شکل ۳-۲۱ تغییرات ضریب تلفات حرارتی (U_L) نسبت به دمای صفحه کلکتور و درجه حرارت محیط ]۳۷[
در مورد صفحات مشخص که تأثیر زیادی در کاهش ضریب انتشار صفحه جاذب دارند، مقدار خیلی کمتری از مقادیر نشان داده شده در دیاگرام را دارد. تولیدکنندگان چنین صفحاتی می‌بایست جوابگوی مقدار کارایی تولیدشان باشند. بیان کلی از راندمان کالکتور را می‌توان به صورت زیر نشان داد :

برای زوایای برخورد کمتر از ۳۵ مقدار τ×α)) لزوماً مقدار ثابت بوده و معادله فوق نسبت به پارامتر / ( ) در صورت ثابت بودن () دارای تغییرات خطی می‌باشد. در طراحی اغلب کلکتورها، درجه حرارت ورودی سیال معلوم می‌باشد. Whillier ]37[ پیشنهاد کرد که با درنظر گرفتن پارامتر اضافی می‌توان از درجه حرارت ورودی سیال به کمک معادلات قبلی بصورت زیر استفاده کرد :

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

که در این معادلات عبارتست از : نسبت گرمای حقیقی تحویلی کالکتور به مقدار گرمایی که صفحه جاذب در درجه حرارت تحویل می‌دهد. این پارامتر ضریب انتقال حرارت کالکتور نامیده می‌شود. بر این اساس می­توان حرارت مفید کسب شده توسط کالکتور را به صورت زیر نوشت ]۴۱[:

نتایج چنین آزمایش­هایی بصورت نمودار شکل ۳-۹ مشخص گردیده است. دراین دیاگرام راندمان (η) در محور عمودی و پارامتر (–) بر روی محور افقی انتخاب شده و در صورتی که درجه حرارت سیال ورودی و محیط برابر باشند مقدار بدست آمده روی محور عمودی برابر τ×α))× می‌باشد.
برای کالکتور نامشخص یک شیشه‌ای با بهره گرفتن از نتایج حاصل از دیاگرام فوق، چنین حاصل می‌شود: مقدار جدا شده روی محور عمودی برابر با ۸۲/۰ و روی محور افقی برابر با ۶۹/۰ .این کالکتور از شیشه شفافی با ضریب عبور ۹۱/ . = τ و ضریب جاذبیت سیاه ۹۷/۰ ساخته شده است. بنابراین مقدار برابر ۹۳/. خواهد بود. با فرض اینکه η و مقدار پارامتر / (–) رابطه خطی داشته باشند همانطور که از دیاگرام مشخص است چون شیب خط برابر ۱۹/۱ = می‌باشد، پس مقدار برابر خواهد بود با ۲۸/۱. نتایج بدست آمده حاصل آزمایشهایی است که در آزمایشگاه ناسا (NASA Lewis Laboratory) در کلیولند انجام گردیده و عواملی مانند سرعت باد و سرعت سیال در اندازه‌گیری راندمان مؤثر بوده‌اند.
۸۲/۰
۶۹/۰

شکل ۳-۹پارامتر (– ) بر‌حسب راندمان (η) ]۳۷[
دیاگرام ۳-۲۲ همچنین مشخص‌کننده میزان راندمان یک گرم‌کننده هوا از نوع دولایه ، بدون فین و صفحه جاذبی به رنگ سیاه می‌باشد. خط ممتد A برای کلکتور یک شیشه مخصوص آب گرم‌کن و خط شکسته B برای کالکتور هوا با شیشه دو لایه منظور شده است. محل تقاطع خط B با محور عمودی به مقدار قابل توجهی کمتر از محل تلاقی خط A با همین محور می‌باشد و علت این است که: ۱)ضریب عبور شیشه دولایه در کالکتور هوا کمتر از مقدار این پارامتر در نوع شیشه یک لایه در کلکتور آب می‌باشد.۲) درحالت B کمتر از A بوده و علت آن کمی ضریب انتقال حرارت بین هوا و فلز جاذب می‌باشد. محل تقاطع خط B با محور افقی بیشتر از خط A در همین محور بوده و علت آن کمتر بودن ضریب تلفات حرارتی رو به بالای نوع B نسبت به نوع A است.
تجربه نشان می‌دهد که زوایای برخورد برای کالکتورهایی­که رو به جنوب قرار گرفته‌اند در طول سال در مقیاس وسیعی تغییر می‌کند.
اگر سطحی را در ۴۰ درجه عرض شمالی با زاویه انحراف ۴۰ درجه و زاویه میل ۴۵/۲۳ σ =در روز اول دی ماه (۲۱دسامبر) درنظر بگیریم مقدار زاویه برخورد ۴ ساعت قبل و ۴ ساعت بعد از ظهر خورشیدی برابر ۷/۶۷ درجه می‌باشد که در روزهای دیگر سال نزدیک به این مقدار باقی خواهد ماند. کل پرتوهای تابیده شده در این شرایط از کمترین مقدار خود یعنی W/m² ۱۴۲ در اول دی ماه تا مقدار نهایی W/m² ۴۴۱ درماه­های دیگر تغییر می کند.
هنگامی‌که میزان تابش کمتر از W/m² ۳۱۵ باشد تلفات کالکتور ممکن است از میزان گرمایی که از خورشید جذب می‌گردد بیشتر شود و این حالت بطور آشکار با درجه حرارت ورودی به کلکتور و محیط تغییرمی‌کند. هنگامی‌که زاویه برخورد از ۳۰ بیشتر می‌شود حاصل τ×α)) تقلیل یافته بنابر‌‌این گرمای جذب شده نیز کاهش می‌یابد و تلفات کالکتور بطور کلی در بعد از ظهر خورشیدی بالا می‌رود و کارآیی آن افت می‌کند.
بنابراین میزان کارآیی کلکتور در طول روز نسبت به عملکرد آن در نزدیکی‌های ظهر کمتر می‌شود.
در آزمایش­هایی که توسط یک آبگرمکن خورشیدی با صفحه جاذب تخت سیاه انجام گردیده است میزان کارآیی در حوالی ظهر ۷۲/ ۰و در طول روز ۵۹/۰ ثبت شده است. همچنین در طول ساعات اولیه بعدازظهر میزان کارآیی نسبت به ساعات اولیه صبح بیشتر می‌باشد و علت آن پایین بودن درجه حرارت محیط در صبح نسبت به بعدازظهر می‌باشد.
۳-۳-۲ تجزیه و تحلیل حرارتی وعملکرد منبع ذخیره آب گرم،هیتر کمکی و تعریف توابع کنترل سیستم]۴۲[
همانطور که در بالا بدان اشاره شد، در این مطالعه، تانک ذخیره آب داغ به صورت تانک آب لایه بندی شده فرض شده است. یک تانک آب لایه بندی شده ( یا چند گره­ای) را می­توان با تقسیم تانک به N گره (قسمت)و نوشتن بقای انرژی برای هر قسمت تانک مدل سازی کرد. رابطه انرژی، انرژی بدست آمده از کالکتور ، انرژی اتلافی داده شده به محیط و انرژی از بین رفته توسط بار را محاسبه می­ کند. نتیجه دسته­ای از N رابطه مختلف است که می ­تواند برای دمای N گره به صورت تابعی از زمان، حل شود.