Thermodynamisch TD

Een nieuwe eend in de bijt zijn de thermodynamische panelen waarbij weliswaar lucht wordt gebruikt maar op een andere manier. Het is mogelijk met heel veel oppervlak ook de energie in de lucht “te pakken te krijgen”. Hiertoe worden panelen gemaakt met een vergelijkbare oppervlakte als de zonnepanelen. Doordat er een heel groot oppervlak is, hoeft de lucht niet verzameld te worden met grote ventilatoren, maar is het voldoende als er een briesje over deze panelen gaat. De geluidsoverlast van deze techniek is er dus niet behalve bij de warmtepomp zelf. Het is een groot voordeel dat er buiten geen geluid wordt gemaakt. Een slimme manier is dat deze panelen soms onder de zonnepanelen wordt geplaatst, waardoor er geen sneeuw op valt en de zonnepanelen een beetje worden gekoeld. Dit kan een iets hoger rendement geven van de zonnepanelen.

Er kleeft ook een bezwaar aan. Als er warmte wordt onttrokken aan de TD panelen, dan koelen deze af. Er zijn dan situaties denkbaar dat de panelen zo koud worden dat er ijsvorming plaats vindt. ook zal de efficiency afnamen naarmate de temperatuur daalt

Tot zover het positieve deel. Maar let op, als er geen of weinig wind is over of langs de thermodynamische panelen, dan zal de temperatuur duidelijk veel lager zijn dan de omgevingstemperatuur, het rendement zal daardoor zakken. Hierdoor zijn er ook risico’s aan een dergelijke installatie. Er gaat het verhaal, omdat er in de winter bij vochtig weer ook warmte wordt onttrokken, er ijsvorming ontstaat op de panelen. Dat is goed denkbaar. Het is vergelijkbaar met een vriezer die open staat. In no-time is er een enorme klomp ijs aangegroeid. Hierdoor kan het gewicht aanmerkelijk toenemen en uiteindelijk zorgen dat het dak het gewicht niet kan dragen. Dat kunnen we ook eenvoudig uitrekenen voor de situatie dat er geen wind is boven en onder de zonnepanelen. We gaan drie windstil-situaties beschouwen: bewolkt, onbewolkt en sneeuw op de zonnepanelen. In alle gevallen gaat de COP, het rendement, aanmerkelijk omlaag. Praktisch gesproken ben je elektrisch aan het stoken.

De temperatuur van zonnepanelen zal zakken tot het dauwpunt. Iedereen kent het verschijnsel: er ontstaat rijp op de auto’s, maar ook op de zonnepanelen. De temperatuur van de zonnepanelen kan aanmerkelijk lager zijn dan de omgeving, er is immers geen wind. Met een infrarood thermometer kan dit effect gemeten worden. Bij een luchttemperatuur van 0˚C kan de temperatuur van de zonnepanelen gemakkelijk – 10˚C worden.

Als de Thermodynamische panelen onder de zonnepanelen zijn geplaatst dan kijken de Thermodynamische panelen voor de éne helft naar het dak en de andere helft naar de zonnepanelen: de thermodynamische panelen kijken naar het dak en deze is goed geïsoleerd er is daar dus geen of verwaarloosbaar warmtetransport. Deze Thermodynamische panelen “kijken” dan voor de helft naar een temperatuur van -10˚C van de zonnepanelen.

Als we in de winter een warmtebehoefte hebben van 4 kW en we hebben een oppervlakte van 40 m2 (en dat is veel) dan moeten we 100 W/m2 onttrekken. Met behulp van Stefan-Boltzman kunnen we uitrekenen wat de temperatuur wordt van de Thermodynamische panelen (er is geen luchttransport).

Volgens de wet van Stefan-Boltzman is de uitstraling

Pbron = σAT4

Pbron = vermogen (W)
σ = 5,670373·10-8 Wm-2K-4
A = oppervlakte (m2)
T = temperatuur (K)

De temperatuur van de zonnepanelen is 273K-10K = 263K. Het vermogen dat uitgewisseld wordt is het verschil tussen uitgaande en inkomende straling.

5,670373 x 10-8 x 2634 – 5,670373 x 10-8 x Ttd4 = 100 W

Hieruit volgt: 5,670373 x 10-8 x (2634 – Ttd4) = 100

(2634 – Ttd4) = 17,64 x 108

Ttd = 234,43 K = 273 K -234,43 K = -38,6 ˚C

 

Bij deze temperatuur zal de COP extreem laag zijn, en ben je in feite het huis elektrisch aan het stoken. Bovendien zal er ijsvorming ontstaan. Je bent immers aanmerkelijk onder het dauwpunt. Hieruit kunnen we ook de conclusie trekken dat het best waar zou kunnen zijn dat het dak bezwijkt onder de ijsvorming.