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Solar-Kollektor-Tests
Der Wirkungsgrad eines Sonnenkollektors ist das Verhältnis der eingestrahlen Strahlungsleistung der Sonne zur vom Kollektor abgegebenen Nutzleistung in Form von erwärmtem Wasser.
Der Wirkungsgrad eta hängt von den Arbeitsbedingungen des Kollektors ab. Er sinkt aufgrund zunehmender Wärmeverluste mit steigender Mediums-Wassertemperatur im Kollektor. Deshalb ist es vorteilhaft die Wirkungsgrad-Kennline in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen Kollektormittel Tm und Umgebung Ta bei einer bestimmten Einstrahlung G anzugeben.
Standardisierte und unabhängige Leistungsmessungen sind Grundlagen für einen fairen Wettbewerb auf dem schnell wachsenden Markt der Sonnenkollektoren. Darüber hinaus stellen die Prüfergebnisse ein wertvolles Hilfsmittel für die Dimensionierung und Planung von Anlagen dar.
Seit 20 Jahren ist arsenal research das einzige Forschungsunternehmen in Österreich das Prüfungen und wissenschaftliche Untersuchungen an Sonnenkollektoren und deren Komponenten durchführt. Aus einem einfachen Prüfstand im Jahre 1980 wurde eine hochentwickelte Forschungsanlage, in deren Zentrum ein Sonnensimulator zur Prüfung und Entwicklung von Wasser- sowie von Luftkollektoren steht.
arsenal research veröffentlicht laufend den letzten Stand der Prüfergebnisse in einer eigenen Publikation (Selbstverständlich nur mit Einverständnis des jeweilige Kunden). Diese Broschüre kann zum Preis von Euro 7.26 (ATS 100.-) bei fechner.h@arsenal.ac.at bestellt werden.
Einheitliche internationale Standards und die Zusammenarbeit mit anderen europäischen Partnerinstituten sind die Voraussetzungen für die internationale Vergleichbarkeit der Prüfergebnisse. Die Mitarbeit von arsenal research bei der internationalen Standardisierung ist ein bedeutender Faktor, um einerseits auf hohem technischen Niveau eine permanente Verbesserung zu garantieren und andererseits den Inhalt zukünftiger Normen mitzugestalten. Die laufende Beobachtung der neuesten Entwicklungen und Trends ist notwendig um konstant Spitzenqualität bieten zu können. arsenal research engagiert sich deshalb sowohl in der europäischen CEN-Norm (CEN TC 312)als auch in leitender Funktion im nationalen Normungsausschuß (ISO - TC 180).
Die Prüfanlage
Durch die meteorologischen Verhältnisse in Mitteleuropa ist es sehr schwierig und sehr zeitaufwendig Kollektorprüfungen im Freien durchzuführen. Aus diesem Grund entschied sich arsenal research Mitte der Siebziger nach einigen Jahren mit Prüfungen im Freien einen Sonnensimulator zu entwickeln.
Jetzt können zu jeder Zeit reproduzierbare Bedingungen hergestellt werden. Konstante Einstrahlung, stabile Umgebungstemperatur und eine definierte Luftströmung sind Voraussetzungen um innerhalb eines vertretbaren Zeitraumes genaue Messungen an Sonnenkollektoren durchführen zu können.
Eine künstliche Strahlungsquelle (55 1000 Wel CSI Thorn Lampen) erzeugt am Prüffeld von 2,5 m x 2,5 m eine Strahlungsintensität bis zu 1000 W/m² Ein Infrarot-Abschirmung erzeugt einen künstlichen Strahlungshimmel Verstellbare Neigung des Prüffeldes zwischen 30° und 90° Mit zwei Querstromventilatoren mit insgesamt 2,6 m Länge können gleichmäßig verteilte Luftströmungen über die Kollektoren zwischen 0 m/s und 5 m/s eingestellt werden Vollautomatische elektro-pneumatische Vorrichtung zur Bestimmung der Globalstrahlung auf den Kollektor Präzise Regelung für die Stabilität der Eintrittstemperatur in den Kollektor Klimaanlage zur Stabilisierung der Umgebungstemperatur des Kollektors Automatische Stabilisierung der Spannungsversorgung der Metallhalogen-Lampen Strahlungsmessung auf höchstem Niveau (Kipp&Zonen CM 21) Messung der Luftgeschwindigkeit über dem Kollektor Messung der Ein- und Austrittstemperatur mit jeweils 2 Pt 100 Messung der Umgebungstemeperatur mit 2 durch eigene Ventilatoren belüfteten Pt 100 Messung des Durchflußes mit einem hochpräzisen magneto-induktiven Meßgerät Messung des Druckabfalles, der Wärmekapazität, der Zeitkonstante, etc.
Eine neue Prüfmethode:
Im Rahmen der Mitarbeit von arsenal research an einer neuen europäischen Normierung steht eine neue Prüfmethode zur Diskussion: Die quasidynamische Meßmethode.
Das bedeutet, daß stationäre Meßbedingungen in Zukunft nicht mehr notwendig sein werden und deshalb im Freien unter der Sonne gemessen werden wird. Mittels eines physikalischen Modells wird es möglich sein, die einzelnen Parameter zur Charakterisierung des Kollektors zu berechnen. Neben der Verkürzung der Prüfdauer liefert das Modell auch mehr Parameter zur Leistungsbeschreibung des Kollektors. Aber dieser Ansatz muß erst überprüft werden. arsenal research ist derzeit daran einen Outdoor-Prüfstand für Leistungs- und Qualitätstests aufzubauen.
Für weitere Fragen wenden Sie sich bitte an DI Hubert Fechner, A-1030 Wien, Faradaygasse 3 Tel.: +43-1-79747-299, Fax: +43-1-79747-330, e-mail: fechner.h@arsenal.ac.at
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