background image

Fizyka prze-

mian energe-

tycznych 

Imię i nazwisko 
1. Amelia Mucha  
2. Mariola Urban 
3. Monika Świdrak 

Wydział 

 

EiP 

Rok 

 

IV 

Specjalność 

 

GPiE 

Zespół 

 

Ćwiczenia labo-

ratoryjne 

Temat: Kolektor słoneczny 

Nr ćwiczenia 

25 

Data wykonania 

18.05.2015 

OCENA 
 

 

1.  Cel ćwiczenia. 

 

Zapoznanie się z instalacją kolektorową 

 

Badanie parametrów instalacji kolektorowej 
 

2.  Wyniki pomiarów 

 
Założone średnie natężenie promieniowania słonecznego w dniu wykonywania ćwiczenia: 600 
kW/m

2

 

kolektor I 

Nr 

pom

ia

ru

 

Przepływ - 

wskazanie 

rotametru 

[l/min] 

Przepływ - 

wskazanie 

ciepłomierza 

[m

3

/h] 

Przepływ - wskazanie 

wodomierza początko-

we i końcowe [m

3

/h] 

Temperatura 

medium w 
kolektorze 

[C] 

Temperatura 

wody w 

zasobniku [C] 

Temperatura 

zasilania 

(ciepłomierz) 

[C] 

Temperatura 

powrotu 

(ciepłomierz) 

[C] 

Moc wg 

wskazań 

ciepłomierza 

[kW] 

początkowe  końcowe 

1,5 

0,06 

4429,440 

4429,450 

27,9 

27,0 

35,9 

32,4 

0,5 

0,09 

4429,451 

4429,462 

28,0 

28,5 

37,0 

32,8 

0,4 

0,12 

4429,463 

4429,480 

28,4 

27,0 

36,8 

32,9 

0,7 

0,16 

4429,481 

4429,498 

28,7 

26,5 

36,0 

32,7 

0,4 

0,21 

4429,499 

4429,523 

28,8 

25,9 

34,8 

33,4 

0,3 

 
kolektor II - hybrydowy 

Nr 

pom

ia

ru

 

Przepływ - 

wskazanie 

rotametru 

[l/min] 

Przepływ - 

wskazanie 

ciepłomierza 

[m

3

/h] 

Przepływ - wskazanie 

wodomierza początko-

we i końcowe [m

3

/h] 

Temperatura 

medium w 
kolektorze 

[C] 

Temperatura 

wody w 

zasobniku [C] 

Temperatura 

zasilania 

(ciepłomierz) 

[C] 

Temperatura 

powrotu 

(ciepłomierz) 

[C] 

Moc wg 

wskazań 

ciepłomierza 

[kW] 

początkowe  końcowe 

1,5 

0,08 

4429,536 

4429,539 

23,7 

28,3 

27,8 

27,6 

0,13 

4429,541 

4429,551 

23,7 

29,0 

30,3 

25,9 

0,5 

0,20 

4429,552 

4429,574 

24,0 

26,6 

27,7 

26,6 

0,3 

 
Obliczenia. 
 

kolektor I 

Nr 

pom

ia

ru

 

Rotametr 

Ciepłomierz 

Wodomierz 

[ l/min] 

[m

3

/h] 

[l/min] 

początkowe 

[m

3

końcowe 

[m

3

różnica 

[m

3

/5min] 

[l/min] 

1,5 

0,06 

1,00 

4429,440 

4429,450 

0,010 

2,0 

0,09 

1,50 

4429,451 

4429,462 

0,011 

2,2 

0,12 

2,00 

4429,463 

4429,480 

0,017 

3,4 

0,16 

2,67 

4429,481 

4429,498 

0,017 

3,4 

0,21 

3,50 

4429,499 

4429,523 

0,024 

4,8 

background image

 

 

kolektor II - hybrydowy 

Nr 

pom

ia

ru

 

Rotametr 

Ciepłomierz 

Wodomierz 

[ l/min] 

[m

3

/h] 

[l/min] 

początkowe 

[m

3

końcowe 

[m

3

różnica 

[m

3

/5min] 

[l/min] 

1,5 

0,08 

1,33 

4429,536 

4429,539 

0,003 

0,6 

0,13 

2,17 

4429,541 

4429,551 

0,010 

2,0 

0,20 

3,33 

4429,552 

4429,574 

0,022 

4,4 

 

3.  Opracowanie wyników pomiaru. 

a)  Wyznaczono wartości przepływu medium grzewczego trzema sposobami - za pomocą ro-

tametru, ciepłomierza i wodomierza. Wartości te różniły się. 
W używanym rotametrze wartość natężenia przepływu została odczytana poprzez porów-
nanie położenia pływaka ze skalą umieszczoną na rurze lub obudowie rotametru. Ustawie-
nie wartości natężenia przepływu zależało od precyzji oka ludzkiego i mogło być obarczone 
błędem. 
Wskazania przepływu na ciepłomierzu obliczane są według wskazań wodomierza (są od 
nich uzależnione), który wysyła do ciepłomierza jeden impuls po przepływie jednego litra 
medium. 
Zarówno w rotametrze jak i wodomierzu błąd pomiaru wynika głównie z błędnego odczy-
tu. Można uznać, że najdokładniejszym z urządzeń użytych w ćwiczeniu jest wodomierz, a 
najmniej dokładnym urządzeniem jest ciepłomierz. 
 

b)  𝑃 = 𝑚  ∙ 𝐶

𝑝

∙ 𝛥𝑇 ∙ 𝜌 

ρ = 1000 kg/m

3

 

C

p

 = 3,17 kJ/kg*K (dla Ergolid A-20 35%)  

http://www.chlodnictwo-sklep.pl/product_info.php?products_id=77 

Moce obliczone: 

Dla pomiaru 1.: 

𝑃 =

0,06 

𝑚

3

ℎ  ∙ 3,17 

𝑘𝐽

𝑘𝑔 ∙ 𝐾 ∙ (35,9 − 32,4)𝐾 ∙ 1000 

𝑘𝑔

𝑚

3

3600 

𝑠

= 0,185 𝑘𝑊 

kolektor I 

Nr pomiaru 

Moc obliczona P 

[kW] 

Moc wg wskazań 

ciepłomierza [kW] 

0,185 

0,5 

0,333 

0,4 

0,412 

0,7 

0,465 

0,4 

0,259 

0,3 

 
kolektor II – hybrydowy 

Nr pomiaru 

Moc obliczona P 

[kW] 

Moc wg wskazań 

ciepłomierza [kW] 

0,014 

0,504 

0,5 

0,194 

0,3 

background image

Wartości mocy różnią się znacznie. W większości przypadków wartości mocy obliczonej są niższe od 

wartości mocy wskazanych przez ciepłomierz. Można uznać, iż dokładniejsze są wartości mocy obli-

czonej, ponieważ do jej wyznaczenia użyto wartości stałych, znaczenie miały też natężenie przepływu 
wskazane przez ciepłomierz (uzależnione od wskazań wodomierza) oraz temperatury zasilania i po-

wrotu. 

Moc wskazana ciepłomierza jest mniej dokładną wartością. 

 

c)  𝑄 = 𝑚 ∙ 𝐶

𝑝

∙ ∆𝑇

1

= 𝑉 ∙ 𝜌 ∙ 𝐶

𝑝

∙ ∆𝑇

1

 

ρ = 1000 kg/m

3

 

C

p

 = 4,19 kJ/kg*K 

t=300 s/1 pomiar 

 

Dla pomiaru 1.: 

𝑉 =

0,06

𝑚

3

ℎ ∙ 300

𝑠

𝑝𝑜𝑚𝑖𝑎𝑟

3600

𝑠

= 0,005

𝑚

3

𝑝𝑜𝑚𝑖𝑎𝑟

 

𝑄 =  0,005

𝑚

3

𝑝𝑜𝑚𝑖𝑎𝑟

∙ 1000

𝑘𝑔

𝑚

3

∙ 4,19

𝑘𝐽

𝑘𝑔 ∙ 𝐾

∙ (27,9 − 27,0)𝐾 = 18,86 

𝑘𝐽

𝑝𝑜𝑚𝑖𝑎𝑟

 

 
kolektor I 

Nr po-

miaru 

Ciepło Q 

[kJ] 

18,86 

15,71 

58,66 

122,91 

212,64 

 
kolektor II – hybrydowy 

Nr po-

miaru 

Ciepło Q 

[kJ] 

96,37 

166,55 

108,94 

d)  𝑄 = 𝑃  ∙ 𝑡 

 
Dla pomiaru 1.: 
𝑄 = 0,185 𝑘𝑊  ∙ 300𝑠 = 55,48 𝑘𝐽 
 
kolektor I 

Nr po-

miaru 

Ciepło Q 

[kJ] 

55,48 

99,86 

123,63 

139,48 

77,66 

 

background image

kolektor II – hybrydowy 

Nr po-

miaru 

Ciepło Q 

[kJ] 

4,23 

151,10 

58,12 

 
Ilości ciepła obliczone w punkcie c) i d) różnią się. Do obliczenia mocy w punkcie b), a następnie ciepła 

w punkcie d) użyto stałych dla roztworu glikolu, a także temperatur zasilania i powrotu. Do obliczenia 

ciepła w punkcie c) zaś użyto stałych dla wody oraz różnicy temperatur w zasobniku i kolektorze. 

Różnice w ostatecznych wynikach obliczeń wynikają właśnie z użycia innych danych. 

 

Ze względu na bezpieczeństwo instalacji kolektora hybrydowego nie zostały wykonane pomiary dla 

przepływu na rotametrze dla wartości 5 i 6 l/min. Kolektor hybrydowy służy nie tylko do ogrzewania 

wody użytkowej, ale także do produkcji energii elektrycznej. 
 

Wyniki pomiarów mocy są również zróżnicowane, jest to wynikiem zachodzenia wymiany ciepła uzy-
skanego z kolektorów z otoczeniem. Temperatura wody w zasobniku była niższa od temperatury w 

obiegu kolektora I. Sytuacja była odwrotna w przypadku kolektora hybrydowego. 

 

28,8 − 27,9

27,9

∙ 100% = 3,23% 

24,0 − 23,7

23,7

∙ 100% = 1,27% 

 

Temperatura medium w kolektorze I wzrosła o 3,23%, zaś w kolektorze hybrydowym o 1,27%. Wyni-

ka to z faktu, że część energii pozyskana w kolektorze hybrydowym służy jako energia elektryczna. Na 
taki wynik obliczeń miał też fakt niewykonania pomiarów dla przepływu na rotametrze 5 i 6l/min.