Πειραματική μελέτη συγκεντρωτικού ηλιακού θερμικού συλλέκτη πολλαπλών αγωγών
Loading...
Date
2026-10-04
Authors
Μαρκαντωνάτος, Γεράσιμος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στον σχεδιασμό, την κατασκευή και την πειραματική αξιολόγηση της θερμικής συμπεριφοράς ενός ολοκληρωμένου ηλιοθερμικού συστήματος, το οποίο βασίζεται σε έναν πρωτότυπο γραμμικό συγκεντρωτικό συλλέκτη σύνθετης παραβολής (Compound Parabolic Concentrator – CPC) χωρίς σύστημα ηλιοπαρακολούθησης. Η κατασκευή υλοποιήθηκε με τη χρήση προσιτών, εμπορικά διαθέσιμων υλικών (συμπιεσμένη ξυλεία ως φέροντας οργανισμός και επένδυση αλουμινίου για την ανακλαστική επιφάνεια) και ενσωματώνει πρωτότυπο απορροφητή τεσσάρων καναλιών ροής με προσαρμοσμένα μεταλλικά πτερύγια. Το σύστημα λειτουργεί ως κλειστό υδραυλικό κύκλωμα με μίγμα νερού-γλυκόλης (80-20) στο πρωτεύον κύκλωμα και δεξαμενή αποθήκευσης καθαρού όγκου 72 λίτρων στο δευτερεύον.
Η πειραματική διαδικασία διεξήχθη υπό πραγματικές υπαίθριες συνθήκες σε εννέα (9) ανεξάρτητες ημέρες (Ιούνιος 2026). Η επεξεργασία των δεδομένων βασίστηκε στον εντοπισμό παραθύρων οιονεί μόνιμης κατάστασης (steady-state). Παράλληλα, εφαρμόστηκε αυστηρή μετρολογική ανάλυση αβεβαιότητας βάσει της μεθόδου Kline-McClintock, αξιοποιώντας το Σφάλμα Πλήρους Κλίμακας (Full Scale Error - FSE) για τα θερμοζεύγη Τύπου T ώστε να αποφευχθεί η τεχνητή μεγέθυνση του σφάλματος στις χαμηλές διαφορές θερμοκρασίας. Η εξαγωγή των χαρακτηριστικών καμπυλών απόδοσης πραγματοποιήθηκε με γραμμική προσαρμογή ελαχίστων τετραγώνων σύμφωνα με το μοντέλο Hottel-Whillier-Bliss.
Τα πειραματικά αποτελέσματα απέδειξαν ότι ο συλλέκτης CPC επιτυγχάνει φαινόμενη μέγιστη οπτική απόδοση η_0=80,6% με συντελεστή γραμμικών θερμικών απωλειών a_1=3,58 〖"W/m" 〗^2 "K" (τιμή απολύτως αναμενόμενη λόγω της απουσίας γυάλινου καλύμματος). Η συνολική ενεργειακή απόδοση του συστήματος αποθήκευσης ανήλθε σε η_(0,sys)=63,4% με συντελεστή απωλειών a_(1,sys)=9,78 〖"W/m" 〗^2 "K" , αποτυπώνοντας την αθροιστική επίδραση του εναλλάκτη θερμότητας και των εξωτερικών σωληνώσεων. Η συνολική σχετική αβεβαιότητα διατηρήθηκε σε εξαιρετικά χαμηλά και βιομηχανικώς αποδεκτά επίπεδα (∼7,0% για τον συλλέκτη και ∼4,8% για το σύστημα). Η εργασία τεκμηρίωσε την τεχνική βιωσιμότητα της κατασκευής και θέτει ισχυρές βάσεις για μελλοντικές βελτιώσεις, όπως η προσθήκη διαφανούς υαλοπίνακα.
Description
Keywords
Συγκεντρωτικοί ηλιακοί συλλέκτες, Σύνθετη Παραβολή, Θερμική απόδοση, Ηλιοθερμικά συστήματα