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Roppel, Matthias:
Entwicklung eines netzautarken Solar-Luft-Kollektors : M04/13.
Bayreuth
,
2013
. - 132 S.
(Masterarbeit,
2013
, Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl Konstruktionslehre/CAD)
Abstract
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Solar-Luft-Kollektors, der den Heizwärmebedarf eines autarken Gebäudes zu einem möglichst großen Anteil deckt. Dabei sind die Austrittstemperatur des Fluids und die nutzbare Wärme die entscheidenden Parameter. Diese werden von verschiedenen Größen beeinflusst, wobei Massenstrom, Intensität der Globalstrahlung, Kollektorneigungswinkel, Strömungsführung, Fläche, die für den Wärmetausch zur Verfügung steht, Wärmeübergangskoeffizienten, Druckverlust, Material und Abmessungen die wichtigsten sind. Um einen optimalen Aufbau des Kollektors zu realisieren, werden verschiedene numerische Untersuchungen angestellt. Es wird gezeigt, dass ein Kollektor mit umströmtem Absorber eine größere Leistungsfähigkeit besitzt als einer mit unterströmtem Absorber. Weiter wird der Einfluss verschiedener Absorberprofile, von Rippen und der Kanalhöhe und -breite auf den Wärmetransfer zwischen Absorber und Fluid untersucht. Es zeigt sich, dass bei einer sinusförmigen Absorberoberfläche die Austrittstemperatur des Fluids und die nutzbare Wärme mit steigender Schwingungsdauer und fallender Amplitude abnehmen. Im Gegensatz dazu steigen diese an, wenn sich die durchströmte Querschnittsfläche eines rechteckigen Kanals verkleinert. Weiter konnte gezeigt werden, dass sich Rippen, die quer zur Strömungsrichtung orientiert sind, ungeachtet ihrer Form und Anzahl, negativ auf die Zielgrößen auswirken. Das Resultat dieser und weiterer Überlegungen ist ein einfach abgedeckter Solar-Luft-Kollektor mit einem umströmten Absorber, der eine Länge von 1176 mm und eine Breite von 762 mm aufweist. Er ist so aufgebaut, dass mehrere Kollektoren je nach Anforderung parallel oder in Reihe gekoppelt werden können. Die der Sonne zugewandte Seite des Absorbers ist zwecks Vergrößerung der für den Wärmetausch zur Verfügung stehenden Fläche wellenförmig ausgeführt. Dessen Unterseite teilt, aus dem gleichen Grund, das Strömungsgebiet in zwölf gleiche Kanäle. Die Luft strömt frontal durch eine Öffnung, die sich über die gesamte Kollektorbreite erstreckt, in den Apparat ein, über- und unterströmt den Absorber und tritt seitlich wieder aus. Um das Potenzial des entwickelten Kollektors aufzuzeigen, wird die nutzbare Wärme von fünf in Reihe geschalteten Kollektoren dem Heizwärmebedarf einer fiktiven Hütte, die in der Nähe des sächsischen Fichtelbergs gelegen ist, gegenübergestellt. Es zeigt sich, dass ein solares Luftheizsystem unter den dortigen Bedingungen ein konventionelles System nicht ersetzen, aber entlasten kann. Es können rund 17% des Jahresheizwärmebedarfs der Hütte durch den Kollektor zur Verfügung gestellt.
Weitere Angaben
| Publikationsform: | Master-, Magister-, Diplom- oder Zulassungsarbeit (Masterarbeit) |
|---|---|
| Keywords: | Energietechnik; Konstruktion; Solarkollektor; Wärmeübertragung |
| Institutionen der Universität: | Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Konstruktionslehre/CAD Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Ehemalige Professoren > Lehrstuhl Konstruktionslehre/CAD - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg Fakultäten Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Ehemalige Professoren |
| Titel an der UBT entstanden: | Ja |
| Themengebiete aus DDC: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften |
| Eingestellt am: | 09 Apr 2019 09:28 |
| Letzte Änderung: | 09 Apr 2019 09:28 |
| URI: | https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/48608 |