Influence of solar collector surface on its thermal energy efficiency

• Autorzy: Morel Sławomir , Skrzyniarz Magdalena

Identyfikatory

DOI

10.17512/znb.2021.1.22

Warianty tytułu

PL

Wpływ stanu powierzchni kolektorów słonecznych na ich sprawność cieplną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The manuscript compares the thermal efficiency of solar collectors with various types of the active surface. The research was carried out on a specially constructed measuring stand that maintains repeatable and constant conditions for measuring collectors’ thermal parameters. The research results show that a collector's active surface roughening allows for about 12% increase in its thermal efficiency, regardless of whether the collector surface is metallic (raw) or coated with chromium black. The highest increase in thermal efficiency was observed for a collector covered with a chromium oxide plasma-coating, whereby the collector surface was subjected to abrasive blasting. Approximately 19% increase in thermal efficiency was achieved in comparison to the base-collector (copper with a smooth surface - raw surface).

PL

W artykule wyznaczono i porównano sprawność cieplną kolektorów słonecznych o różnej powierzchni czynnej wykonanej z miedzi, aluminium i stali nierdzewnej o różnym stanie powierzchni: polerowanej, handlowej, chropowatej i z natryskaną powłoką. Badania przeprowadzono na specjalnie zbudowanym stanowisku pomiarowym, pozwalającym zachować powtarzalne i stałe warunki pomiarów parametrów cieplnych kolektorów. Z badań wynika, że samo schropowacenie powierzchni czynnej kolektora spowodowało około 12% wzrost jego sprawności. Największy wzrost sprawności cieplnej otrzymano dla kolektora miedzianego pokrytego plazmowo tlenkiem chromu, otrzymano 19 % wzrost sprawności cieplnej w porównaniu do kolektora bazowego (miedzianego o powierzchni handlowej - „surowej”).

Słowa kluczowe

EN

solar energy; solar; photovoltaics

PL

energia słoneczna; solary; fotowoltaika

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo
• Rocznik: 2021
• Tom: Z. 27 (177)
• Strony: 165--171
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Morel Sławomir

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, al. Armii Krajowej 19, 42-201 Częstochowa

• https://orcid.org/0000-0002-7782-9023

autor

Skrzyniarz Magdalena

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, al. Armii Krajowej 19, 42-201 Częstochowa

• https://orcid.org/0000-0002-8577-021X

Bibliografia

• [1] Müller S., Giovannetti F., Reineke-koch R., Kastner O., Hafner B., Simulation study on the efficiency of thermochromic absorber coatings for solar thermal flat-plate collectors, Solar Energy 2019, 188, 865-874.
• [2] Wang C., Shi J., Geng Z., Ling X., Polychromic Al - AlN cermet solar absorber coating with high absorption efficiency and excellent durability, Solar Energy Materials and Solar Cells 2016, 144, 14-22.
• [3] Neto J., Torres S., Gomes K., Filfo M., Gomes R., Chromium silica co-sputtered graded Cermet for solar thermal collectors, Solar Energy 2019, 193, 212-219.
• [4] Dan A., Barshilia H., Chattopadhyay K., Basu B., Solar energy absorption mediated by surface plasma polaritons in spectrally selective dielectric-metal-dielectric coatings : A critical review. Renew., Renewable and Sustainable Energy Reviews 2017, 79, 1050-1077.
• [5] Teixeira V., Sousa E., Costa M., Nunes C., Rosa L., Carvalho M., et al., Chromium-based thin sputtered composite coatings for solar thermal collectors, Vacum 2002, 64, 299-305.
• [6] Wang X., Gao J., Hu H., Zhang H., Liang L., Javaid K., et al., High-temperature tolerance in WTi-Al2O3 cermet-based solar selective absorbing coatings with low thermal emissivity, Nano Energy 2017, 37, 232-241.
• [7] Vijaya G., Muralidhar, M. Krupashankara M., Srinivas M., Kulkarni R., Development and Analysis of Tungsten Aluminium oxide based solar thermal multilayer Coating, Materials Today: Proceedings 2018, 5, 2547-2554.
• [8] Nunes C., Teixeira V., Collares-pereira, M. Monteiro A., Roman E., Martin-Gago J., Deposition of PVD solar absorber coatings for high-efficiency thermal collectors, Vacum 2002, 67, 623-627.
• [9] Suriwong T., Banthuek S., Bunmephiphit C., Wamae W., Andemeskel A., The effect of annealing temperature on selective solar absorptance of Ni-Al coating prepared by flame spray technique, Materials Today: Proceedings 2018, 5, 14886-14891.
• [10] Soum-glaude A., Gal A., Bichotte M., Escape C., Dubost L., Optical characterization of TiAlNx/TiAlNy/Al2O3 tandem solar selective absorber coatings, Solar Energy Materials and Solar Cells 2017, 170, 254-262.
• [11] Selvakumar N., Barshilia H., Review of physical vapor deposited ( PVD ) spectrally selective coatings for mid- and high-temperature solar thermal applications, Solar Energy Materials and Solar Cells 2012, 98, 1-23.
• [12] Soum-glaude A., Bousquet I., Bichotte M., Quoizola S., Thomas L., Flamant G., Optical characterization and modeling of coatings intended as high temperature solar selective absorbers, Energy Procedia 2014, 49, 530-537.
• [13] Hobler T., Ruch ciepła i wymienniki, WNT, Warszawa 1986.
• [14] Drzymała A., Knap T., Sanecki P., Więcek P., Szymański A., Przyjazne środowisku źródła energii, Fundacja N, Rzeszów 2002.
• [15] Morel S., Jasinski J., Zloto T., Stryjewski P., The influence of a radiated heat exchanger surface on heat transfer, TEKA Comm Mot Energ Agric 2015, 15, 51-56.