BYG DTU Department of Civil Engineering 22. januar 2008 Udviklingsprojekterne Effektivitet af luft/væskesolfanger & Fordele ved antireflektionsbehandlede glas i praksis Jørgen M. Schultz & Simon Furbo

BYG DTU Department of Civil Engineering 22. januar 2008 Effektivitet af luft/væskesolfanger 2

BYG DTU Department of Civil Engineering 22. januar 2008 Effektivitet af luft/væskesolfanger •Baggrund –SolarVenti har stor succes med salg af luftsolfangere til ventilering og udtørring af sommerhuse –Om sommeren er der generelt ikke behov for luftsolfangeren, men derimod behov for varmt brugsvand eller evt. pool- opvarmning –En kombineret væske- og luftsolfanger vil derfor øge brugsværdien –Ønske fra SolarVenti om at få målt effektiviteten af hybridsolfangeren med henblik på at identificere eventuelle forbedringsmuligheder –Ønske om en vurdering af udtørringseffekten ved installation af luftsolfangeren i et typisk sommerhus 3

BYG DTU Department of Civil Engineering 22. januar 2008 Hybridsolfangerens opbygning 4 Integreret solcelle Polycarbonat kanalplade Højtemperatur PP ribberør mm Kraftig filt mm Perforeret aluplade Kold luft indtag Ventilator

BYG DTU Department of Civil Engineering 22. januar 2008 Hybridsolfangerens opbygning 5 Solcellepanel Ventilator under panel Væske indløb Væske udløb

BYG DTU Department of Civil Engineering 22. januar 2008 Hybridsolfangerens prøvning 6 Hældning:60° Fladeazimuth:10° vest

BYG DTU Department of Civil Engineering 22. januar 2008 Hybridsolfangerens prøvning 7 •Gennemførte prøvninger: –Luftsolfanger alene –Væskesolfanger alene –Kombineret luft/væskesolfanger

BYG DTU Department of Civil Engineering 22. januar 2008 Luftsolfanger alene 8

BYG DTU Department of Civil Engineering 22. januar 2008 Væskesolfanger alene 9

BYG DTU Department of Civil Engineering 22. januar 2008 Kombineret væske/luftsolfanger 10

BYG DTU Department of Civil Engineering 22. januar 2008 Målt indfaldsvinkelkorrektionsfaktor 11

BYG DTU Department of Civil Engineering Delkonklusioner fra målingerne •Luftmængden som den solcelledrevne ventilator kunne yde er meget følsom overfor modstande i kanalføringen efter ventilatoren •Opvarmningen af luften gennem solfangeren afhænger kun i mindre grad af volumenstrømmen •Den kombinerede effektivitet af væske/luftsolfangeren øges med øget volumenstrøm af luften •Starteffektiviteten ligger på ca. 0, januar 2008

BYG DTU Department of Civil Engineering Forslag til forbedringer •Større luftmængde gennem solfangeren –Placering af solcellerne et køligere sted end ud for ventilatoren, der er det varmeste sted i solfangeren. •Placering nederst og længst væk fra ventilatoren bør øge solcellernes ydelse, hvilket enten kan øge ventilatorens ydelse eller solcellepanelets areal kan reduceres –Montering af solfangeren stående frem for liggende •Udnyttelse af det termiske drivtryk –Ventilator med bedre karakteristik •Anden løsning fundet: Montering af et metalprofil på ventilatorens sugeside mindsker ventilatorens følsomhed – ikke testet på DTU januar 2008

BYG DTU Department of Civil Engineering Forslag til forbedringer •Manglende sammenhæng mellem luftmængde og opvarmning af luften gennem solfangeren –Placeringen af ventilatoren lodret centreret kan betyde, at der ved små lufthastigheder samles en lomme af varm luft i solfangerens top, der ikke udnyttes i ventilationsluften –Løsning kan være at flytte ventilatoren til et af solfangerens øverste hjørner januar 2008

BYG DTU Department of Civil Engineering Forslag til forbedringer •Bedre effektivitet af væskedelen –Ændring af design, så der etableres en egentlig bagsideisolering, og så den kolde luft tilføres mellem absorber og dæklag og trækkes ned gennem absorberen => mindre varmetab januar 2008

BYG DTU Department of Civil Engineering 22. januar 2008 Luftsolfangerens udtørrende effekt 16 DRY-data: Solindfald, W/m² Fugtindhold, x u kg/kg Udetemperatur, °C Infiltration, 0,1 h -1 SV-30 ventilation Varmetab til udeluft Varmetab til jord Varmeudveksling med konstruktion Fugtudveksling med konstruktion T j = cos((time+3300) 2  /8760) TixiTixi Qsol Beregning på timebasis:

BYG DTU Department of Civil Engineering 22. januar 2008 Luftsolfangerens udtørrende effekt 17 Nøgletal: Bebygget areal75 m 2 Indvendigt volumen175 m 3 Indvendigt overfladeareal225 m 2 Vægtet U-værdi for konstruktioner mod udeluft0,5 W/m 2 K U-værdi af konstruktion mod jord0,2 W/m 2 K Sydvendt vinduesareal7 m 2 (svarer til 4 m 2 med 100% transmittans) Infiltration0,1 h -1 når ventilatoren ikke kører, ellers 0 Solfangerens orienteringSyd Solfangerens hældningLodret Ventilator starter ved en indstråling påI 0 = 200 W/m 2 Maksimal ventilator ydelse på V maks = 100 m 3 /h Når indstrålingen > I maks = 600 W/m 2 Volumenstrøm afhængig af indstråling I, [m 3 /h]V = [(I – I 0 ) V maks ]/(I maks – I 0 ) Solfangerens effektivitet (kun luft)0,00325(V) + 2,1E-5(V) 2 - 2,2E-7(V) 3 + 5,37E-9(V) 4

BYG DTU Department of Civil Engineering 22. januar 2008 Luftsolfangerens udtørrende effekt 18

BYG DTU Department of Civil Engineering Konklusioner vedr. beregningerne •Den beregnede udtørringseffekt af luftsolfangeren synes beskeden, hvis man ser på vintermånederne •Om foråret opnås en væsentlig reduktion af luftfugtigheden på op til 10%-point •Den tilsvarende udtørring kan næsten opnås uden opvarmning af luften gennem solfangeren, men med ventilation styret af solcellepanelet •Særdeles gunstigt med solcellestyret ventilation, da der så ventileres på de rigtige tidspunkter •Mere detaljeret beregningsmodel sandsynligvis påkrævet •Ønskeligt med eksperimentelle undersøgelser januar 2008

BYG DTU Department of Civil Engineering Fordele ved antireflektionsbehandlede glas i praksis januar 2008

BYG DTU Department of Civil Engineering Fordele ved antireflektionsbehandlede glas i praksis •Parallelle målinger af transmitteret solstråling gennem hhv. antireflektionsbehandlet glas og almindeligt glas –Opbygning af prøveopstilling –Kalibrering af prøveopstillingen –Bestemmelse af transmittans for diffus og direkte stråling for “nye” glas –Langtidsmåling af transmittansen til bestemmelse af eventuel ændring i transmittansen over tid, og ikke mindst en eventuel forskel i ændringen mellem de to glas –Observation af de to glas’ opførsel overfor regn og dug, samt snavs ved hjælp af f.eks. web-kamera januar 2008

BYG DTU Department of Civil Engineering 22 Opbygning af prøveopstilling •4 pyranometre monteret i samme plan på en tagflade med 45° hældning og fladeazimuth +10° •Et af pyranometrene er forud blevet nykalibreret og vælges som referenceinstrument 22. januar 2008

BYG DTU Department of Civil Engineering 23 Kalibrering af prøveopstilling Før montering af glassene registreres visningen fra alle 4 pyranometre under variende vejrforhold og kalibrerings-konstanten for de 3 øvrige pyranometre justeres så de giver samme visning som referenceinstrumentet. 22. januar 2008

BYG DTU Department of Civil Engineering 24 Indledende bestemmelse af transmittans •Tranmittansen af direkte stråling for de to glas måles indledningsvis i instituttets gonio-spektrometer for variende indfaldsvinkel •Transmittansen overfor diffus stråling måles udendørs på en overskyet dag 22. januar 2008

BYG DTU Department of Civil Engineering 25 Det fortsatte forløb •Sammenlignende målinger over tid af transmitteret solstråling – sammenlignes med teoretisk beregnet transmittanser baseret på de indledende funde transmittanser. •Observation af dugdannelse, fordampning af regnvand og ophobning af snavs på de to glas over tid ved hjælp af web-kamera og manuel inspektion. 22. januar 2008