Oppgave: Forsøk

Forsøk – Virkningsgrad i en solfanger

Publisert: 29.08.2018

I dette forsøket skal dere undersøke virkningsgraden til en solfangermodell. Hvis det er sol og varmt vær ute, kan dere bruke solen som varmekilde. Hvis ikke, brukes en kraftig lampe.

To jenter i labfrakk undersøker en modell av en solfanger. Foto.

Utstyr

  • solfangermodell
  • kraftig lampe/sola
  • lysintensitetsmåler (pyranometer)
  • vekt

Framgangsmåte

  1. Mål dimensjonene til solfangermodellen, og regn ut arealet i m2.
  2. Sett varmelageret på en vekt, fyll på vann og les av massen.
  3. Tenk gjennom hvordan slangene fra solfangeren skal kobles til varmelageret. Spiller det noen rolle hvordan de kobles?
  4. Fyll solfangeren, slangene og kobberspiralen med vann.
  5. Varmelageret settes på en magnetrører og temperaturføleren til termometeret legges i varmelageret.
  6. Rett solfangeren mot sola, eller sett opp en kraftig lampe som varmekilde dersom det ikke er sol.
  7. Start pumpa og noter temperaturen i varmelageret. Fortsett med målinger hvert 5. minutt i 30 minutter.
  8. Underveis gjøres 2 – 3 målinger av strålingsintensiteten ved hjelp av sollysmåleren.

Resultater og beregninger

Tid, min
Innstråling, W/m2
Temperatur i varmelageret, oC

0

 

 

 

 

10 

 

 

15 

 

 

20 

 

 

Verdier som brukes videre til beregninger

Gjennomsnittlig innstråling: _________W/m2

Temperaturendring i varmelageret: __________ oC

Areal av solfangeren: _________m2

Masse av vann i varmelager: ____________ kg

Hvor mye energi mottar solfangeren fra sola?

Hvis den gjennomsnittlige innstrålinga er 1000 W/m2 på en solfanger som har et areal på 0,09 m2, og vi måler i 30 minutter, så blir den tilførte energien:

1000 Wm2·0,09 m2·30·60s=162 000 J=162 kJ

Gjør tilsvarende beregning med målingene dere har gjort.

Hvor mye energi mottar vannet i varmelageret?

Hvis temperaturen i 0,5 kg vann øker med 20 grader, så er energien som tilføres vannet:

4,18kJkg·°C·0,5 kg·20°C=41,8 kJ

Gjør tilsvarende beregning med målingene dere har gjort. 

Hva er virkningsgraden til solfangeren?

I eksempelet vårt har vannet blitt tilført 41,8 kJ, mens solfangeren har mottatt solenergi tilsvarende 162 kJ. Dette gir 

Virkningsgrad=energi tilført vannet i varmelageretenergi tilført solfangeren·100%=41,8 kJ162 kJ·100%=26 %

Regn ut virkningsgraden i solfangeren som dere har undersøkt.