Sol, vind och vatten.

[Skytten]

Jag har fattat att det är luftsolfångare  som avses här och att varmluften går rakt in i det utrymme som ska värmas.

[Radar]

Jag vet inte om "Skytten" missuppfattade det jag skrev om lådans volym, eller om jag kanske skrivit på ett otydligt sätt. Höjden och bredden på lådan bestäms av fönstrets storlek. Djupet på lådan är avståndet mellan fönstret till den bakre väggen.

citat eka:
Persienner? lutande plåtar?
Att vika plåtarna inne i solfångaren är nog helt onödigt. Du förändrar inte summan av den yta där solen kommer in utan du skuggar bara bakomvarande plåt. Plåten märker inte om solen kommer rakt eller från sidan slut citat.

Om plåten inte märker från vilket håll solen värmer skulle det inte ha någon betydelse i vilken vinkel en solfångare monteras. Nog måste väl effekten bli högst om solen faller in helt vinkelrätt mot plåtarna?

Det kan nog stämma att plåtarna kan skugga varandra om de placeras som i en persienn. Jag tänker mig en montering som gör att när solen går upp ligger plåtarna i 90 grader och helt kant i kant. I detta läge blir ingen plåt skuggad. Efter hand som solen stiger skulle då plåtarna ställas i en vinkel som hela tiden blir vinkelrät mot solhöjden. Om solen skulle hamna i zenit skulle alla plåtar bli skuggade. Detta händer ju inte i Sverige, men det är ett maxvärde på infallsvinkeln.
Efter detta resonemang borde den vinkel där plåtarna börjar skugga varandra inträffa vid 45 graders solhöjd. Man borde kunna hitta någon tabell där maximal solhöjd anges för olika orter.

I vilket fall som helst kommer det att vara skugga i en del av min låda. Detta beroende på att lådan ska fällas in i en vägg. D.v.s. Fönstret kommer att sitta i samma linje som väggen. Och om det blir en helplåt lutas den inuti lådan. Det är ju möjligt att jag ångrar mig i frågan om detta. Det blir inte mycket krångligare att bygga så fönstrets nedre kant ligger en bit utanför väggen för att få rätt lutning, med plåten parallellt med fönstret.

Anledningen till att jag bygger in solfångaren i en vägg är för att jag enkelt ska kunna komma åt från baksidan och ändra och experimentera. Den placeras på en höskulle, och rummet som ska värmas upp är ett f.d. stall i våningen under. Luften transporteras via någon lämplig kanal till detta rum. Något liknande den här kanske kan gå. http://www.biltema.se/products/product.asp?iItemId=141172

Och till en början är det en luftsolfångare, som i ett senare skeende enkelt ska kunna konverteras till vattensolfångare.

[Radar]

Jag hittade lite om hur man beräknar solhöjden. http://vadret.nyhetskanalen.se/1.126904/2007/06/19/sommarsolstandet_bara_tva_dagar_bort?seenOnlinePageNo=2#

Enligt Wikipedia ska Östersund ligga på 63,11 grader. Jag bor någon mil norr om Östersund och anser dessa mil försumbar i sammanhanget.

Använder man formeln i länken "Solhöjd i grader = 90-breddgrad+23,5" får man då 50,39 grader som maximal solhöjd.
Enligt formeln "Solhöjd i grader = 90-breddgrad-23,5" får man som lägsta solhöjd 3.39. Solen är alltså bara uppe och visar sig lite innan den går ner bakom fjällen.
Vår- och höstdagjämning skulle solhöjden vara 26,89 grader här.

Det betyder att en solfångare är i praktiken verkningslös stora delar av året.
Men eftersom det rum jag nämnt tidigare bara kommer till användning under sommarhalvåret får man väl anse det värt att fortsätta grunna på solvärmesystemet.

[eka]

Vi kan börja med solinstrålingen. Den är nog ok på de flesta ställen i landet.
Kika på denna sida http://www.solgruppen.se/solen.htm

[Skytten]

Sommartid är solinstrålningen per timme något lägre norrut, men det lyser fler timmar.

Årsmedelvärde skiljer faktiskt inte så mycket.

[eka]

Skall se om en bild säger mer än ord. Men färgerna vart tydligen fel när jag sparade

Den svarta lådan motsvarar solfångaren. De röda linjerna utgör ytan när solen skiner rakt uppifrån.
Det blå strecket visar då den totala effektiva ytan från solen och den yta som absorbetar solstrålar.

När solen ligger från sidan t.ex. lyser som de gula linjerna, motsvarar de gröna strecket ytan och de solstrålar som då träffar solfångaren.
Det är tvärsnittet av den instrålade ytan som betsämmer hur mycket effekt man får ut.

Om själva solfångaren inuti har plåtar som är rakt eller vinklade har mycket liten påverkan.
De fenomen som inträffar är att om vinkeln mot glaset är tillräckligt stor så speglas ljuset ut igen.

[Skytten]

Det finns en rälig vinkel som tom kan ge totalreflektion.

[eka]

Ja, och även små vinklar ger viss reflektion. Därav att verkningsgraden ökar med antireflexbehandlat glas (tror jag)

Men här måste man återgå till syftet. Billigt! så om man får tag i billigt material, struntar i arbetsinsattsen så kompeserar man sig med större yta.

[Radar]

Det är kul att ni engagerar er grabbar, för att försöka hjälpa en novis som jag.
Alla gånger tar jag inte information för givet bara för att någon påstår en sak. Ibland frågar man sig "Varför". Det beror ibland på bristande kunskap och ibland på att mitt logiska tänkande inte håller med. Oftast beror det nog på båda dessa saker. Min logik kräver mer kunskap för att acceptera en del uppgifter.
Hoppas att ni inte lessnar i första taget, när jag verkar tjurig.

Ibland kommer en uppgift som gör mig förvirrad. Det här med solinstrålningen är en sådan sak.
Att solen lyser fler timmar/dygn under sommaren kan väl bara ha betydelse om solfångaren ligger plant ner på marken?
Om den monteras på en södervägg försvinner effekten när hela solfångaren ligger i skugga. Alltså maximalt < 12 timmar/dygn som den är belyst.

Den här elaka vinkeln som bara reflekterar bort solen från fönsterglas. Vid vilken vinkel infaller denna?

Jag har försökt mig på en skiss på hur jag tänker mig att solfångaren ska byggas. Jag sparar i GIF-format när det bara är ett fåtal färger som ska visas. 

[K.A.J]

Skall försöka mej på att förklara det här med solinstrålning i olika vinklar. Det är samma fenomen som orsakar årstiderna. I en m2:s yta vinkelrätt mot solen är den instrålade energin totalt något över 1 kW. Om då solen står i 45 graders vinkel mot marken eller solfångaren får man 0,5 kW/m2 mark-solfångare. Alla andra vinklar kommer att ge effekter i proportioner till detta.

Den optimala fångaren styrs så att den alltid är vinkelrät mot solen både lodrät  och "horisontellt".
Men detta blir en dyr och komplicerad anordning Nu var det frågan om billig. Då blir det viktigaste att orientera hela fångaren i den optimala vinkeln för just den orten man bor på. Att strimla och vinkla plåtarna ger troligen marginella effektökningar.

Hoppas jag lyckades förklara det något så när förståeligt. 

Mvh K.A.J

[Frank-Thomas]

Om man ska välja en fast vinkel på solfångaren(följa solen från öst till väst upp och ner vore ju drömmen) så borde man ha mest glädje av att optimera den efter vår och höstsol och inte bry sig om stora reflektionsförluster mitt i sommaren. Alltså inte sträva efter maximal årsmedel effekt utan sträva efter effekt när värmen behövs inomhus. Har en liten skogsstuga jag tänkt utrusta med luftsolfångare, mitt i vintern kommer solen knappt över träden knappa hundra meter bort men nu i mars skulle det nog börja ge en del. Men med ett annat läge tex högt beläget eller med ett vidsträckt fält mot söder kanske man har glädje av en ännu mer vinteranpassad vinkel?
Intressant tråd!

[eka]

Ja det Kaj säger är ungefär samma sak som jag visade om lutning. Med en lämplig tumregel. 45° = hälften

Frank-Thomas, titta på mitt tidigare inlägg om lutning. Utgår från din bredgrad och sätt den lika då stämmer det hyfsat med vår och höstdagjämning, jag skrev också om sommarsolståndet.

Tack Radar för solhöjd. Misstänker att 23° motsvarar vändkretsarna (bredgraden där solen står i zenit och vänder sommar som vinter)

Till din konstruktion Radar.
Jag skulle tänka så här. Du har en öppning med glas. Där skall du fånga så mycket enegri som möjligt. Om plåten står rakt eller snett har ingen betydelse. (Mer än det vi skrev tidigare om veckad plåt.)
För att undvika skugga så skulle jag ställa plåten så nära fönstret som möjligt då nytjar du effekten som bäst.

Den montering som du beskriver kommer att resultera i att solens strålar inte träffar plåten utan sidoväggarna. OM dessa också består av plåt på samma sätt så har det ingen betydelse men om dessa "bara" har isolering eller annat material så värmer du bara upp ytterväggen i din låda med effektförlust som resultat.

Tills slut om detta

Alltså maximalt < 12 timmar/dygn som den är belyst

Helt rätt. så ser jag det också, jag tänkte göra en kalkylering över soltimmar men då jag bara har 2år gymnasiematematik så är jag hänvisad till sin och cos.  Det blev en hel del cirkulära funktioner som gick in i varandra så detta är för tillfället nedlagt. Får söka vidare på nätet efter tipps.

Den här elaka vinkeln som bara reflekterar bort solen från fönsterglas. Vid vilken vinkel infaller denna?

Har med brytningsindex att göra. Slå upp brytningsindex för glas så får du svaret på frågan.

[Frank-Thomas]

Tack eka för upplysningen att jag missat dina lutningslärdomar!
har kollat nu.

[Radar]

Tack Radar för solhöjd. Misstänker att 23° motsvarar vändkretsarna (bredgraden där solen står i zenit och vänder sommar som vinter)

Till din konstruktion Radar.
Jag skulle tänka så här. Du har en öppning med glas. Där skall du fånga så mycket enegri som möjligt. Om plåten står rakt eller snett har ingen betydelse. (Mer än det vi skrev tidigare om veckad plåt.)
För att undvika skugga så skulle jag ställa plåten så nära fönstret som möjligt då nytjar du effekten som bäst.

Den montering som du beskriver kommer att resultera i att solens strålar inte träffar plåten utan sidoväggarna. OM dessa också består av plåt på samma sätt så har det ingen betydelse men om dessa "bara" har isolering eller annat material så värmer du bara upp ytterväggen i din låda med effektförlust som resultat.

23,5 ska vara jordaxelns lutning, så det borde vara samma sak som vändkretsarna.

En sak som slog mig angående solhöjden. Skulle höjden över havet ha någon betydelse om hur högt solen står? Jag antar att avståndet till solen gör att det inte spelar någon roll hur högt över havet man befinner sig.
Jag hittade formlerna för hur man räknar olika vinklar här, http://home8.swipnet.se/~w-88286/Math.htm, men eftersom det är närmare 30 år sedan jag hade anledning att räkna ut liknande vinklar har jag glömt allt om hur man använder formlerna. Om jag trodde att det skulle ha betydelse skulle jag nog kunna sätta mig in i det igen, men nu avstår jag detta.
Om någon får för sig att räkna på det bara för att bekräfta dess ringa betydelse är min exakta breddgrad 63,24 och höjd över havet 385 m.

Avstån det mellan solen och jorden varierar
med ±1.5% under året och är i genomsnitt
149.6 miljoner km.

Källa:http://www.smhi.se/content/1/c6/02/95/60/attatchments/faktablad_solstralning.pdf

Enligt tabellen på den här sidan http://www.solgruppen.se/placering.htm skiljer det 9% i effekt om man sätter plåten i 60 graders lutning eller 90.
Jag vidhåller nog därför att plåten ska luta. Fönsterglaset vill jag av estetiska och praktiska skäl fortfarande ha i 90 grader. Att sätta plåtbitar även på sidorna låter sig lätt göras.
Om den lutande plåten har samma yta som glaset bör det inte bli någon skugga (eller endast minimal) i överkanten på plåten, när solen står som högst vid sommarsolståndet. Det var därför jag intresserade mig för solhöjden.

Så hade vi det här med brytningsindex för glas.
Jag har fått fram att detta ska vara ca 1.5. Om jag nu förstått saken rätt betyder det att det bara är på för-och eftermiddag som detta inträffar med total reflektion. Alltså om solfångaren sitter i rakt söderläge och solen faller in med 1,5 grader öster eller västerifrån.
Om nu detta är rätt skulle brytningsindex inte spela någon större roll, eftersom denna vinkel i stort sett ändå gör att solfångaren ligger i skugga.

[Radar]

Den optimala fångaren styrs så att den alltid är vinkelrät mot solen både lodrät  och "horisontellt".
Men detta blir en dyr och komplicerad anordnig. Nu var det frågan om billig. Då blir det viktigaste att orientera hela fångaren i den optimala vinkeln för just den orten man bor på. Att strimla och vinkla plåtarna ger troligen marginella effektökningar.

Att följa solhöjden ska inte behöva bli så komplicerat. Det är där persiennen jag snackat om kommer in i bilden.
På skissen, som visas från sidan, är den blå linjen glaset, de röda linjerna är snören eller något. De snedställda tunna svrta linjerna är plåtarna.
Plåtarna hängs upp i snöret i mitten, med knutar på lämpligt avstånd där plåtarna hänger fast.
Snörena till höger och vänster reglerar vinkeln på plåtarna.
Längst ner en motor som reglerar allt.

[Radar]

Allt detta styrs då av en solföljare. Själva avkännaren sitter på den här bilden monterad på staget som reglerar persiennen.
De gula prickarna är fototransistorer eller andra ljuskänsliga komponenter.
De kopplas till en reglerkrets som styr motorn.
Mellan de gula prickarna är en plåtbit t.ex. som skuggar den ena eller andra fototransistorn. Reglerkretsen strävar efter att båda fototransistorerna ska få lika mycket infallande ljus. Den reglerar då motorn framåt eller bakåt tills detta infaller.
Plåtbitarnas vinkel följer med och vinklas mot solen.

Efter mitt tidigare resoneman skulle plåtarna börja skugga varandra när de står i 45 grader eller mindre. Det skulle kunna avhjälpas genom att separera plåtarna lite mer.
Där jag bor blir den maximala solhöjden vid sommarsolståndet 50,26 grader. Det blir alltså bara en period runt midsommar en stund mitt på dagen som det blir någon skugga på bakomvarande plåtar. Från solhöjden 45 grader till 50,26.

[K.A.J]

Ja men om Du i din bild ritar parralella strålar från Din sol ner till solfångaren så ses ju med en gång att plåtarna kommer att skugga varandra. Att sära på plåtarna gör bara att det får platts ett mindre antal plåtar på ett givet "fönster". Hur man än vrider och vänder på det, med ett "fast fönster" går det inte att lura bort förhållandet att det är den ytan som exponeras mot solen som avgör effekten. Det är "hela fönstret" som skall lutas och det är inte den vinkeln som ändrar sej mest. Det är den dagliga rörelsen kring jordaxeln som skulle ge mest att följa.

Ursäkta detta är ingen kritik utan ett försök att hjälpa Dej i Dina funderingar. 

Mvh K.A.J

[Radar]

Självklart tar jag det inte som kritik när någon vill rätta till mina funderingar. Det är bara att ösa på och även kalla mig "Din dumma jävel, som inte begriper", går för sig.

Mina skisser ska inte ses som ritningar. Jag har inte annat än paint på den här datorn. Och det är inte skoj att skissa med.

I skissen med persiennerna är jag medveten om att vinkeln på plåtarna och solhöjden är fel. Det går bara att höfta till med vinklarna i paint.
Det var bara föra att visa att det inte blir så komplicerat att följa solhöjden jag gjorde den. Solhöjden här skulle aldrig nå över 50,26 grader har jag räknat ut.
Naturligvis skulle det bästa vara att följa solens gång från öster till väster. Även det skulle låta sig göras om man har lådan utanpå väggen, förankrad med rör i alla fyra hörn i något slags gångjärn. Rören löper i väggen genom vridbara anslutningar och en kuggstång på insidan väggen. Motorer skjuter ut eller drar in rören så att solfångaren följer solen. Styrd på samma sätt med en solföljare.
Det här kräver robusta konstruktioner om inte vinden ska blåsa ner alltihop. Det kräver även flexibla ventilationsrör av något slag för att ta in varmluften.

Det här är egentligen bara ett sidospår som jag inte tänker följa. (Inte den här gången i alla fall.) Det blir en fast monterad plåt i min solfångare.

[K.A.J]

Ja det blir enklare med fasta anläggningar. Själv har jag sådan tur att taket på boningshuset har i det närmaste optimal "solfångarlutning" för oss här i Skåne c.a 50 grader. Däremot har jag en massa speglar som jag fått på jobbet en gång i tiden. Så jag har "lekt" mycket med tanken att sätta upp dem någon form av solföljare för att förstärka effekten på mina solfångare. Skulle antagligen se jäkligt ut, så man hade kanske blivit inspärrad på dårhus. 

[eka]

Leker också med tanken att följa solen men just därför skulle jag vilja räkna på förlusterna när den står still. På så sätt få in verkningsgrad/pris. Om man pratar med proffsen så säger det att det aldrig lönar sig med solföljare.
Åter igen som kaj skriver. Det är fönstret yta som bestämmer. Fler separerade plåtar innuti gör bara effekten lägre.

Tabellen på solsidan anger den summerade medeleffekten över året Du blandar ihop detta med ögonblicksbilden av solstrålningen vid ett givet tillfälle.
Ta två plåtar. Klipp till den ena 10 * 10 cm Klipp den andra så att den vid 45 graders lutning exakt skuggar den andra. Det bör bli sqr(2) * större =  10 * 1.414  det ger 14 * 10 cm

Sätt upp dom bredvid varandra mot solen den större med 45 graders lutning. Mät om den ena blir varmare än den andra. (den lutande kommer förmodligen att ha någon grad lägre då större yta kyls mer)

Att göra en solföljare som går över dagen är ganska lätt. Om den sitter på en axel som pekar mot polstjärnan, = följa jordaxeln = din bredgrad så behöver du bara justera upp/ned vinklen någon gång i månaden, i övrigt följer den solens bana. Se på hur fästet till en parabolanten eller ett solur är konstruerat.