Método para caracterizar la eficiencia térmica de un colector solar de aire con acumulación de calor en el absorbedor

Abstract

Se presenta un modelo no estacionario para un colector solar de aire, donde se tiene en cuenta la acumulación de calor en el absorbedor. Se obtiene una solución analítica aproximada del modelo y se la compara con los resultados experimentales de un colector con absorbedor de 2 cm de espesor. Se obtiene una ecuación para la eficiencia térmica que depende de tres variables: una es función del tiempo y tiene en cuenta el desfase que se produce entre la radiación y la temperatura de salida, otra tiene en cuenta la temperatura de entrada del aire y la última la temperatura inicial del absorbedor. Para tiempos más grandes que el triple de la constante de tiempo del colector se obtiene una expresión simple de la eficiencia que permite caracterizar su comportamiento en condiciones reales de funcionamiento. Se comparan los resultados del método propuesto con los obtenidos con el método estacionario convencional.

A non-steady model for an air solar collector is developed. In it, the thermal storage in the absorber mass is considered. An approximated analytical solution of the model is obtained and it is compared with the experimental results of a collector with absorber of 2 cm thickness. A thermal efficiency equation as function of three variables is obtained: one of them is a time function and takes into account the out of phase between the input radiation and the output temperature, other takes into account the entry temperature of the airflow and the last the absorber initial temperature. For time bigger than three times the collector time constant an operational expression of the efficiency is obtained. It can be applied to characterize the thermal behavior of an air collector in real conditions of work. The proposed method results are compared with ones obtained using the steady conventional method.