hassussa järjestyksessä.

www.physics.metu.edu.tr/~ecevit/projects/471projects/2004.../471-2004-1-FLAT-PLATE%20COLLECTORS-yasinG%FCneri.ppt

 
J

Jussi

Well-known member
Tossa on liikaa muuttujia minkään laskutoimituksen onnistumiseksi. Pitäisi tietää tarkalleen pinnan absoprtio- ja emissio-ominaisuudet
ja monta muuta muuttujaa. Peitelasin ominaisuudet ja lämmön vuoto keräimestä johtumalla ilmaa ja tukia pitkin, ym.

Tyhjiön teko tasokeräimeen on aika haasteellista, normilasi ainakin taitaa syöksyä sisään ennen kuin edes lähes tyhjiö on
saatu aikaan. Jos lasia taas paksunnetaan, niin siihen jäävä säteily lisii.
 
V

VesA

New member
Jussi sanoi:
Tyhjiön teko tasokeräimeen on aika haasteellista, normilasi ainakin taitaa syöksyä sisään ennen kuin edes lähes tyhjiö on
saatu aikaan. Jos lasia taas paksunnetaan, niin siihen jäävä säteily lisii.
Klikkaa laajentaaksesi...

Siksi ne tyhjiökeräimet ovat sellaisia putkiloita. 

Olen itse ajatellut kaupasta saatavia tyhjiöeristyselementtejä, Kiinassa niitäkin myydään. Niissä on sisällä jonkinverran täytettä (etteivät luhistu) josta haihtuu kaasuja. Ja niinpä tyhjiö huononee itsekseen. Niihin pitäisi siis värkätä huoltoventtiili.

Omassa koepaneelissani oli patterin tapainen lämmänvaihdin ja sen takana stryrokspalloja mustassa muovisäkissä. Huono ajatus. Edessä oli tavallisia kerrostalosta purettuja ikkunoita.
 
P

Puuha

Well-known member
niin kummoista tyhjiötä ei tarvita notta energian siirtyminen ilmassa vähenee huomattavasti. se vain että tässäkin pitäisi löytää ying yang alipaineen ja lasin paksuuden kanssa.

tuo edellinen linkki ei näköjään toimi. täytynee yritellä doomainin alta etsiä.
 
V

VesA

New member
Puuha sanoi:
niin kummoista tyhjiötä ei tarvita notta energian siirtyminen ilmassa vähenee huomattavasti. se vain että tässäkin pitäisi löytää ying yang alipaineen ja lasin paksuuden kanssa.

tuo edellinen linkki ei näköjään toimi. täytynee yritellä doomainin alta etsiä.
Klikkaa laajentaaksesi...

Ei ilma johda lämpöä kovinkaan hyvin. Ilma on todellisena eristeenä useimissa talojen lämpöeristeissä: se mitä kutsutaan eristeeksi pitääkin vaan ilman paikallaan.

Kannattaa muistaa, että ilmanpaine on vanhoissa yksiköissä siinä 1kg/cm2. Tyhjiö aiheuttaa jo aivan hirmuisen voiman neliömetrille (10000kg). Niinpä ilmaa ei voi kovin paljon harventaa, tai sitten systeemistä tulee kovin järeä.

Eli jos haluat estää häviöitä, estä konvektio. Konvektiota voi koittaa estää erilaisilla rakenteilla. Jopa olemattoman harvaksi nyhdetty polyesterivanu auttaa, koska makroskooppisia ilmavirtauksia ei pääse syntymään.
 
V

VesA

New member
Puuha sanoi:
tuo edellinen linkki ei näköjään toimi. täytynee yritellä doomainin alta etsiä.
Klikkaa laajentaaksesi...

googlaus 'solar collector physics' ja sitten tämä:

[PPT]
FLAT-PLATE COLLECTORS Solar Energy I Physics 471 2004-1 Instructor ...
- [ Käännä tämä sivu ]
Tiedostomuoto: Microsoft Powerpoint - HTML-versio
FLAT-PLATE COLLECTORS Solar Energy I Physics 471 2004-1. Instructor : Prof. Dr. AHMET ECEVİT. Presented by: YASİN GÜNERİ. TABLE OF CONTENT ...
www.physics.metu.edu.tr/~ecevit/projects/471projects/2004.../471-2004-1-FLAT-PLATE%20COLLECTORS-yasinG%FCneri.ppt - Samankaltaisia sivuja
 
P

Puuha

Well-known member
joo kyllähän tuolta jotain löytyy.

kuitenkin ilmeisesti paras olisi että radiaattorin pinta olisi matta musta ja kotelon sisäpinta sitten kiiltävä valkoinen ja muotoiltu niin että osa säteilystä heijastuisi takaisin radiaattoriin.

lasiksi voisi sopia parhaiten peililasi joka päästää lähes kaiken säteilyn lävitse mutta toisella puolen on peli joka heijastaa sitten säteilyä takaisin radiaattoriin. kallistahan tuollainen on ja tuskin maksaa itseään takaisin.

ajatusta vain aloin pyörittämään että saisi pikaliittimillä kytkettyä autoon. tosin käyttöaste olisi varsin pieni talvisin mutta keväisin voisi olla ihan toimiva.

lienevätkö sitten mitenkään järkeviä.

aikoinaan tuli tehtyä keräin mustasta rauta putkesta lämmittämään kellaria. oli aika tehoton vaikkakin putkessa oli pinta-alaa 2m². ei ole ilma oikein hyvää keräimen lämmön siirtoaineeksi.
 
V

VesA

New member
Puuha sanoi:
kuitenkin ilmeisesti paras olisi että radiaattorin pinta olisi matta musta ja kotelon sisäpinta sitten kiiltävä valkoinen ja muotoiltu niin että osa säteilystä heijastuisi takaisin radiaattoriin.

lasiksi voisi sopia parhaiten peililasi joka päästää lähes kaiken säteilyn lävitse mutta toisella puolen on peli joka heijastaa sitten säteilyä takaisin radiaattoriin. kallistahan tuollainen on ja tuskin maksaa itseään takaisin.

ei ole ilma oikein hyvää keräimen lämmön siirtoaineeksi.
Klikkaa laajentaaksesi...

No.. pinnan pitää imeä energiaa mahdollsimman laajalla aallonpituusalueella. 'Mattamustan' aallonpituusalueen laajuudestakaan ei ole tarkempaa tietoa. Kotelon sisäpinta kannattaa vuorata vaikka alumiinifoliolla, se heijastaa kaikenlaista.

Jos huomasit, kalvoissa oli absorptio ja emission erikseen. Absorptiossa aallonpitudet ovat Auringosta, emissiossa kennon lämpötilasta.

Niinpä tavallinen lasi toimii enimmäkseen haluamallasi tavalla: se ei läpäisen kennon lämpösäteilyä. Kasvihuoneilmiö.. eli peililasia ei tarvita.

Ilma on ihan kelvollinen siirtoaine, jos sitä likkuu tarpeeksi!
 
Ylös