Σχεδιασμός και κατασκευή ηλιακού συλλέκτη αέρος

Abstract

Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία έχει ως κύριο σκοπό τον σχεδιασμό και κατασκευή ενός Πρότυπου Ηλιακού Συλλέκτη Αέρος «ΗΣΑ». Πρόκειται για μια συσκευή αρκετά απλή που μετατρέπει την Ηλιακή Ενεργεία σε Θερμική. Ο νωπός αέρας με την βοήθεια εξαναγκασμένης κυκλοφορίας (ανεμιστήρα) προσάγεται εντός του συλλέκτη. Η ηλιακή ακτινοβολία απορροφάται από τον απορροφητή ο οποίος θερμαίνεται, στην συνέχεια η θερμότητα μεταφέρεται μέσω του φαινόμενου της συναγωγής στο ρεύμα αέρα που σαρώνει τον συλλέκτη και τέλος ο ζεστός πλέον αέρας εξέρχεται από τον συλλέκτη για οικιακή ή για βιομηχανική χρήση. Όπως θα φανεί και στα επόμενα κεφάλαια η εργασία αυτή αποτελεί ένα βήμα για την σχεδίαση, κατασκευή και λειτουργία απλού τύπου ηλιακών συλλεκτών αέρος. Κύριος στόχος ήταν να εντοπίσουμε τις συνθήκες βέλτιστης λειτουργίας για τον πρότυπο Ηλιακό Συλλέκτη Αέρος, δηλαδή να βρούμε με ποια παροχή αέρα ο συλλέκτης λειτουργεί με την μέγιστη απόδοση και να καταγράψουμε την συμπεριφορά του συλλέκτη για τιμές της παροχής κοντά σε αυτή. Στα επόμενα κεφάλαια γίνεται φανερό πως η βέλτιστη παροχή είναι περίπου στα 260 m³/h για συγκεκριμένες συνθήκες με απόδοση 76% . Η παρακάτω εφαρμογή είναι πολλά υποσχόμενη διότι με πολύ μικρό κόστος υλικών, τα οποία είναι ευρέως διαδεδομένα και με μικρό κόστος εγκατάστασης και συντήρησης υπάρχει δυνατότητα ικανοποιητικής θέρμανσης χώρων ή προϊόντων κατά την διάρκεια της μέρας εντελώς δωρεάν. Τέλος θα πρέπει να αναφερθεί πως η Ελληνική καθώς η διεθνής βιβλιογραφία είναι αρκετά περιορισμένη στο παραπάνω θέμα καθώς επίσης δεν υπάρχει κάποιο διεθνές πρότυπο για την καταγραφή της απόδοσης αυτού. Τέλος υπάρχουν κάποιες συγγενικές συσκευές όπως «Ξηραντήρες» που απέχουν κατά πολύ από την συγκεκριμένη εφαρμογή. Πρέπει να αναφερθεί πως η εφαρμογή πραγματοποιήθηκε σε γνωστή Ελληνική Βιομηχανία Ηλιακών Θερμικών Συστημάτων.

The present dissertation’s main goal is the construction and designing of a prototype Solar Air Collector. It is a quite simple device that transforms Solar Energy into Thermal. The fresh air with the help of forced circulation (fan) is brought inside the collector, where through the phenomenon of heat transfer (convection) take place and Solar Thermal Energy is transmitted to the air flow. Hot now air is coming out of the collector for domestic or industrial use. As it will be obvious in the next chapters, this dissertation is a step towards the designing and manufacture of solar air collectors. The main goal is to trace the conditions in which the Solar Air Collector functions best, namely to find out with which air supply the collector functions with the best efficiency and to record the conduct of the collector for rates of the supply approaching it. The results showed that the best efficiency is about 76% with air supply 260 m³/h. The following application is very promising because with very low cost of material, which are widely spread, and with even smaller cost of installation and maintenance, a satisfying and totally free heating of spaces or products is possible during daytime . Finally, it should be pointed out that both Greek and international bibliography are rather limited about the aforementioned matter. There are some relative devices like Dryers, though they are far off the current application. It should be mentioned that the application took place in a well known Greek Industry of Solar thermal systems.