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Grundlagen
(Fortsetzung)
1.2 Kenngrößen von Kollektoren
Flächenbezeichnungen
Flachkollektor
B
A
– Bruttofläche A
Beschreibt die Außenabmessungen (Länge x Breite) eines Kollektors. Sie ist bei der Planung der Montage und der benötigten Dachfläche
sowie bei den meisten Förderprogrammen für die Beantragung von Fördermitteln ausschlaggebend.
– Absorberfläche B
Selektiv beschichtete Metallfläche, die in den Kollektor eingebaut ist.
– Aperturfläche C
Die Aperturfläche ist die technisch relevante Angabe für die Planung einer Solaranlage und für die Benutzung von Auslegungsprogrammen.
Flachkollektor:
Fläche der Kollektorabdeckung, durch die die Sonnenstrahlen eintreten können.
Vakuum-Röhrenkollektor:
Summe der Längsschnitte der einzelnen Röhren. Da sich oben und unten in den Röhren kleine Bereiche ohne Absorberfläche befinden, ist
die Aperturfläche bei diesen Geräten etwas größer als die Absorberfläche.
Kollektorwirkungsgrad
Der Wirkungsgrad eines Kollektors (siehe Kapitel „Technische Anga-
ben" zum jeweiligen Kollektor) gibt an, welcher Anteil der auf die
Absorberfläche treffenden Sonnenstrahlung in nutzbare Wärmeener-
gie umgewandelt werden kann. Der Wirkungsgrad ist unter anderem
abhängig vom Betriebszustand des Kollektors. Die Art der Ermittlung
ist für alle Kollektortypen gleich.
Ein Teil der auf den Kollektor auftreffenden Sonnenstrahlung geht
durch Reflexion und Absorption an der Glasscheibe und Reflexion am
Absorber „verloren". Aus dem Verhältnis von Einstrahlung auf den
Kollektor und der Strahlungsleistung, die auf dem Absorber in Wärme
umgewandelt wird, läßt sich der optische Wirkungsgrad η
nen.
Bei Erwärmung des Kollektors gibt dieser durch Wärmeleitung des
Kollektormaterials, Wärmestrahlung und Konvektion einen Teil der
Wärme an die Umgebung ab. Diese Verluste werden durch die Wär-
meverlustbeiwerte k
und k
und den Temperaturunterschied ΔT
1
2
(Angabe in K) zwischen Absorber und Umgebung berechnet:
k 1 . ΔT
k 2 . ΔT²
-
-
ŋ = ŋ 0
E g
E g
VITOSOL
C
errech-
0
Vakuum-Röhrenkollektor
C
B
Wirkungsgradkennlinien
Der optische Wirkungsgrad η
und die Wärmeverlustbeiwerte k
0
k
zusammen mit dem Temperaturunterschied ΔT und der Bestrah-
2
lungsstärke E
sind ausreichend, um die Wirkungsgradkennlinie zu
g
ermitteln. Der maximale Wirkungsgrad wird erreicht, falls die Differenz
zwischen Absorber- und Umgebungstemperatur ΔT und die thermi-
schen Verluste Null betragen. Je weiter sich die Kollektortemperatur
erhöht, desto höher sind die Wärmeverluste, desto geringer der Wir-
kungsgrad.
Aus den Wirkungsgradkennlinien können die typischen Arbeitsberei-
che der Kollektoren abgelesen werden. Daraus ergeben sich die Ein-
satzmöglichkeiten der Kollektoren.
Typische Arbeitsbereiche (siehe folgendes Diagramm):
1 Solaranlage für Warmwasser bei geringer Deckungsrate
2 Solaranlage für Warmwasser bei höherer Deckungsrate
3 Solaranlage für Warmwasser und solare Heizungsunterstützung
4 Solaranlage für Prozesswärme/solare Klimatisierung
Die folgenden Diagramme zeigen die Wirkungsgradkennlinien bezo-
gen auf die Absorberfläche der Kollektoren.
A
1
VIESMANN
1
und
7
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