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Torsten Greis

• Ziel der vorliegenden Arbeit ist es ein Simulationsmodell zu programmieren, das die Be-rechnung der Effizienz von drei verschiedenen Parabolrinnenkonstruktionen erlaubt. Dazu werden mit der Software MATLAB verschiedene Module programmiert, die die kurzwel-ligen Strahlungsgewinne und -verluste von Standardparabolrinnen (ohne Seitenwände und Glasabdeckung), Parabolrinnen mit unverspiegelten Seitenwänden und Glasabdeckung und Rinnen mit verspiegelten Seitenwänden und Glasabdeckung bei verschiedenen Einfalls-winkeln simulieren. Ergänzt werden diese Berechnungsprogramme durch Programme zur Berechnung der thermischen Verluste der drei verschiedenen Parabolrinnenkonstruktionen. Mit den Programmen werden die Wirkungsgrade und Einfallswinkelkorrekturfaktoren für die drei Kollektortypen, ausgehend von den Abmessungen einer am Solar-Institut Jülich entwickelten Rinne (mit unverspiegelten Seitenblechen und Glasabdeckung), bestimmt. Es zeigt sich dabei, dass die Rinnen mit Seitenblechen und Glasabdeckung aufgrund der Ex-tinktion der eintreffenden Strahlung an der Abdeckscheibe und der Abschattung durch die Seitenwände geringere optische Wirkungsgrade aufweisen als die Standardparabolrinne mit den gleichen Abmessungen. Zwar kann dieses Defizit durch die Verspiegelung der Sei-tenbleche reduziert werden, der Effekt reicht jedoch nicht aus um die optische Effizienz der Standardparabolrinne zu erreichen. Eine reduzierte, am Absorber absorbierte Strah-lungsleistung resultiert sowohl im Vergleich zwischen den verschiedenen Parabolrinnenty-pen als auch bei zunehmendem Einfallswinkel in reduzierten thermischen Wirkungsgraden. Folglich nehmen auch die Gesamtwirkungsgrade bei der Verwendung von Abdeckscheiben und Seitenblechen sowie mit zunehmendem Einfallswinkel ab. Mit dem Programm durchgeführte Parameterstudien zeigen weiterhin, dass der optische Wirkungsgrad aller drei Konstruktionen mit zunehmender Kollektorlänge zu- und mit steigender Aperturweite abnimmt. Eine Variation der Brennweite führt bei der Standardparabolrinne zu unterschiedlichen Resultaten wie bei den Rinnen mit Seitenblech und Abdeckscheibe. Anhand der berechneten Ergebnisse werden Schlussfolgerungen zur
• The main aim of this diploma thesis is to develop a simulation model, which allows the calculation of the performance of three different types of parabolic through collectors. On that point the software MATLAB had been used to program several modules that simulate the gains and losses of shortwave radiation for standard parabolic through collectors (with-out side walls and glass cover), parabolic through collectors with non-mirrored side walls and glass cover as well as parabolic through collectors with mirrored side walls and glass cover at different angles of incidence. Computations of the thermal losses for the three dif-ferent collector types are added. The simulation tool is used to calculate the optical performances and the incidence angle modifiers for the three types of parabolic through collectors whereby the dimension of the collectors is adopted from a prototype with non-mirrored side walls and glass cover devel-oped at the Solar-Institut Jülich. It is shown that collectors with side walls and glass cover have lower optical efficiency than standard parabolic through collectors because of the ex-tinction of incoming radiation at the glass cover and the shading caused by the side plates. This deficit can be reduced by using mirrored side walls. However this effect is not sufficient enough to reach the optical efficiency of standard parabolic through collectors. The reduced gain in shortwave radiation at the absorber leads to reduced thermal performances both comparing the different collector types and for increasing angle of incidence. Consequently the overall performance decreases with the use of side plates and glass cover as well as for increasing angle of incidence. Investigations made with variable parameters furthermore show that the optical perfor-mance of all three collector types increases with increasing collector length and decrease with increasing aperture width. The variation of the focal length leads to different results concerning standard collectors and collectors with side walls and glass cover. On the basis oft he calculated results conclusions are made concerning the