Warmte uit zonlicht - Vlaanderen

ZONNECOLLECTORENHet collectorrendementHet collectorrendement is de verhouding tussen de nuttigewarmte die de collector levert, en de invallende zonneenergie.In een eerste benadering kan het rendementgeschreven worden als een lineaire functie (in deveronderstelling dat U = constant):nuttige warmte Qn= -------------------------------------------- = ---------- =invallende straling Gmet Qn = nuttige warmte (W/m 2 )G = invallende straling in het collectorvlak (W/m 2 )o = t. = het optisch rendementt = transmissiecoëfficiënt= absorptiecoëfficiëntU = verliescoëfficiënt of isolatiekwaliteit van de collector(W/m 2 .K)T M = gemiddelde temp. van de vloeistof in de absorber (°C)T U = omgevingstemperatuur (°C)Het rendement hangt af van de eigenschappen van decollector ( o,U) en van de bedrijfsomstandigheden (T M ,T U , G). Aangezien de eigenschappen van een bepaald typecollector vastliggen (soort bedekking, selectiviteit van deoppervlaktelaag, dikte van de isolatie), zal men hetcollectorrendement weergeven in functie van debedrijfsomstandigheden T M ,T U ,G.De bedrijfsomstandigheden kan men samenbundelen inT M -T UT* = ---------------------G1,00,90,8Rendement van 4 types collectoreno - U • T M -T U---------------------GNaakte collector (zwembadcollector)0,7Collector met helder glas en0,60,5speciaal selectieve laagVacuümcollector0,40,30,20,1T*0,00,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30{ }Collector met enkel glas en zwarte laagEen andere voorstellingswijze spreekt meer tot deverbeelding. Bij een constante buitentemperatuur (bv.T U =10 °C) en een stralingsintensiteit G die varieert van 200 tot1000 W/m 2 verloopt het rendement van een vlakkecollector met enkele beglazing en een spectraal selectieveabsorber ongeveer als volgt:1,00,90,80,7Rendement van 1 types zonnecollectorOptisch rendement (TM = Tu)0,60,5Enkele beglazingspectraal selectiefTu = 10°C0,40,3G = 200 400 600 800 10000,20,1TM(°C)0,010 40 70 100 130 160 190Voorbeeld:Stel:T U = 10 °C en T M = 52 °C:Bij lichte bewolking (G = 200 W/m 2 ):= 0 ;Qn = 0 x 200 = 0 W/m 2Bij volle zon (G = 1000 W/m 2 ):= 65 % ;Qn = 0,65 x 1000 = 650 W/m 2Voorbeeld:Bij T U = 10 °C en T M = 10 °C wordt het rendement 80 %bij alle waarden van G.Bij lichte bewolking (G = 200 W/m2):Qn = 0,8 x 200 = 160 W/m 2Bij volle zon (G = 1000 W/m 2 ):Qn = 0,8 x 1000 = 800 W/m 2Het rendement van een zonnecollector neemttoe naarmate de gebruikstemperatuur lager is.De vertaling van de rendementscurve van een collectornaar de jaaropbrengst van het hele systeem is niet eenvoudig.Gelukkig bestaan er simulatieprogramma’s waarmeede jaaropbrengst kan worden berekend, rekening houdendmet onder andere:- de karakteristieken van de collector (spectraal selectief,vacuüm…);- het aftappatroon (hoeveelheid en bij welke temperatuur,gespreid over de dag of alleen ‘s avonds…);- de klimaatzone (Ukkel, Oostende...).Warmte uit zonlicht - 8