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Berechnung der Lufttemperaturen in SoLuKos basierend auf Globalstrahlung, Größe und Lüfterleistung
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05.04.2014 12:05
HolgiB 
Berechnung der Lufttemperaturen in SoLuKos basierend auf Globalstrahlung, Größe und Lüfterleistung

Hallo Freunde der solaren Warmluft,

ich habe mir mal den Spaß gemacht und mit der Formel von Kap Horns Webseite die Leistung und Luftemperatur für verschiedene Kollektorgrößen bei unterschiedlichen Lüfterleistungen durchgerechnet.

Um das Ganze zu vereinfachen habe ich ein kleines Spreadsheet gebastelt. Die Leistung pro m² entspricht der Globalstrahlung eures Wohnortes. Natürlich nur grob, weil die maximale Globalstrahlung nur für das senkrechte Auftreffen der Sonnenstrahlen gilt. Sprich: Sobald die Stahlen schräg auf den Kollektor auftreffen, habt ihr Verluste !

Das Spreadsheet (Open Office) könnt ihr zum Rumspielen hier runterladen:
https://www.dropbox.com/s/kpn0irevmidhhu...ktor_Temps..ods

Ich habe vorher zum Vergleich basierend auf geschätzter Luftfördermenge und Temperaturdifferenz das mal für meinen großen und kleinen SoLuKo durchgerechnet und kam auf recht realistische Werte. Mit 800W / m² dürfte ich für den März 2014 als Spitzenwerte für die Globalstrahlung nicht so verkehrt liegen.

Der kleine Kellerkollektor dürfte etwas über 1m² Kollektorfläche haben und mit 80 m³/h Lüfterleistung komme ich auf die knapp 30°C Temperaturerhöhung, die ich gesehen habe:


Für den großen Kollektor mit etwa 100 m³/h Lüfterleistung passen die Werte auch ganz gut:


Wenn ihr jetzt mal die Lufttemperaturen im Kollektor bei größeren Größen Richtung 4-6 m² seht, dann wird einem doch schnell klar, dass man hier deutlich "dickere" Lüfter braucht als die herkömmlichen 150m³/h Lüfter, die man so im Handel kriegt. Ausserdem sind die theoretischen Lüfterleistungen oft weit von dem entfernt, was tatsächlich später rauskommt. So 30-40% Verlust durch die Luftwiderstände im Kollektor erscheinen mir realistisch.

Laut Stephan Brandt liegt der optimale Temperaturbereich unter 50°C. Ach ja, die berechneten Temperaturen sind Differenztemperaturen. Bei Aussenansaugung müsst ihr den Wert auf die Temperatur der Aussenluft draufrechnen. Bei Umluft entsprechend auf die Temperatur der Innenluft. Wir wollen schließlich den Energiegehalt der Luft berechnen welcher durch den Kollektor hinzukommt und nicht den Energiegehalt bereits erwärmten zugeführten Luft miteinbeziehen.

Schön sehen tut man meiner Meinung nach aber auch, dass man mit Kollektorgrößen kleiner 2 m² keine thermischen Probleme bekommt, wenn man einen schwächeren Lüfter verwendet. Alles was größer als 2,5 m² wird, erzielt einfach zu hohe Lufttemperaturen. Dann schon lieber 2x2m² anstelle 1x4m² :)

Viel Spaß beim Ausprobieren / Rumrechnen.

LG,
Holgi

05.04.2014 12:12
HolgiB 
Re: Berechnung der Lufttemperaturen in SoLuKos basierend auf Globalstrahlung, Größe und Lüfterleistung

Nachtrag noch...hier gibt es durchschnittliche Daten für die Globalstrahlung basierend auf dem Wohnort:
http://www.solarserver.de/service-tools/...eutschland.html

Da es sich um durchschnittliche Werte in kWh/m² handelt, könnte man so auch grob auf die erbrachte Wärmemenge des eigenen Soluko basierend auf Wohnort, Größe und Lüfterleistung zurückrechnen.

05.04.2014 12:29
KapHorn 

Re: Berechnung der Lufttemperaturen in SoLuKos basierend auf Globalstrahlung, Größe und Lüfterleistung

Hej Holgi

Jap, ich hab mir auch damals die Muehe gemacht das auf ein EXEL-Blatt zu basteln.
Und tatsächlich, Theorie und Wirklichkeit kommen sehr nahe...ist auf alle Fälle verlässlich genug um richtige Rueckschluesse drauss zu ziehen. Bei sehr hohen Temperaturen denke ich allerdings dass die Verluste natuerlich höher sind und die Zahlen nicht mehr ganz so wirklich sind.
Da lohnt es sich ganz sicher einen Ventilator mit mehr Schmackes einzubauen um die Temperaturen niedriger zu halten

Meine Stromrechnung zeigt das auch, sebst wenn es natuerlich gröber ist da zu viele Variablen.

Leider ist die Dropbox-Seite geperrt an Bord...aber bald ist die Zeit ja vorbei...schönes Wochenende von einem stuermischen Skagerrak!

Kap Horn

07.04.2014 09:04
HolgiB 
Re: Berechnung der Lufttemperaturen in SoLuKos basierend auf Globalstrahlung, Größe und Lüfterleistung

Hej Kap Horn,

jupp, mir ist schon klar, dass Lufttemperaturen oberhalb von 100-120°C einfach als unrealistisch anzusehen sind.
Oberhalb dürften die Verluste gerade bei niedrigen Aussentemperaturen gigantisch sein. So als wenn man nen Backofen im Winter draussen betreibt :)

Mir machen die Werte allerdings mehrere Dinge klar bzw. bestätigen mir das was ich bereits vermutet habe:
1) Sehr große Kollektoren oberhalb von 3 m² machen nur Sinn, wenn sie mit einem leistungsstarken Lüfter oberhalb von 200 m³/h kombiniert werden. Also irgendwas in Richtung Ufo-Lüfter mit 100W und mehr. Ansonsten werden die Systemtemperaturen und die Belastung für das Material einfach zu hoch.


2) Selbst bei vergleichsweise kleinen Kollektoren mit 1-2 m² macht es durchaus Sinn nicht "nur" einen PC Lüfter mit 2-5W einzusetzen, sondern ebenfalls einen stärkeren Lüfter. 10-20W dürfen es schon sein. Das macht die Nutzung von Solarpanels zum direkten Betrieb natürlich schwieriger, weil man gut und gerne 30-50W Panels verwenden kann / sollte damit der Lüfter genug Dampf hat. So war zumindest mein Eindruck in Kombi mit dem 10W Panel und dem 12V / 3W Lüfter, den ich vorher beim Kellerkollektor in Betrieb hatte. Ein kleiner 120 mm PC Lüfter bedeutet nämlich einfach unnötig hohe Temperaturen und entsprechend höhere Verluste.

3) Die für Lüfter angegebenen Leistungswerte (m³/h) kann man gänzlich in der Pfeife rauchen. Dies ist vor allem für die Bastler wichtig, die mit langen Luftwegen oder irgendwelchen Rohrkonstruktionen im SoLuKo arbeiten. Ich möchte auch nicht wissen wie viel größer der Luftwiderstand im Bierdosenkollektor im Vergleich zu unseren offenen Kollektoren mit Netzrahmen bzw. Jalousien ist.

LG,
Holgi

07.04.2014 15:25
KapHorn 

Re: Berechnung der Lufttemperaturen in SoLuKos basierend auf Globalstrahlung, Größe und Lüfterleistung

Hej Holgi

Schau mal hier...ist auch kein schlechter Rechner...http://www.u-wert.net/berechnung/lueftungs-rechner/.

Wirst sehen, auch damit kommst Du ungefähr hin...

07.04.2014 19:25
grisu69 
Re: Berechnung der Lufttemperaturen in SoLuKos basierend auf Globalstrahlung, Größe und Lüfterleistung

Eine Idee bei zu schwachem Lüfter.Wie wäre es denn einen in den Eingang und einen am Ausgang zu montieren.Theoretisch könnte auch einer im Kolli für ordentliche Wirbel sorgen.

Harald,der bald mit seinem Vordach fertig ist !!!

07.04.2014 20:10
HolgiB 
Re: Berechnung der Lufttemperaturen in SoLuKos basierend auf Globalstrahlung, Größe und Lüfterleistung

Hey Harald,

prinzipiell ne valide Idee, aber zwei Lüfter in Reihe kommen sich ins Gehege. Selbst zwei schwächere Lüfter, die parallel aus dem Kollektor saugen sind einfach schwächer als eine doppelt so starker Lüfter. Zumal man bei mehreren parallel laufenden Lüftern / vorhandenen Öffnungen in einer Kiste oft unerwünschte Luftströungen kriegt. Das kenne ich aus meiner PC "Overclocker" Zeit noch gut genug. Besser ein Lüfter und der richtig stark.

Viel Erfolg beim Vordach :)

09.04.2014 19:16
grisu69 
Re: Berechnung der Lufttemperaturen in SoLuKos basierend auf Globalstrahlung, Größe und Lüfterleistung

Warte nur noch auf den Dachdecker der mir die Rinne löten soll.Danach solll ich noch bei einem Bekannten eine Terrassen Überdachung neu machen und bestelle in einem die passende Doppel Stehplätze für meinen Kolli mit.

Harald

09.04.2014 19:19
grisu69 
Re: Berechnung der Lufttemperaturen in SoLuKos basierend auf Globalstrahlung, Größe und Lüfterleistung

Doppelstegplatte natürlich !

09.04.2014 22:09
HolgiB 
Re: Berechnung der Lufttemperaturen in SoLuKos basierend auf Globalstrahlung, Größe und Lüfterleistung

Hey Harald,

ist schon klar ! Doppel Stehplätze auf dem Kollie machen auch keinen Sinn

Mach mal Bilder wenn es los geht. ich bin gespannt :)

LG,
Holgi

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