* Vilken yta fångar värmen bäst

Transkript

1 Kort version Hur skall en solfångare vara byggd för att fånga värmen bäst? Gissa vilken platta som blir varmast Lägg handen på och känn efter 1

2 Utförlig version Solfångare Solfångare kan man använda för att värma upp vatten, som kan bli varmvatten till disk och dusch. Varmvattnet kan också värma upp hus. Här kan du jämföra några olika plattor, och fundera över hur man skall göra för att fånga in solvärmen bäst. Gissa vilken platta som blir varmast Lägg handen på och känn efter Hur skulle du kunna göra solfångaren ännu bättre 2

3 Mera om Syfte Eleverna får uppleva att solenergin kan ge hög temperatur, och får fundera över hur energin fångas in. Förkunskaper Inga förkunskaper behövs. Kommentarer till experimenten Panelen med solfångarytorna placeras solbelyst. Det går också bra att belysa med två byggstrålkastare 500 W. Det är viktigt att strålkastarna placeras symmetriskt, så att alla plattorna får lika instrålning. Temperaturökningen känns redan efter några minuter. Med full solinstrålning kan de två högra plattorna bli mycket heta, känn försiktigt! Med en IR-termometer kan temperaturen på plattorna mätas. Observera att platta 4 måste mätas snett in under glaset - riktar man mätaren mot glaset så mäter man glasets temperatur. Experimentet går också att utföra med enklare material, svart papp etc. Under Slutsatser diskuteras några varianter av experimentet. Slutsatser En solfångare skall dels fånga in så mycket solenergi som möjligt, dels ha små värmeförluster till omgivningen. En vit yta reflekterar, kastar tillbaka solstrålningen. En svart yta fångar in, absorberar, ljuset och energin omvandlas till värme. En varm yta avger alltid värme till omgivningen. Värmetransporten kan ske på tre olika sätt, och oftast är alla tre igång samtidigt: Kall luft strömmar förbi den svarta plåten (nr 2 från vänster) och kyler den både fram och bak (konvektion). Om plåten hade placerats tätt inpå träskivan baktill hade vi sluppit detta. Men värme kan då ledas genom träet. Därför monterar vi platta nr 3 på mineralull, som leder värme mycket dåligt, och isolerar bra. 3

4 Slutligen kan värme stråla ut från plattan. Med glas framför (nr 4) vänder en del av den utstrålade värmen tillbaka ("växthuseffekt"). Dessutom skyddar glaset mot kalla luftströmmar, konvektion. Utomhus brukar platta 4 bli varmast, men inomhus blir ofta platta 3 varmast. Glaset över nr 4 hindrar en del av instrålningen. I vindstilla inomhusmiljö kompenseras inte detta alltid av minskade värmeförluster. Resultatet blir mest påtagligt en kall men solig vår- eller höstdag. Den vita plattan är kall som utomhusluften medan de isolerade svarta kan bli riktigt heta. Man kan bygga liknande testplattor för att undersöka instrålningen från olika väderstreck (svarta isolerade plattor vända i olika riktningar) eller för att jämföra södervända plattor riktade vertikalt, 45 o uppåt respektive rakt uppåt. Alla plattorna är målade med vanlig matt målarfärg. Ingen selektiv yta finns med (jämför experimentet Varmvatten från solen ). En selektiv yta är känslig för smuts och fungerar bäst vid riktigt höga temperaturer. Tillämpningar Den vanliga konstruktionen av en solfångare framgår: god värmeisolering bakom solfångarplåten och glas framför. Glasets roll är i praktiken ännu viktigare än vad som framgår här: I experimentet är glaset delvis öppet för att man skall kunna känna på plåten, vilket gör att dess förmåga att minska värmeförlusterna inte kommer helt till sin rätt. Denna utrustning behöver du Panel med fyra "solfångare" (bygg själv) Inomhus: 2 byggstrålkastare 500 W Litteratur Andrén, Lars: Solenergi, praktiska tillämpningar i bebyggelse. Svensk Byggtjänst ISBN Solvärmeteknik i större och mindre skala. Areskoug, Mats, Miljöfysik. Energi och klimat ISBN Bl.a. solenergiutnyttjande, solfångare, solceller behandlas. Många experiment på skolnivå beskrivs. Grundläggande högskolenivå (eller fördjupning på gymnasiet).. Bason Frank: Solstrålning, solceller, solenergi. SolData Publishing Teori, experiment och tillämpningar kring solceller. Gymnasienivå. På danska. Boysen, A. (red) Solsverige 1991, 92, 93, 94, 95, del 6. Larsons förlag, Box 3063, Täby. Informativa artiklar om solenergins möjligheter och aktuella läge. Gymnasienivå. Eckerman Pelle, Grähs Gunna. Solkatt, vindstrut och vattenhjul. Bonnier, Carlsen Idérik experimentbok för barn. Weblänkar Råd och rön. Testresultat för solfångare för villavärme. Från 14 år. 4

5 Sveriges provnings- och forskningsinstitut. Test av solfångare. Gymnasie högskolenivå. Svenska solenergiföreningen. Diverse information, bl. a. OH-presentation av solvärme, samt läs- och länktips. Gymnasienivå. The solar cooking archive. Om att laga mat med solens hjälp, olika ugnar, ritningar, bilder, recept mm. Från 10 år. På engelska. National renewable energy laboratory. Fun in the Sun. Lärar- och elevmaterial om energi för bl.a. yngre barn. Omfattande material, ganska styrt. På engelska. Florida solar energy center. Energi-relaterade resurser för skolor, som inkluderar powerpoint presentationer om solenergi, lärarsidor, elevuppgifter av olika slag för elever från 10 år. Ganska styrda uppgifter, men en del bra idéer. På engelska. 5