{"id":785,"date":"2011-06-27T23:18:22","date_gmt":"2011-06-27T22:18:22","guid":{"rendered":"http:\/\/roboblog.fatal-fury.de\/?p=785"},"modified":"2017-02-26T04:47:26","modified_gmt":"2017-02-26T03:47:26","slug":"selbstbau-flachkollektor-2","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/roboblog.fatal-fury.de\/?p=785","title":{"rendered":"Selbstbau Flachkollektor 2"},"content":{"rendered":"<p>Hab mal eine Zeichnung des Aufbaus gemacht. Vllt. wird es deutlicher wie ich mir das alles so gedacht habe.<br \/>\nAber der erste Testlauf war recht entt\u00e4uschend. 80\u00b0C maximal. Auch nicht mehr als beim Probeaufbau. Hatte wirklich mehr erwartet. Schwarzer K\u00fchlk\u00f6rper. Mehr Styropor. Doppel Verglasung. ABER: weniger Absorptionsfl\u00e4che.<br \/>\nWerd das mal genauer rechnen. Aber allm\u00e4hlich bekomme ich ein Gef\u00fchl daf\u00fcr, wieviel Energie in Form von W\u00e4rme durch ein St\u00fcck Styropor flie\u00dft.<\/p>\n<p>Der K\u00fchlk\u00f6rper ist 200mm lang und 80mm breit. Hat also eine Fl\u00e4che von 0.016m^2<br \/>\nMan nimm in etwa an, dass pro Quadratmeter Fl\u00e4che 1000W an Strahlung die Erdoberfl\u00e4che erreicht.<br \/>\n1m^2 = 1000W<br \/>\n0.1m^2 = 100W<br \/>\n0.01m^2 = 10W<br \/>\n0.001m^2 = 1W<br \/>\n0.016m^2 = 16W<\/p>\n<p>Der K\u00fchlk\u00f6rper w\u00fcrde also 16W an Solarstrahlung abbekommen, wenn da nicht die Verluste w\u00e4ren. Erstmal nat\u00fcrlich 4% Reflektion an jeder Glasscheibe. Absorption im Plexiglas soll vernachl\u00e4ssigbar klein sein.<br \/>\nDer K\u00fchlk\u00f6rper selbst soll 90% Absorption haben. Es bleiben 13W.<\/p>\n<p>Nehmen wir an, der K\u00fchlk\u00f6rper heizt sich auf 80\u00b0C bei einer Umgebungstemperatur von 30\u00b0C auf. Also so wie ich das heute mittag gegessem hatte.<br \/>\nDann flie\u00dft die W\u00e4rme durch das Styropor wieder ab. Styropor oder Polystyrol (PS) hat eine W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit von 0.08W\/(mK) laut Wikipedia. Manchmal sind auch 0.04W\/(mK) angegeben. Damit kann man nun den W\u00e4rmeleitwert ausrechnen:<\/p>\n<p>W\u00e4rmeleitwert = W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit \u00d7 Fl\u00e4che \/ Dicke<\/p>\n<p>Betrachten wir nur mal die Fl\u00e4che der Seitenw\u00e4nde. (2*0.21 + 2*0.09)m * 0.03m =  0.018m^2<br \/>\nDie Dicke betr\u00e4gt 2cm. Das ergibt ein W\u00e4rmeleitwert von 0.072W\/K. Bei 50K Temperaturunterschied flie\u00dfen also 3.6W an W\u00e4rme durch die Seitenfl\u00e4chen ab.<br \/>\nBei einer gesammt Einstrahlung von 13W beliben noch 9.4W \u00fcbrig.<\/p>\n<p>Was durch den Boden flie\u00dft erscheint mir etwas komplizierter zu berechnen, da ja noch die Alu Stange durch den Boden geht. Ich berechne sie einfach einzeln. Die Rechnung ist eh nur eine Sch\u00e4tzung :)<\/p>\n<p>Der Boden hat eine Fl\u00e4che von 0.21m*0.09m = 0.019m^2. Minus der Grundfl\u00e4che der Alustange, sind gleich 0.018m^2. Bei einer Dicke von 0.06m komm ich auf einen W\u00e4rmeleitwert von 0.024W\/K. Macht ein Leistungsverlust von 1.2W. Es bleiben 8.2W<\/p>\n<p>Die Alu Stange hat eine Mantelfl\u00e4che von M = 2PI*r*h = 2PI * 0.0175m*0.06m = 6.60*10^-3 m^2 Die Dicke der Isolierung ist nun in jeder Richtung anders und schwankt von 5cm bis 11cm. Ich nehm einfach den Mittelwert von 8cm. Also nocheinmal W\u00e4rmeleitwert ausrechnen: G = 0.08W\/(Km) * 6.60*10^-3 m^2 \/ 0.08m = 6.6*10^-3W\/K Lustigerweise k\u00fcrzen sich hier W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit und Dicke weg.<br \/>\nDas ergibt einen Leistungsverlust von 0.33W. Es bleiben PI mal Daumen 8W.<\/p>\n<p>Es bleibt noch der Deckel aus Plexiglas. Laut Wikipedia hat Plexiglas, oder Polymethylmethacrylat (PMMA) eine W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit von 0.19W\/(mK). Leitet die W\u00e4rme also besser als Styropor. Ich werde die beiden Plexiglasscheiben als eine Scheibe betrachten um die Rechnung zu verk\u00fcrzen. Dann h\u00e4tten sie eine Fl\u00e4che von 0.235m*0.12m = 0.0282m^2 bei einer Dicke von 0.015m.<br \/>\nG = 0.19W\/(Km) * 0.0282m^2 \/ 0.015m = 0.357W\/K Ergibt ein W\u00e4rmeverlust von 17.9W.<\/p>\n<p>Ups, deutlich mehr als 8W. Na, da war ich wohl zu gro\u00dfz\u00fcgig mit meinem Sch\u00e4tzungen. <\/p>\n<p>Aber dennoch habe ich einiges gelernt:<\/p>\n<p>- als erstes habe ich Styropor in seinen W\u00e4rmed\u00e4mmeigenschaften \u00fcbersch\u00e4tzt. ODER die einfallende Leistung der Sonne untersch\u00e4tzt. Ich denke beides.<\/p>\n<p>- Plexiglas leitet die W\u00e4rme besser als Styropor. Aber ohne geht es nicht. Irgendwie muss das Licht ja auf den K\u00fchlk\u00f6rper treffen. Deswegen zwei Scheiben um ein Luftpolster zu schaffen. Luft hat eine W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit von 0.026W\/(Km), ist also nochmal ein St\u00fcck besser als Styropor. Aber nur wenn die Luft nicht zirkulieren kann.<\/p>\n<p>- Dann sollte man \u00fcberlegen verspiegeltes Glas zu nutzen, damit das innen reflektiere Licht nicht wieder entweichen kann. Ich werde mit Spr\u00fchaluminium mal ein paar Experimente machen. Vllt. ergibt sich was.<\/p>\n<p>- Glas ist \u00fcbrigends ein noch besserer W\u00e4rmeleiter als Plexiglas mit 0.76W\/(Km)<\/p>\n<p>- Man k\u00f6nnte nat\u00fcrlich auch Alufolie auf das Styropor kleben. Dann wird die W\u00e4rmestrahlung erstmal zu 90% reflektiert. Nur wie rechnet man das dann?<br \/>\nStatt Alufolie sollte man auch Spr\u00fchalu nehmen k\u00f6nnen. Geht schneller.<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/roboblog.fatal-fury.de\/wp-content\/uploads\/2011\/06\/img_0343.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"http:\/\/roboblog.fatal-fury.de\/wp-content\/uploads\/2011\/06\/img_0343-150x150.jpg\" alt=\"img_0343\" title=\"img_0343\" width=\"150\" height=\"150\" class=\"alignnone size-thumbnail wp-image-786\" \/><\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Hab mal eine Zeichnung des Aufbaus gemacht. Vllt. wird es deutlicher wie ich mir das alles so gedacht habe. Aber der erste Testlauf war recht entt\u00e4uschend. 80\u00b0C maximal. Auch nicht mehr als beim Probeaufbau. Hatte wirklich mehr erwartet. Schwarzer K\u00fchlk\u00f6rper. Mehr Styropor. Doppel Verglasung. ABER: weniger Absorptionsfl\u00e4che. Werd das mal genauer rechnen. 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