ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta strojní, Ústav techniky prostředí. Protokol

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta strojní, Ústav techniky prostředí

Protokol o zkoušce tepelného výkonu solárního kolektoru při ustálených podmínkách podle ČSN EN 12975-2

Ing. Tomáš Matuška, Ph.D. Ing. Bořivoj Šourek

Zakázka č. 41-07020 TS 400H

Objednatel:

THERMO/SOLAR Žiar s.r.o.

Adresa:

Na vartičke 14, 965 01 Žiar nad Hronom

Zpracovatel:

Ústav techniky prostředí, Fakulta strojní, ČVUT v Praze

Adresa:

Technická 4, 166 07, Praha 6

Telefon:

+420 224 352 586, +420 224 352 433

Fax:

+420 224 355 606

E-mail:

[email protected], [email protected]

Datum:

červenec 2007

Obsah 1.

Všeobecně ...................................................................................................................................... 3

2.

Popis solárního kolektoru ............................................................................................................... 3 2.1. Kolektor......................................................................................................................................... 3 2.2. Zasklení (kryt kolektoru) ............................................................................................................... 3 2.3. Absorbér: ...................................................................................................................................... 3 2.4. Tepelná izolace a skříň................................................................................................................. 4 2.5. Omezení ....................................................................................................................................... 4 2.6. Další omezení ............................................................................................................................... 4 2.7. Fotografie kolektoru ...................................................................................................................... 4 2.8. Popis kolektoru ............................................................................................................................. 5 2.9. Montáž kolektoru........................................................................................................................... 5 2.10. Poznámky ke konstrukci kolektoru ............................................................................................. 5

3.

Zkušební trať................................................................................................................................... 5 3.1. Schéma zkušební trati .................................................................................................................. 5 3.2. Podmínky zkoušky ........................................................................................................................ 5

4.

Tepelný výkon a účinnost ............................................................................................................... 6 4.1. Křivka účinnosti (naměřená) ......................................................................................................... 6 4.2. Standardní křivka účinnosti (G = 800 W/m2) ................................................................................ 7

5.

Tepelný výkon solárního kolektoru ................................................................................................. 8

6.

Stagnační teplota ............................................................................................................................ 8

7.

Tlaková ztráta ................................................................................................................................. 8

8.

Časová konstanta ........................................................................................................................... 9

9.

Účinná tepelná kapacita ................................................................................................................. 9

10.

Modifikátor úhlu dopadu ............................................................................................................. 9

11.

Pozorovaná selhání.................................................................................................................... 9

Solární laboratoř Ústavu techniky prostředí Fakulta strojní, ČVUT v Praze Technická 4, 16607, Praha 6

Strana 2 (celkem 9)

1. Všeobecně Referenční číslo kolektoru:

41-07020

Zkoušku provedl:

Ing. Tomáš Matuška, Ph.D, Ing. Bořivoj Šourek

Zkušebna:

Solární laboratoř, Ústavu techniky prostředí, ČVUT v Praze

Adresa:

Technická 4, 166 07 Praha 6

Datum:

červenec 2007

2. Popis solárního kolektoru 2.1. Kolektor Výrobce:

THERMO/SOLAR Žiar s.r.o. Na vartičke 14, 965 01 Žiar nad Hronom

Typové označení:

TS 400H

Sériové číslo:

-

Rok výroby:

2007

Plochý/vakuovaný/podtlakový:

plochý vakuovaný zasklený

Délka / výška / hloubka:

1009 mm x 2009 mm x 95 mm

Plocha kolektoru:

2,027 m2

Připojovací rozměr potrubí (DN):

4 x příruba na O kroužek, průměr 40 mm

Hmotnost v prázdném stavu:

45 kg

Obsah kapaliny:

1,6 l

Rozsah průtoků:

od 30 do 100 l/h (dle výrobce)

Doporučený provozní přetlak:

hydrostatická výška + 70 kPa (max. do 600 kPa)

Teplonosná látka: voda/olej/jiná

propylenglykol

Specifikace (přísady atd.):

inhibitory koroze

Alternativní teplonosná látka: bodem mrazu

demineralizovaná voda v oblastech s celoroční teplotou nad

kPa

2.2. Zasklení (kryt kolektoru) Počet krytů:

1

Materiál krytu:

bezpečnostní solární antireflexní sklo

Tloušťka krytu:

4 mm

Propustnost slunečního záření krytu:

89,8 ± 0,3 %

Rozměry apertury:

1,946 m x 0,946 m = 1,841 m2

2.3. Absorbér: Materiál:

Al

Tloušťka absorbéru:

0,4 mm

Povrchová úprava, povlak:

sputtering-vakuová vrstva

Pohltivost slunečního záření α:

95 ± 1 %


Strana 3 (celkem 9)

Emisivita ε:

5%

Konstrukční typ trubkového registru:

vodorovný meandr se sběrnými trubkami

Počet trubek nebo kanálů:

1

Průměr trubky nebo rozměr kanálu:

Cu 10 mm x 0,6 mm

Rozteč trubek nebo kanálů:

87 mm

Rozměry:

1,915 m x 0,907 m = 1,737 m2

2.4. Tepelná izolace a skříň Tloušťka tepelné izolace zadní strany:

- mm

Tloušťka tepelné izolace boční strany:

- mm

Izolační materiál:

podtlak

Materiál skříně:

Al-Mg plech

Těsnicí materiál:

EPDM+butyl

Rozměry skříně:

1,982 m x 0,982 m x 0,095 m

2.5. Omezení Nejvyšší provozní teplota:

doporučená 170 °C (dáno výrobcem – je však nižší než

stagnační teplota!)

Nejvyšší provozní tlak:

0,6 MPa

2.6. Další omezení Další omezení:

žádné

2.7. Fotografie kolektoru

Obr. 1 Pohled zepředu (při zkoušce výkonu)


Strana 4 (celkem 9)

2.8. Popis kolektoru V kolektorové vaně vyrobené hlubokotažným lisováním plechů z hliníko-hořčíkové slitiny je uložený nízkoemisní hliníkový absorbér s vysokoselektivní vakuovou napařovanou vrstvou. V absorbéru jsou předlisované žlábky, do kterých se zalisovává měděnou trubkou tvořený meandr. 2.9. Montáž kolektoru Na skloněné střeše:

ano

Vestavěný do skloněné střechy:

ano

Na ploché střeše:

ano

Na fasádě:

ano

Vestavěný do fasády:

ano

2.10. Poznámky ke konstrukci kolektoru bez poznámek

3. Zkušební trať 3.1. Schéma zkušební trati

3.2. Podmínky zkoušky Zkušební metoda:

vnější ustálená

Zdroj ozáření:

přirozené sluneční

Zeměpisná šířka:

50°06´ severní šířky

Sklon kolektoru:

45 °

Místní čas v solární poledne:

11:57:32

Zeměpisná délka:

14°23´ východní délky

Azimut kolektoru:

jih (0°)


vnější kvazi-dynamická

(v době konání zkoušky)

Strana 5 (celkem 9)

4. Tepelný výkon a účinnost Zkouška tepelného výkonu Q& solárního kolektoru probíhala za jasného počasí pro hodnoty slunečního ozáření vyšší než 700 W/m2. Účinnost solárního kolektoru η byla vyhodnocována pro plochu apertury Aa podle vztahu

ηa =

Q& AaG

Plocha apertury Aa:

1,841 m2

Teplonosná látka použitá při zkoušce:

voda

Průtok teplonosné látky při zkoušce:

128,3 kg/h ± 1,4 kg/h

4.1. Křivka účinnosti (naměřená) Tab. 1 Naměřené hodnoty G

č.

m 2

tin

tout

tout - tin

tm

ta

(tm - ta)/G 2

ηapert

ηabs

[W/m ]

[kg/h]

[°C]

[°C]

[K]

[°C]

[°C]

[m .K/W]

[-]

[-]

1

927

126,9

86,3

91,9

5,5

89,1

29,3

0,064

0,46

0,49

2

938

127,9

73,4

80,1

6,7

76,7

31,0

0,049

0,56

0,60

3

946

129,7

51,8

59,5

7,7

55,6

32,0

0,025

0,66

0,70

4

915

128,4

34,8

43,5

8,7

39,1

33,8

0,006

0,76

0,81

5

863

128,2

21,7

30,4

8,7

26,0

34,4

-0,010

0,81

0,86

6

863

128,2

21,7

30,4

8,7

26,0

34,4

-0,010

0,81

0,86

7

863

128,2

21,7

30,4

8,7

26,0

34,4

-0,010

0,81

0,86

8

863

128,2

21,7

30,4

8,7

26,0

34,4

-0,010

0,81

0,86

1,0

Okamžitá účinnost - přes plochu apertury - TS400, měřené hodnoty

0,9 0,8 0,7

Účinnost [-]

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0

-0,02

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

2

(tm - ta)/G [m .K/W] Graf 1 Naměřené body učinnosti a jejich proložení metodou nejmenších čtverců


Strana 6 (celkem 9)

4.2. Standardní křivka účinnosti (G = 800 W/m2) Nahrazení křivkou druhého řádu: ⎛ tm − t a ⎞ ⎛t −t ⎞ ⎟ − a2AG⎜ m a ⎟ ⎝ G ⎠ ⎝ G ⎠

2

η A = η0 A − a1A ⎜ kde

G ... celkové sluneční ozáření [W/m2] ta ...

teplota okolního vzduchu [°C]

tm ... střední teplota teplonosné látky [°C] tm =

kde

t in + t out 2

tin je

teplota na vstupu do kolektoru [°C]

tout

teplota na výstupu z kolektoru [°C]

Součinitel η0 vyjadřuje optické vlastnosti kolektoru, součinitelé a1 a a2 vyjadřují tepelnou ztrátu kolektoru. Pro plochu apertury:

η0a =

Pro plochu absorbéru

0,777 2

η0A =

0,824

a1a =

4,360 W/m .K

a1A =

4,621 W/m2.K

a2a =

0,007 W/m2.K2

a2A =

0,008 W/m2.K2

Okamžitá účinnost - přes plochu apertury - TS400H

1,0 0,9 0,8

Účinnost [-]

0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

(tm - ta)/G [m2.K/W]

0,07

0,08

0,09

0,10

2

POZNÁMKA Hodnota G použitá pro nahrazení druhého řádu je 800 W/m .

Graf 2 Standardní křivka účinnosti solárního kolektoru


Strana 7 (celkem 9)

Tab. 2 Tabelární vyjádření křivky účinnosti – podle plochy apertury (G = 800 W/m2) (tm - ta)/G

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,1

η

0,78

0,73

0,69

0,64

0,59

0,54

0,50

0,44

0,39

0,34

0,28

5. Tepelný výkon solárního kolektoru Špičkový tepelný výkon kolektoru byl stanoven pro sluneční ozáření G = 1000 W/m2. Hodnoty tepelného výkonu pro jiné podmínky jsou uvedeny v tabulce: Tab. 3 Tepelný výkon solárního kolektoru [W]

tm - ta [K] 10 20 30

Sluneční ozáření G W/m2 W/m2 W/m2 400 1000 700 491 920 1349 407 836 1265 320 749 1178

Poznámka: Hodnoty jsou stanoveny pro kolmý úhel dopadu slunečního záření

6. Stagnační teplota Stagnační teplota je teplota při provozních podmínkách bez odběru tepla ze solárního kolektoru, kdy tepelný tok pohlcený absorbérem se odvádí zpět do okolního prostředí tepelnými ztrátami obálky kolektoru. Stagnační teplota: tsm = 173,2 °C (určena měřením) Stagnační teplota přepočtená pro jmenovité hodnoty tas = 30 °C a GS = 1000 W/m2. Stagnační teplota: tstg = 179,3 °C

7. Tlaková ztráta Teplonosná látka:

voda

Teplota teplonosné látky:

28 °C

Jmenovitý objemový průtok: 128,3 l/h Tlaková ztráta: m [kg/h] 0 20 40 60 80 100 120 140

9965 Pa

∆π [Pa] 0 1241 2964 5168 7855 11023 14673 18805

Tab. 4 Naměřené hodnoty


Graf 3 Hydraulická charakteristika kolektoru

Strana 8 (celkem 9)

8. Časová konstanta Časová konstanta byla / nebyla stanovena

τc =

s

9. Účinná tepelná kapacita Tepelná kapacita kolektoru byla / nebyla stanovena výpočtem.

C= Stanovení: Výpočet: Vnitřní: Vnější:

10. Modifikátor úhlu dopadu Modifikátor úhlu dopadu vyjadřuje závislost výkonu kolektoru na úhlu dopadu slunečního záření na kolektor. Modifikátor při zkoušce byl / nebyl stanoven. Úhel:

°

Modifikátor Kθ:

11. Pozorovaná selhání Při měření okamžité účinnosti kolektoru TS 400H nebylo pozorováno jakéhokoliv selhání označeného jako „podstatná vada“, definované v 5.3.1 ČSN EN 12975-1:2006. Datum:

26.7.2007

Zpracoval: Ing. Bořivoj Šourek Podpis:


Strana 9 (celkem 9)

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta strojní, Ústav techniky prostředí. Protokol

Recommend Documents