ColSim - Simulation von Regelungssystemen in ... - OptiControl

4.1. CHARAKTERISIERUNG DES SOLARKOLLEKTORS 39
gangs k fluid zu einer Verringerung von 3 %;
F 0 _m=50[ kg = 0:9503 (4.13)
hm 2 ]
F 0 _m=10[ kg = 0:9237 (4.14)
hm 2 ]
Kennwerte in diesem Bereich werden von G. Rockendorf [Rock96] für den ultraschallgeschweißten
Absorber ebenfalls angegeben. Rockendorf hatte drei gängige Verfahren für die Bestimmung
des inneren Wärmeübergangs angeführt, wobei er Messungen mit Hilfe eines weiteren, genau
plazierten Temperatursensors auf dem Absorber durchgeführt hatte.
Für das in ColSim verwendete 2 4-Knotenmodell wurde folgender linearer Zusammenhang
für den massenstromabhängigen Wärmeübergang benutzt:
k fluid = k0 fluid + k1 fluid _m (4.15)
Aus den internen Wärmeübergängen für die beiden Massenströme, läßt sich so das Modell
schnell parametrisieren. Bei unbekannten Massenstromabängigkeiten kann ebenfalls der konstante
Wert k0 fluid verwendet werden. Die Bewertung der Regelungsstrategien aus Kapitel 5
erfolgt unter Zugrundelegung dieses Zusammenhanges.
4.1.4 Einstrahlungswinkelfaktor
Die Transmission durch die Verglasung des Kollektors reduziert den Strahlungsanteil in Abhängigkeit
des Einstrahlungswinkels 8 . Im Falle eines Flachkollektors mit Einfachverglasung wird
in der Regel eine Korrektur nach dem analytischen Ansatz von „Souka und Safwat“ vorgenommen.
Er wurde in die amerikanische ASHRAE-Norm 93-77 aufgenommen:
1
K() =1+b 0 (
cos() , 1 ) (4.16)
Typische Werte für Flachkollektoren liegen bei b 0 = ,0:12. Der Zusammenhang ist in
Abbildung 4.5 graphisch dargestellt. Bis zu Einfallwinkeln von 40 ändert sich die Transmission
durch die Verglasung des Kollektors nicht nennenswert, für größere Winkel steigt allerdings die
Reflexion stark an, so daß der Eintrag entsprechend reduziert wird. In diesem Bereich spielt
oftmals die Verschattung durch das Kollektorgehäuse eine große Rolle. Bei konzentrierenden
Kollektoren oder Kollektoren mit Spiegelgeometrien sollte man die Gültigkeit von Gleichung
4.16 unbedingt überprüfen. Im Falle des CPC-Testkollektors 9 wurde die Winkelabhängigkeit
des IAM-Faktors am Fraunhofer-ISE mit Hilfe der Nachführungseinheit [Scho98] des Outdoor-
Meßstands schrittweise erfaßt. In Abbildung 4.6 ist das zwei-dimensionale Kennfeld dargestellt,
das durch Messungen an zahlreichen Tagen entstand. Man erkennt, daß der Korrekturfaktor für
Winkel < 55 fast bei 1.0 bleibt, dann besonders im Bereich der Winkel = 90 über
den Faktor eins hinausgeht, d.h. hier wird der Kollektor zum Konzentrator. Der Einfluß dieses
8 Mit wird der Winkel zwischen dem Lot des Kollektors und der Sonne bezeichnet.
9 CPC: concentrated parabolic collector