JU I SREDNJA ŠKOLA ‘’Dr. Husein Džanić’’ Velika Kladuša

MATURSKI RAD

Tema: Kombinovani sistem grijanja (solarno i električno)

Mentor: Begzadić Kiram dipl.ing.maš.

Učenik: Duraković Enes IIIicg

1. UvodGrijanje prostorija individualnih j društvenih zgrada bio je uvijek značajni problem u životu Ijudi, a naročito u vrijeme energetske krize. I prije energetske krize postojao je problem nabavke podesnih izvora energije za zagrijavanje prostorija u kojima žive Ijudi, naročito s obzirom na zaštitu životne sredine od zagađivanja.

U sadašnjoj energetskoj krizi, kada izvori dosadašnje energije za zagrijavanje prostorija naglo presušuju, problem grijanja prostorija postaje sve teži.

Nedostatak potrebne energije i stalno poveanje njene cijene, postavili su oveku problem grijanja prostorija čije je riješavanje ve sada veoma teška i svakirn danam postaje sve teže. Sem toga ne vidi se izlaz iz ove situacije u bliskoj budućnosti.

2. Grijanje prostorija solarnom energijom

Zagrijavanje pojedinih stanova u zgradi ugljem je nepodesno, naftom i gasom nepodesno i nemoguće jer ovi izvori presušuju, elektricnom energijom neracionalno, nesigurno i neodrživa s obzirom na uslove dobijanja elektrine energije, tako da se oveanstvo našlo u nezavidnoj situaciji, a zivotni standard u opasnosti.

Stoga se u cijelom svijetu problem dobijanja tople potrašne vode i grijanja prostorija riješava štednjom klasinih izvora energije primjenom novih izvora energije, naroito iste i neiscrpljive sunčeve energije. Najčešće se oba ova problema rješavaju uporedo, jer se povecavanjem dimenzija solarnih sistema za dobijanje tople vade i dodavanjem ovom sistemu toplotne pumpe i duževremenskog akumulatora toplote istovremeno rješava i problem zagrijavanja prostorija.

Za zagrijavanje prostorija u zgradama sunevom energijom koriste se aktivni i pasivni solarni sistemi. Kada se pored grijanja prostorij a želi istovremeno riješiti i problem dobijanja tople potrošne vode pomou solarne energije, onda se koriste kombinacijeoba ova sistema, odnosno, mješoviti salami sistem.

Aktivni solarni sistemi za grijanje zgrada zasnivaju se na principu voda-voda, voda-vazduh i vazduh-vazduh. Princip voda-voda je isti kao kod dobijanja tople potrošne vode pomou solarne energije, samo se ovdje topla voda iz solarnih odnosno akumulatora toplote, sprovodi u radijatore ili cijevi podnog grijanja, za grijanje prostorija prema principu voda-vazduh. Princip vazduh-vazduh se zasniva na primjeni vazdušnih solarnih kolektara pri emu se kroz solarni kolektor propušta vazduh.

Pored dobijanja tople potrošne vode i zagrijavanja prostorija u zgradama, aktivni salami sistem se primjenjuje i za zagrijavanje vode u otvorenim i zatvorenim bazenima za kupanje i plivanje. Pasivni solarni sistem za grijanje prostorija u zgradama zasniva se na korištenju same zgrade kao solarnog kolektora bez posebnih uredaja. Ovaj pasivni nain korištenja suneve energije za grijanje prostorija u zgradama je najracionalnije solarno grijanje prostorija u zgradama i stoga u posljednje vrijeme najviše privlači pažnju Ijudi u svijetu. Ponovo su aktualne Sokratove ideje o solarnoj kui, zbog ijeg je napuštanja tokom vjekova došlo do iscrpljenja fosilnih izvora energije i kritikog zagađivanja životne sredine.

Na slici 1. shemalskije prikazan aktivni solami sistem za podno grijanje prostorija u zgradi i dobijanje tople potrošne vode. Sistem je bez ugrađene toplotne pumpe i bez posebnog akumulatora toplote za duže vrijeme, ali ima ugrađene instalacije za dogrijavanje elektn

nom strujom. Ugradnjom posebne pei dogrijavanje se maže vršiti mazutom, ložuljem, gasom, ugljem i drvetom. Dopunskim grijanjem mogu se grijati i samo pojedine prostorije za koje je potrebna temperatura od 22°C, dok, na primjer, za spavae sobe to nije potrebno.

Slika 1. Shema aktivnog solarnog sistema sa dodatni električnim grijačem

Prema datoj shemi glavni dijelavi aktivnog solarnog sistema u ovom sučaju su:1. baterija solamih vodnih kolektora,2. rezervoar sa izmjenjiva3. em toplote (bojler) za toplu potrošnu vodu.4. glavni rezervoar kao kratkovremenski akumulator tople vode sa izmjenjiva5. ima toplote,6. izmenjiva7. toplote u kolektorskom kružnom toku,8. cirkulaciona pumpa pripreme vode u kolektorskom kružnom toku,9. termostatski ventil,10. ekspanzioni sud,11. diferencijalni termometar,12. dovod hladne vode u rezervoar za toplu potrošnu vodu,13. odvod tople potrošne vode,14. izmjenjiva15. toplote u kružnom toku podnog grijanja,16. ekspsnzioni sud,

17. rezervoar tople vode za podno grijanje sa dodatnim elektri18. nim grija19. em,20. elektri21. ni grija22. ,23. cirkulaciona pumpa sekundarne vode u kružnom toku podnog grijanja,24. zmijaste cijevi podnog grijanja,25. dovod vode u rezervoar sa podnim grijanjem,26. slavina za pražnjenje cijevi u sistemu podnog grijanja.

Diferencijalni termometar ukljuuje pumpu kada je temperatura na izlazu iz solarnog kolektora viša od temperature vode u rezervoarima. Kada se usljed nepovoljnih prilika za korištenje solarne energije u podoom grijanju ne postigne potrebna temperatura u prostoriji ukljuuje se elektrini grija za dogrijavanje vode do potrebne temperature.

Cijevi podnog grijanja vezane su za rezervoare iz kojih crpe toplu vodu zagrijanu sunčevom energijom pomou baterije solarnih kolektora ili dopunskim grijanjem preko izmjenjivaa toplote.

Umjesto podnog grijanja u ovom sluaju se može koristiti i uobiajeno grijanje radijatorima. TopIa voda iz rezervoara preko izmjenjivaa toplote dovodi se u radijatore postavljene u prostoriji ispod prozora.

Treba napomenuti da je za podno grijanje potrebno zagrijati vodu do 35°C, a za radijatorsko do 60°C.

Jedan od glavnih uslova grijanja prostorija sunevom energijom je da se zgrada mora potpuno termiki izolovati kako bi se dobijena toplota sauvala u unutrašnjosti prostorija. Dobro zaptivanje dvostruko zastakljenih prozora i vrata smanjuje gubitke toplote i omogućuje da se stečena toplota što više zadrži u prostorijama. Toplotni gubici koji su naroito veliki noću, mogu se smanjiti upotrebom zastora na prozorima u vidu roletni ili debljih zavjesa. Provjetravanje se vrši ešće, ali veoma kratko, koltko je potrebno da se vazduh u prostoriji obnovi. Obnavljanje vazduha u dobro termički izolovanoj i zaptivenoj kui može se vršiti i pomoću posebnog otvora. U tom slučaju se mogu smanjiti gubici koji nastaju usljed obnavljanja vazduha postavljanjem izmjenjivaa toplote u otvor na mjestu susreta toplog vazduha koji izlazi iz prostorije i svježeg vazduha koji u nju ulazi. Na taj nain svjži vazduh ulazi u prostoriju ve zagrijan i tako se smanjuju gubici toplote.

3. Elementi kombinovanog grijanja (solarno i električno)

Osnovni elementi grijanja su:- kolektor,- razvod s odgovarajućim radnim (solarnim) medijem,- solarna stanica s crpkom i regulacijom,- spremnik tople vode s električnim izmjenjivačem topline,

3.1. Kolektor

Kolektor je osnovni dio svakog solarnog sustava i u njemu dolazi do pretvorbe sunčeve u toplinsku energiju. Dozračena Sunčeva energija prolazi kroz prozirnu površinu koja propušta zračenje samo u jednom smjeru te se pretvara u toplinu koja se predaje prikladnom prijenosniku topline: solarnom radnom mediju (najčešće smjesi vode i glikola).U njihove najvažnije dijelove ubrajaju se:

1. kućište s odgovarajućom toplinskom izolacijom, priključcima, sabirnim vodovima i pričvrsnim elementima

2. apsorberske plohe koje služe za potpunu apsorpciju toplinskog (IC) dijela Sunčevog zračenja i njegovu pretvorbu u korisnu toplinu

3. pokrov koji se izrađuje od uobičajenog prozorskog ili vodenog bijelog stakla ili od polimernih materijala ojačanih staklenim vlaknima.

Kolektori se pojavljuju u dvije osnovne izvedbeo pločasti ili ravnio cijevni, vakuumski ili s vakuumskim cijevima.

Slika 2. Dvije osnovne izvedbe solarnih kolektora

3.2. Razvod s odgovarajućim radnim (solarnim) medijem

Solarni medij je tvar koja struji (cirkulira) kroz sistem, odnosno cijevi razvoda solarnog kruga od kolektora do spremnika u kojem dolazi do izmjene toplote s potrošnom toplom vodom ili ogrjevnim medijem sistema grijanja. Kao solarni medij najčešće služi voda, odnosno njezina smjesa s glikolom ili drugim sredstvima za sprječavanje smrzavanja.

Slika 3. Solarni medij

3.3. Solarna stanica s crpkom i regulacijom

Solarna stanica s crpkom predstavlja središnji dio cijelog solarnog sistema jer omogućava strujanje solarnog medija, dok automatska regulacija vodiračuna o sigurnom pogonu cijelog sistema iusklađivanju njegovog rada sa sistemom grijanja i pripreme PTV-a, odnosno uvjetima u okolini kao što su promijenjene potrebe za toplotom.iznimo niske ili visoke vanjske temperature koje mogu oštetiti sistem i sl.

Slika 4. Solarna stanicaTreba napomenuti da postoje i izvedbe solarnih sistema koje ne koriste crpku (tzv. termosifonski sistemi), već se u njima strujanje zasniva na gravitacijskom djelovanju zbog razlike temperatura, odnosno gustoće solarnog medija.

3.4. Spremnik tople vode s električnim izmjenjivačem topline

Spremnik tople vode je dio solarnog sistema koji služi za izmjenu topline s ogrjevnim medijem sistema grijanja ili potrošnom toplom vodom te za njihovu pohranu. Osnova dobrog djelovanja sistema je dobra usklađenost kolektora sa rezervoarom tople vode i izmjenjivačem topline.

U rezervoaru tople vode nalaze se slojevi vode različite temperature od dna (hladna voda) prema vrhu (topla voda) pa su stoga dobri rezervoari uski i visoki što omogućava optimalno djelovanje i strujanje topline. Topla voda struji prema vrhu rezervoara (odakle se uzima za potrošnju), te je njena temperatura na vrhu tim veća što je rezervoar duži i uži. Ukoliko sunčevo zračenje nije dovoljno, voda se dodatno zagrijava sistemom konvencionalnog grijanja vode. Dvije osnovne izvedbe spremnika:

• jednostavan - samo za pripremu PTV-a• kombiniran - za sisteme grijanja potrošne vode i prostora sastavljen od dva spremnika - jednog u drugom, pri ćemu se voda iz unutarnjeg spremnika koristi za radijatore.

U oba slučaja, spremnik mora biti dobro izoliran.

Slika 5. Solarni spremnik za vodu uz električno dogrijavanje4. Automatika u solarnim sistemima

U solarnim sistemima važnu ulogu igra automatika narocto automatska regulacija ukljuivanja i iskljuivanja kolektorskog kružnog toka u pogonu. Uključcivanje kolektora u pogon vrši se pomoću cirkulacione pumpe termostatima i to onda kada je temperatura u kolektoru viša od temperature rezervoara ili potrošaa najmanje za 3°C.

Jednostavan i funkcionalan princip ukljuivanja automatske regulacije u instalacijeza korištenje suneve energije, predstavlja sistem Danfoss, kapaciteta 900 litara, koji je shematski prikazan na slici 6.

Slika 6. Automatika u solarnom sistemu

Legenda:1. Baterija solamih kolektora,2. Rezervoar - kratkotrajni akumulator topIe vode,3. Kolektorski temperaturni senzor,4. Akumulatorski temperaturni senzor,5. Elektronski diferencijaIni termostat,6. Elektromagnetski ventil,7. Cirkulaciona pumpa,8. Elektri9. ni grijač za dopunsko grijanje,10. Električna sklopka za uključivanje i isklju11. ivanje elektri12. nog grijača.

Funkcionisanje ovog sistema automatske regulacije odvija se u tri etape:1. Stop - temperatura u bateriji solarnih kolektora je niža od temperature

rezervoara, odnosno potroša2. a, pove3. ane za postavljenu temperatursku razliku najmanje t = 3°C na temperaturskirn

senzorima vezanim u sistem sa elektronskim diferencijalnim termostatom. Cirkulaciona pumpa je tada zaustavijena, a magnetni ventil zatvoren, pa se stoga ova etapa naziva stanje mirovanja,

4. Start - ako je temperatura u bateriji solarnih kolektora viša od temperature vode u rezervoaru povećanoj za postavljenu temperaturnu razliku u periodu od 10 do 15 rninuta, automatski se otvara elektromagnetni ventil i uklju

5. uje cirkulacionu pumpu u pogon,6. Akumulacija - za vrijeme dok je temperatura u bateriji solarnih kolektora viša

od temperature vode u rezervoaru pove7. ane za postavljenu temperatursku razliku, u vodi rezervoara se akumulira sun8. eva energija.

5. Zaključak

Za zagrijavanje prostorija u zgradama sunevom energijom koriste se aktivni i pasivni solarni sistemi. Kada se pored grijanja prostorij a želi istovremeno riješiti i problem dobijanja tople potrošne vode pomou solarne energije, onda se koriste kombinacijeoba ova sistema, odnosno, mješoviti salami sistem.

Aktivni sistem je bez ugrađene toplotne pumpe i bez posebnog akumulatora toplote za duže vrijeme, ali ima ugrađene instalacije za dogrijavanje elektnnom strujom.

Osnovni elementi grijanja su:- kolektor,- razvod s odgovarajućim radnim (solarnim) medijem,- solarna stanica s crpkom i regulacijom,- spremnik tople vode s izmjenjivačem topline,

Literatura

1. ''Grijanje i klimatizacija'', Slobodan Z. i Živojin Ć. Beograd

2. ''Grijanje i vjtrenje'', M. Radonjić, Beograd 1967. god

3. ''Ekspanzione posude'', FSB

4. www.google.ba

SADRŽAJ :

1. Uvod 1

2.

3.3.1.3.2.3.3.3.4.

4.

Grijanje prostorija solarnom energijom

Elementi kombinovanog grijanja (solarno i električno)KolektorRazvod s odgovarajućim radnim (solarnim) medijemSolarna stanica s crpkom i regulacijomSpremnik tople vode s električnim izmjenjivačem topline

Automatika u solarnim sistemima

2

45667

8

5. Zaključak 10

Literatura 11