struČno usavrŠavanje ovlaŠtenih arhitekata i...

STRUČNO USAVRŠAVANJE

OVLAŠTENIH ARHITEKATA I OVLAŠTENIH INŽENJERA

XI. tečaj 11. i 12. studenog 2011.

TEMA:

„ ALTERNATIVNI IZVORI ENERGIJESOLARNI TOPLINSKI SUSTAVI

Osnovni pojmovi, dijelovi i primjena “

Autori: Vesna Drnovšek, disAriston Thermo SpAPredstavništvo u Republici HrvatskojMr.sc. Ivan Cetinić, disArhitektonski fakultet Sveučilišta uZagrebu

1STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH INŽENJERA STROJARSTVAXI tečaj 11. i 12. studenog 2011.

ALTERNATIVNI IZVORI ENERGIJESOLARNI TOPLINSKI SUSTAVI

Osnovni pojmovi, dijelovi i primjena

Vesna Drnovšek dipl.ing.Ariston Thermo SpA- Predstavništvo u Republici HrvatskojMr.sc. Ivan Cetinić, disArhitektonski fakultet Sveučilišta u Zagrebu


1. DIO: UVOD U SOLARNE TOPLINSKE SUSTAVE

Solarna energija- Raznolikost- Brojke za pamćenje- Primjene

Solarni toplinski sustavi- Glavne komponente- Tipovi sustava- Pokrivenost i razine učinkovitosti-Integracija

Naglasak na komponente- Kolektori- Spremnici- Kontrolna jedinica- Cirkulacijski sklop- Hidraulički pribor


Sunčeva energija– Godišnje zračenje

Godišnje zračenje Sunca mjeri količinu solarne energije skupljene dan po dan, od svitanja do zalaska sunca na jednom kvadratnom metru površine;gotovo kao i godišnja količina kiše.


Sunčeve zrake pogađaju Zemlju pod različitim kutom ovisno o zemljopisnoj širini, a zbog zakrivljenosti zemljine površine. Područja koju zrake pogađaju pod kutom koji je najbliže okomici skupljaju veću količinu solarne energije svake godine ( godišnje zračenje Sunca).

Razlika između godišnjeg zračenja Sunca između Stockholma i Caira je 120%

Location Energy (kWh/m2)

Stockholm 982

Milan 1307

Istanbul 1503

Buenos Aires 1539

Athens 1567

Split 1586

Rome 1612

Ankara 1701

Casablanca 1772

Marrakesh 1977

Dubai 2028

Cairo 2041

Solarna energija– Velika raznolikost na površini Zemlje


Solarna energija– Vrlo raznolik izvor tokom godine

Irradiazione giornaliera media (kWh/m² giorno)Città: Roma

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic

kWh/

m² g

iorn

o

Rim - Srednje dnevno zračenje (kWh/m2 dan)


Na istoj lokaciji na Zemlji putanja sunca u ljetu je viša, odnosna niža u zimi.To utječe na ukupni broj sunčanih sati i na intenzitet sunčevih zraka.

Razlika između prosječnog zračenja Sunca u Hrvatskoj između zime i ljeta je oko 400%

Ta se razlika smanjuje kako se bližimo ekvatoru


Solarna energija – Vrlo promjenjiv izvor tokom različitihdoba dana

Na istoj lokaciji tokom dana sunce pokazuje dvostruku promjenjivost:- Zvjezdanu: povezano sa dnevnom pozicijom sunca na horizontu(to je predvidljivo)- Meteorološku: povezano sa lokalnim meteorološkim pojavama i stanjem(nije lagano predvidjeti)

Možemo zaključiti da je sunčeva energija predvidljiva ali i… promjenjiva!


Solarna energija– primjena toplinske energije dobivene od Sunca

Potrošna topla voda 70 %

Grijanje 15 %

Grijanje bazena 10 %

Vruća tehnološka voda 5 %


Solarna energija– primjena toplinske energije dobivene od Sunca

• DomačinstvaPojedinačne obitelji KućeViše obitelji Višestambene zgrade

• OrganizacijeJavne namjene Škole, bazeniKomercijalne Hoteli, wellness centri

• IndustrijaMala i srednja Mljekare, praoniceVelika Kemijska industrija


Solarni toplinski sustav prikuplja energiju koju emitira sunce i pretvara je u određenu količinu pohranjene tople vode.

Ta količina tople vode, kao „ termalna baterija” pohranjuje energiju i osigurava njezinu dostupnost kada nam je to potrebno.

Solarna energija– Kako iskoristiti toplinsku energiju dobivenu od Sunca

Energija Energija Energija


Solarni toplinski sustavi sastoje se od 3 glavna dijela:- Solarni kolektori (“solarni paneli”), koji prikupljaju emitiranu

energiju-Spremnici tople vode ( “indirektni spremnici”), koji pohranjuju i zadržavaju

toplinu koja koju dobivaju iz kolektora-Hidraulički i kontrolno upravljački sustav koji omogućava prijenos energije od kolektora do spremnika

Solarni toplinski sustavi– Glavni dijelovi


U toplinskom sustavu, energija akumulirana iz solarnih kolektora prenosi se kroz tekućinu (solarni medij) do indirektnog spremnika. Solarni medij (mješavina vode i glikola ) može strujati prirodno ili biti pokretana pumpom

Prema toj osnovi dijelimo solarne sustave na:

Solarni toplinski sustav– Tipovi

Sustav sa prisilnom cirkulacijom

Spremnik mora biti instaliran blizu i iznad solarnog kolektora

Spremnik može biti instaliran bilo gdje

Termosifonski sustav (gravitacijski)


Jedan krug

Potrošna topla voda nalazi se unutar spremnika i djelomično u kolektoru.

Sunce zagrijava vodu unutar kolektora. Voda počinje teći od kolektora prema spremniku i nazad. Kao posljedica ovoga cijeli se spremnik zagrijava.

Prednosti: - Ovaj je sustav najjednostavniji i najjeftiniji

Mane :

- Potrošna sanitarna vode može se smrznuti i dolazi do pucanja kolektora.

- Kolektor je izložen nakupljanju kamenca (posljedica može biti začepljenost kolektora) i koroziji

Solarni toplinski sustavi– Tipovi sustava– Direktnitermosifonski


Dva kruga:

Jedan zatvoreni krug napunjen vodom i glikolom teče od kolektora do plašta spremnika i nazad

Drugi je otvoreni krug potrošne vode koja ulazi u unutrašnji dio spremnika, zagrijava se preko plašta i odlazi ka potrošaću.

Prednosti:- Ovaj sustav je zaštičeniji od smrzavanja zbog glikola.- Nema rizika od nakupljanja kamenca ili korozije.

Mane: Spremnik ima izmjenjivač topline i zato je kompliciraniji i samim time i skuplji

Solarni toplinski sustav– Tipovi sustava– Indirektni termosifonski


Prednosti- Jednostavni i pouzdani- Nema potrošnje električne energije- Ne zauzimaju prostor unutar kuće- Mala investicijska ulaganja

Solarni toplinski sustavi– Tipovi sustava Termosifonski (gravitacijski) Prisilna cirkulacija

Mane- Značajan vizualni utjecaj na arhitekturu objekta- Primjena je ograničena na male sustave potrošne tople vode- Ograničenja pri nižim temperaturama

Prednosti- Potpuna kontrola sustava- Bolja učinkovitost- Postizanje velikih snaga- Prilagodljivoxt u primjeni- Smanjen vizualni utjecaj na izgled objekta

Mane- Veća investicija i veća složenost- Potrebno osigurati prostor unutar kuće- Zahtjeva električnu energiju


Koeficijent pokrivanja solarnog sustava

N

U

EEC

EU = iskorištena solarna energijaEN = ukupno potrebna energija

Tipične vrijednosti pokrivanja u % (za sanitarnu vodu u Splitu)Siječanj 53 % Srpanj 100 % GODIŠNJE: 84%

Solarni toplinski sustav– Učinkovitost i solarna frakcija

Tipične vrijednosti pokrivanja u % (za sanitarnu vodu u Zagrebu)Siječanj 15 % Srpanj 100 % GODIŠNJE: 65%

Kako je ukupna toplinska energija potrebna za pripremu PTV-a konstanta, koeficijent pokrivanja veći je ako:- Povećamo broj kolektora- Ako se sustav upotrebljava uz klimatske uvjete sa većim zračenjem Sunca- Kad se sustav koristi u ljeti


Učinkovitost solarnog toplinskog sustava

Solarni toplinski sustav– Efikasnost i solarna frakcija

Toplinski gubici na kolektoru

Toplinski gubici primarnog kruga

Toplinski gubici spremnika

Gubici uzrokovani ne

trošenjem

Energija Energy Energy


Tipične godišnje vrijednosti učinkovitosti (za PTV): Između 30 % i 50 %

Učinkovitost solarnog sustava

I

U

EE

EU = iskorištena solarna energijaEI = solarna energija koja djeluje na kolektor

Učinkovitost sustava ovisi o:- Učinkovitosti panela(kvaliteta kolektora, temperatura solarnog kruga, temperatura zraka...)- Gubici topline tjekom distribucije i pohranjivanja(toplinska izolacija)- Gubici zbog ne trošenja solarne energije (predimenzioniran sustav)

Potrošnja energije također ima utjecaja na učinkovitost(nula potrošnje nula učinkovitosti)!!

Solarni toplinski sustav– Učinkovitost i solarna raspodjela


C = 60% η=45%PTV 200 litara / dan

Površina panela 4 m2

C = 70% η=30%PTV 200 litara / dan

Površina panela 6 m2

Ukoliko povećamo broj panela, povećava se i stupanj pokrivanja, ali se smanjuje učinkovitost .Pravilo dobrog projektiranja: Nemojte pretjerivati!!! Solarni sustav može pokriti do 100% potrebe u ljetnim mjesecima. Ostatak godine treba koristiti razinu koju ste postigli.

Primjer korektno dimenzioniranog sustava:- Dobro godišnje pokrivanje- Visoka godišnja učinkovitost(45)- Ekonomičan sustav

Primjer predimenzioniranog sustava- Blago povećano godišnje pokrivanje(70)- Mala godišnja učinkovitost(30)- Skuplji sustav(više solarnih kolektora)- U ljetnim mjesecima višak solarne energije(sivo) se gubi i dolazi do pregrijavanja panela

Solarni toplinski sustav– Učinkovitost i solarna raspodjela


C = 60% η=45%

PTV 200 litara / danPovršina panela 4 m2

Dodatna energija

200 litara/danpri 25 °C

200 litara/danpri 70°C

Solarna energije u zimi = 25% Solar energije ljetiDnevne razlike u zagrijavanju indirektnog spremnika:- Ljeto ΔT = 60°C Indirektni spremnik T = 70°C Moguće tuširanje- Zima ΔT = 15°C Indirektni spremnik T = 25 °C Tuširanje nije moguće Sunčevu energiju treba nadopuniti sa dodatnim izvorom energije

Solarni toplinski sustavi- Integracija


Integracija solarnog toplinskog sustava sa dodatnim izvorom energije može se odviti izvan indirektnog spremnika ili unutar njega.Prema tome možemo razlikovati dva tipa sustava:

U spremniku U potrošnji

Voda koja je prethodno zagrijana u solarnom toplinskom sustavu dodatno se na potrebnu temperaturu zagrijava unutar spremnika pomoću električnog grijača ili plinskog cirko bojlera .

Voda koja je prethodno zagrijana solarnim toplinskim sustavom (pretgrijana) zagrijava se do potrebne temperature prolazeći prije izljevnog mjesta kroz kombinirani bojler ili trenutnu grijalicu vode .

Energija korisnik

Integracija

Energija KorisnikEnergija

Integracija

Solarni toplinski sustavi– Integracija (dodatni izvor energije)


Prednosti- Maksimalna udobnost(velika količina stalno dostupene PTV )- Velika snaga integriranog sustava(prisilna cirkulacija)- Kompatibilno u svim vrstama instalacije(PC)Mane- Niži doprinos od solarnog izvora

Prednosti- Maksimalni doprinos od solarnog izvora

Mane- Prikladno samo za pripremu PTV-a- Ograničen protok(manji komfor)- Kompatibilno sa sekundarnim izvorom energije manje snage (kombi bojleri)

Solarni toplinski sustavi– Tipovi integracije sa dodatnim izvoromenergije

U spremniku U potrošnji


Primjer – Koliko mali sustav može učiniti

- Lokacija: Rim- Primjena: - Broj osoba: 3- Spremnik: 150 litara- Panel: 2 m2- Tpoč: 8 °C

Srpanj (kWh/m2)ΔT = 46 °CTkon. = 54 °C

Prosinac(kWh/m2)ΔT = 11 °CTkon = 19 °C

Speed (°C/Hour)Brzina (°C/Sat)


Primjer– Što može učiniti mali sustavPodaci i parametri

- EI = solarna energija po m2 u kWh/m2- EBW = solarna energija predana pohranjenoj vodi u kWh- EBJ = solarna energija predana pohranjenoj vodi u KJ- A = površina kolektora u m2- η = prosječna učinkovitost sustava- MH2O = količina vode unutar spremnika u kg- CH2O = toplinski kapacitet 1 kg vode 4.18 KJ/(kg x °C)- ΔT = porast temperature vode u indirektnom spremniku °CFormule- EBW = EI x A x η / 100- EBJ = EBW x 3600- ΔT = EBJ / MH2O x CH2OIzračun (Srpanj, od 12.00 do 14.00)- EI = 3,2- A = 2 - ŋ = 50% (procijenjeno)- MH2O = 150- EI = 3,2- EI = 11520 ΔT 12:00-14:00 = 18.4 °C

Zaključak U sredini dana, sa 2 m2 panela u Rimu, temperatura

150 litara vode poraste prosječno 10 °C svaki sat


Konstrukcijski detalji i primjena

Dijelovi sustava– Kolektori – Ne ostakljeni kolektor

Sunce grije crne gumene cijevi.Cijevi prenose tu toplinu do medija za prijenos koji prolazi kroz njih.Vruće cijevi su u direktnom kontaktu sa zrakom koji ih okružuje.

Primjena: Isključivo u ljeti; područja sa visokim nivoom sunčevog zračenja


Dijelovi sustava– Kolektori – Ostakljeni ravni kolektori

Sunce grije ploču koja je zavarena sa metalnim cijevima (apsorber)Cijevi prenose toplinu na tekućinu (medij za prijenos topline) koja prolazi kroz cijevi.Vruće cijevi su zaštićene od vanjskog zraka slojem izolacije i staklenom pločom .

Primjena: Područja koja tokom cijele godine imaju srednju ili visoku razinu sunčevog zračenja

Konstrukcijski detalji i primjena


Apsorpcija energije

Osnovni elementi za minimiziranje gubitka energije:- Izolacijski materijal Debljina- Staklo prozirno, ne-reflektirajuće- Apsorber Visoka apsorbcija, niska emisija, bez reflektiranja


Tri su različite površine koje moramo razmotriti: bruto(ukupna), svijetla (aperturna), apsorberska

Aperturna površina

Apsorbcijska površina

Ukupna površina


Tipovi apsorbera (oblik cijevi)

Harfa oblik (cijevni registar)- Povećan protok- Manji padovi tlaka- Manji ΔT ulaza i izlaza- Za termosifonske i sustave sa prisilnim cirkulacijom

Zmijasti (jedna cijev)- Manji protoci- Veći padovi tlaka- Veća ΔT ulaza i izlaza- Samo za prisilnu cirkulaciju


Pogodnije za umjerene i hladne klime zbog većeg ΔT


Dijelovi sustava– kolektori – Vakuumske cijevi Konstrukcijski detalji i primjena

Sunce zagrijava ploču (apsorber) koja je zavarena za metalnu cijev.Kroz unutarnju koaksijalnu cijev struji hladni medij iz razdjelnika, a kroz vanjsku se nakon izmjene topline vraća prema sabirniku.Koaksijalna cijev zatvorena je unutar staklene cijevi unutar koje je stvoren vakuum.Kako nema zraka u potpunosti su eliminirani gubici topline koji nastaju konvekcijom..

Primjena: Tijekom cijele godine; područja sa srednjim i malim sunčevim zračenjem

This dispersion do not occur

Vakuumske koaksijalne cijevi


Dijelovi sustava– Kolektori – Apsorpcija i emisija

Apsorbcija (po mogućnosti visoka)Sposobnost apsorpcijske ploče da uhvati Sunčevu energiju koja dolazi do nje(nakon što prođe kroz staklo).Primjer: ako je energija koja dolazi do ploče 100 i 90% je apsorbirano, vrijednost apsorpcije je 90.

Emisija (po mogućnosti niska)Potencijal apsorberske ploče da zračenjem rasprši toplinu koju je apsorbirala.Primjer: ako je apsorbirana energija 100 i ploča rasprši 10%, vrijednost emisije će biti 10%.

Važna značajka pločastog i cijevnog kolektora je premaz na površini apsorberakoji garantira dobre vrijednosti:- Apsorbcije = 80 do 95%- Emisije = 30 do 5%

Ovisno o imenima licenciranim za premaze apsorbera možemo ih naći pod različitim imenima: Blu tek, TiNox….


Graf pokazuje kako plavi selektivni premaz (npr. TINOX) smanjuje emisiju energije raspršene zračenjem sa vrućeg kolektora uodnosu na crni premaz.

To utječe na učinkovitost kolektora osobito kad radi pri visokim temperaturama radnog medija.

Dijelovi sustava– Kolektori– Plavi selektivni premaz

Emisija tamne površine na 100°

Emisija TINOX-a na 100°

TINOX apsorpcija solarne energija

Sunčev spektar

Krivulja refleksije TINOX-a

Valna duljina µm

Ref

leks

ija

Emis

ija

TINOX SPEKTAR


Dijelovi sustava– Kolektori – Učinkovitost

Ljeto- Za pripremu sanitarne vode, izlaz iz kolektora sa vakuumskim cijevima je 10% viši nego kod pločastih ostakljenih kolektora.

** veća temperatura spremnika i kolektoraveći ΔT nego kod slučaja PTV

Zima- Za pripremu sanitarne vode, izlaz iz kolektora sa vakuumskim cijevima je 12-15% viši nego kod pločastih ostakljenih kolektora*- Za grijanje, izlazne vrijednosti vakuumskih kolektora su 15-20% više od onih kod pločastih ostakljenih kolektora**

*U zimi, suprotno od onoga što se čini vakuumski cijevni kolektori nisu u značajnoj prednosti u odnosu na ostakljene pločaste panele (kod pripreme PTV).

Pločasti ostakljeni nasuprot vakuumskih cijevi


Dijelovi sustava– Kolektori – Učinkovitost

-Kolektori sa vakuumskim cijevima su dobar izbor za ekstremno niske temperature ( sjeverna Europa) i vrlo visoke temperature medija (industrijski procesi)- Ostakljeni pločasti kolektori imaju vrlo fleksibilnu primjenu i rade odlično u uvjetima koji nisu ekstremni.

Ostakljeni solarni kolektori nasuprot vakuumskim cijevima

Pri većim zračenjima (ljeto ili manje zemljopisne širine) nema razlika učinkovitosti između vakuumskih kolektora i pločastih ostakljenih kolektora


Dijelovi sustava– Kolektori – Krivulja učinkovitosti Učinkovitost kolektora: Objašnjenje krivulje

Krivulja učinkovitosti u sebi sadrži sve karakteristike kolektora!!!(debljina izolacije, kvalitetu apsorbera, prozirnost stakla…)

G

K0= Optička učinkovitost (što veća)

K1= Toplinska disperzija (što manja)

Tm= Srednja temperatura solarnogmedija (Tpol+Tpov)/2

Ta = Vanjska srednja temperatura

G = trenutno zračenje

Uči

nkov

itost

(sjecište sa osi Y)

(nagib krivulje)

ZimaVisoka temperatura kolektora

LjetoNiska temperatura kolektora


Učinkovitost kolektora: usporedba između vrsta kolektoraDijelovi sustava– Kolektori – Krivulja učinkovitosti

Neostakljeni

Pločassti kolektor

Vakumske cijevi

Uči

nkov

itost


Učinkovitost: Usporedba prema vrsti primjene

G (W/m2) T a(zr)T spremnik

(pretpostavljena s obzirom na konstrukciju )

T srednja tem. kolek.(pretpostavljena Tsprem+15°C

ljeti, +10°C zimi)Delta T Omjer

(Tm-Ta)/G

Ljeto 1000 20 60 75 55 0,055Zima 400 5 18 28 23 0,058Ljeto 1000 20 - - - -Zima 400 5 20 30 25 0,063Ljeto 1000 20 24 39 19 0,019Zima 400 5 26 36 31 0,078

Topla voda

Bazen

Grijanje + Topla voda

BAZEN LJETI

SANITARNA VODA SA ILI BEZ POTPORE GRIJANJU

VRUĆA VODA U INDUSTRIJSKIM PROCESIMA

Dijelovi sustava– Kolektori – Krivulja učinkovitosti

Uči

nkov

itost


Ispitivanja kolektora prema normi EN 12975 osiguravaju mehaničku i toplinsku kvalitetu kolektora

Dijelovi sustava– Kolektori – Ispitivanja

SOLARNI KOLEKTORI

GOTOVI TVORNIČKITOPLINSKI SUSTAVI

ISPITIVANJE KOMPONENTI SUSTAVA

Opći zahtjevi

TEHNIČKE NORME


Dijelovi sustava– Kolektori – Ispitivanja

1. ISPITIVANJE KVALITETE

1. Otpornost na visoku temperaturu2. Ispitivanje izloženosti dugotrajnom Sunčevom zračenju3. Tlačna proba4. Vanjski i unutrašnji toplinski šok5. Propusnost na kišu6. Otpornost na smrzavanje7. Mehaničko opterećenje stakla i spojeva s kućištem (uslijed vjetra i snijega)8. Otpornost na udarce

2. MJERENJE UČINKOVITOSTI SA I BEZ VJETRA 3. ODREĐIVANJE FAKTORA PROMJENE UPADNOG KUTA

4. PAD TLAK5. IZRAČUN TOPLINSKOG KAPACITETA


Solar Keymark je certifikat poznat širom svijeta. Potvrđuje ne samo kvalitetu kolektora nego i kvalitetu tvornice u kojoj je proizveden kao i kvalitetu proizvodnog procesa.

Focus on components – Collectors – Quality tests

Ovaj certifikat izdaje potvrđeno certifikacijsko tijelo, a ispitni izvještaj dajeakreditirani laboratorij.


Dijelovi sustava– Indirektni spremnici Konstrukcijski detalji i primjena

S međuprostorom 1 izmjenjivač topline2 izmjenjivača topline Spremnik Kombi spremnik(tank u tanku)


Dijelovi sustava– Indirektni spremnici

- Izmjenjivač topline sa malim padom tlaka, pogodno za termo sifonske sustave

- Jedan spiralni izmjenjivač topline na dnu spremnika na koji je spojeno polje kolektora

- Namijenjeno za rad sa kombi bojlerima ili trenutnim grijalicama vode

S međuprostorom

Sa jednim spiralnim izmjenjivačem



- Dva spiralna izmjenjivača na različitim visinama- Kolektorsko polje spojeno je na dnu, drugi izmjenjivač spaja se na sekundarni izvor energije (npr cirko bojler)- Međuspremnici ili puferski spremnici, bez ugrađenog izmjenjivača topline, služe za dodatnu pohranu energije

- Spajaju se na vanjski izmjenjivač topline ili na indirektni spremnik u velikim sustavima

Sa dva spiralna izmjenjivača



- Gornji ugrađeni spremnik PTV-a grije se kao u ‘’vodenoj kupelji’’ sa vodom iz kruga grijanja-Procesna voda grije se sa donjim izmjenjivačem (uobičajeno spojen sa solarnimkrugom) i sa indirektnim grijanjem iz bojlera- Takva topla procesna voda odlazi direktno u krug grijanja- To se može postići sa nekoliko vrsta dodatnih izvora energije (npr. plinski, uljni, kotao na kruta goriva itd.)- Tako istovremeno imamo sustav za pripremu PTV-a i grijanja

Kombinirani spremnici


Dijelovi sustava– Regulacija Osnovne funkcije- Pokretanje cirkulacije u sustavima sa prisilnom cirkulacijom- Sigurnosna funkcija(npr. sprečavanje opasnog pregrijavanja unutar cilindra)

Toplinski osjetnik

Kontrolno upravljačkajedinica

Razlika temp. Na kraju

Kolektori

Uronska čahura

Akumulacija

Crpka radi Crpka isključena

Doba dana

Temperatu

ra akumulac

ijeTempera

tura kolek

tora

Početna razlika temp.Doba dana


Dijelovi sustava– Regulacija Ostale funkcije(primjeri) – Mjesto spoja solarnog sustava i dodatnog izvora topline- Aktivacija kotla za dodatnu toplu vodu- Rad prekretnog ventila- Mjerenje i upravljanje temperaturom vode unutar spremnika


Dijelovi sustava– Sklop cirkulacije Konstrukcijski detalji i primjena

POVRAT (Hladno)1 Ventil za regulaciju protoka2 Slavina za punjenje3 Crpka4 Nepovratni ventil5 Termometar6 Manometar7 Sigurnosni ventil(obično 6 bara)8 Mjerač volumena9 Ekspanzijska posuda

Prema izmjenjivaču spremnika

Iz izmjenjivača spremnika

Tprema kolektoru

Od kolektora

POLAZ (Toplo)10 Zaporni ventil11 Termometar


Dijelovi sustava– Sklop cirkulacije Izvedba i primjena


Dijelovi sustava– Hidraulički pribor

Ekspanzijska posudaKompenzira ekspanziju radnog medija

Termostatski mješajući ventilSprečava ulaz vruće vode na izljevno mjesto

Elektromotorni prekretni ventilPrekreće prema potrebi sa kruga grijanja (ili sanitarne vode, odnosno izmjenjivača u spremniku) prema potrebi solarnog sustava

Propilen glikolPomješan sa vodom u solarnom krugu između 20% i 40 %) sprečava smrzavanje zimi, što podiže točku isparavanja u ljeti kad nastupe visoke radne temperature


Pozicioniranje- Orijentacija i kut- Sjene

Solarni krug- Sheme i primjena- Spajanje kolektora

Električni krugMoguće sheme spajanja

Izvođenje soslarnog sustava- Materijali- Postavljanje dijelova

Puštanje u pogon

Održavanje i problemi

2. DIO: IZVOĐENJE, POKRETANJE I ODRŽAVANJE SOLARNOG TOPLINSKOG SUSTAVA


Godišnje dozračena Sunčeva energija ovisi o tome kako kolektorsko polje˝ vidi˝

Sunčevu dnevnu putanju tokom cijele godine.

To ovisi o dva kuta u kolektorskom polju:

- Orijentacija (“Azimut”): Otklon plohe na vodoravnu ravninu u smjeru juga

- Inklinacija ( “Tilt”): Kut između nagnute plohe i vodoravne ravnine

Postavljanje – Orijentacija i inklinacija Tokom godine

Kut kolektoraVisina sunca Zenit suncaAzimut suncaNagib kolektora (inklinacija)

Zapad 90°

Jug 0° Istok -90°

Sjever 180°


Najveće prikupljanje energije za Hrvatsku (zemljopisna širina 43° - 46°) je za :- Orijentaciju = 0° (orijentacija prema jugu, prihvatljivo odstupanje ± 30° )- Nagib kolektora = od 20 ° ljeti do 55° zimi, u godišnjem prosjeku 37 °

Udaljavanje od idealnog postavljanja lagano pada količina prikupljene energije

Tokom godinePostavljanje – Orijentacija i inklinacija

Vrijedi za sjevernu polutku

Godišnje zračenje u % Kut nagiba

Kut nagiba

Azimut


Mjesečna analiza: povećavanje kuta nagiba(do 60 °C)- Ljeto: manje prikupljene energije- Zima: nešto više prikupljene energije- Ravniji solarni dijagram- Dobro za integraciju solara sa sustavom grijanja (primjena zimi)

Primjer : Rim, 2 kolektora, 200 litara spremnik, potrebno 200 l/dan PTV-a

Idealno postavljeno

Postavljanje – Orijentacija i inklinacija

Vrijedi za sjevernu polutku

Energija dobivena za sanitarnu vodu 2526 kWhNagib 30°Azimut 0°



Mjesečna analiza: Okretanje u potpunosti na Istok (ili Zapad)- Ljeto: Ista količina prikupljene energije- Zima: Mnogo manje prikupljenje energije- Jako zakrivljen solarni dijagram-Za isključivo ljetnu primjenu istočna ili zapadna orijentacija mogu biti dobre.

Idealno postavljanje

Postavljanje – Orijentacija i inklinacija

Primjer : Rim, 2 kolektora, 200 litara spremnik, potrebno 200 l/dan PTV-a

ValiVrijedi za sjevernu polutku




X = h x cos(β) + [ h x sin(β) / tg(γS) ]

U velikim solarnim sustavima na tlu, kolektori se postavljaju u paralelnim linijama.

Kako bi se izbjeglo zasjenjivanje između kolektora važno je odrediti ispravnu međusobnu udaljenost između kolektora.“X” je omjer između udaljenosti i visine kolektora. Za izračun u obzir uzimamo najmanji azimut sunca (γS°) (Prosinac sredina dana)

Postavljanje - zasjenjivanje

azimut sunca

Nagib


Spajanje i materijali- Cijevi Tipovi cijevi

- Bakrene - Fleksibilne nehrđajuće cijevi

- Ne koristiti pocinčane cijevi zbog visoke temperature i prisutnosti glikola u radnom mediju- Ne koristiti višeslojne i plastične cijevi koje nisu otporne na visoku temperaturu.

- čelične cijevi


Izvedba spojeva i izolacije

-Zaštititi izolaciju i provjeriti otpornost na visoke temperature

Spajanje i materijali- Cijevi


Budite oprezni sa položajem polaza i povrata

NE *

NEDA

* Ovisi o konstrukciji pojedinog kolektora;

Spajanje i materijali– Hidraulički dijelovi

DA


Paralelno

Q ukupno = Q kolektor x n° kolektora (100 litara/sat po kolektoru 400 litara/sat)

- Manji padovi tlaka- Veći ukupni protok- Konstantna učinkovitost na svim kolektorima- Manji ΔT ulaz - izlaz- Za primjenu gdje nije potrebna posebno visoka izlazna temperatura radnog medija

Hidraulički dijelovi– Spajanje kolektora

Vrlo često spajanjeČesto spajanje


Serijski

Q ukupno = Q kolektora (100 litara / sat po kolektoru 100 litara / sat ukupno)

- Veči padovi tlaka- Manji ukupni protok- Manja učinkovitost- Veći ΔT ulaz - izlaz (Koristi se za primjenu u industriji gdje su potrebne veće temperature medija)- Rizik je da jedan blokirani kolektor blokira cijeli protok


Rijetka primjena


Kombinirano spajanje (Tichelmann princip)

Q ukupno = 1200 litara / sat

Obavezno kako bi se balansiraoprotok medija


Kolektori u jednom redu spajaju se serijskiViše redova spaja se paralelnoOmogućava velika kolektorska polja


Grupa za punjenje- Mora biti na najnižoj točki kruga- Ne smije biti fiksno spojena na mrežu sanitarne vode

Ekspanzijska posuda- Spojena navojnim spojem- Prednamješteni tlak (u barima): Pposude = Phidrostatski + 0,2

Odzračni venti- Mora biti na najvišoj točki postrojenja na izlazu iz polj(kolektora)

Visina Postrojenja (m)

Spajanje i materijali– Hidraulički dijelovi

PrednamješteniTlak (bar)


Spremnik ima jednu (ili više) čahura za spajanje osjetnika (na različitim visinama ovisno o njegovoj funkciji)

Koriste se standardne čahure od kromirane mjedi sa uronjenim osjetnikom(dolaze sa kontrolnom jedinicom) koje moraju biti spojene na toplom izlazu

Temperaturni osjetnici ne smiju biti osjetljivi na duljinu kabla.

Spajanje i materijali– Temperaturni osjetnici


Termosifonski sustav

- U termosifonskom sustavu udio glikola ne smije biti veći od 40%.

Glavni koraci-Prvo napuniti sustav sa običnom vodom kako bi ga očistili i provjerili postoje li gubici vode unutar sustava

- Napuniti vodom i glikolom: otvoriti sigurnosni ventil na vrhu spremnika

i napuniti mješavinu koristeći gravitacijski spoj na ispusnoj slavini na

donjoj strani kolektora.

- Zatvoriti sigurnosni ventil kad se mješavina prelije i prestanite puniti.

- Odzračite sustav kroz sigurnosni ventil.

- Napunite krug sa sanitarnom vodom.

- Ponovite odzračivanje nekoliko puta u toku rada sustava.

Pokretanje sustava- Punjenje i odzračivanje


Sustavi sa prisilnom cirkulacijom

Glavni koraci- Prvo napuniti sustav sa običnom vodom kako bi ga očistili i provjerili postoje li gubici vode unutar sustava

- Zatvoriti središnji ventil kruga za punjenje, otvoriti slavinu za punjenje i slavinu za pražnjenje

- Odvrnuti odzračni ventil na vrhu kolektorskog polja

- Napuniti krug; prekinuti kad voda prelije odzračni ventil na vrhu polja

-Otvoriti središnji ventil kruga za punjenje i zatvoriti slavinu za punjenje i slavinu za pražnjenje

- Odzračiti cijeli solarni sustav

- Ponoviti odzračivanje nekoliko puta sa sustavom koji je u pogonu

Pokretanje sustava- Punjenje i odzračivanje


Specifični protok: 30 – 60 l/sat po m2

Primjer:- Protok za 2 m2 solarnih kolektora : 60 – 120 l/sat- Protok polja od 5 kolektora: 300 – 600 l/sat

Očitavanje Podešavanje

Puštanje sustava u pogon- Namještanje protoka


Pretjeran protok uzrokuje stalno paljenje-gašenje pumpe bez prijenosa topline

Puštanje sustava u pogon- Namještanje protoka

Pumpa Start

Pumpa Stop

Kolektor T

Spremnik T

Start Delta T (6°C)

Stop Delta T (2°C)

67STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH INŽENJERA STROJARSTVAXI tečaj 11. i 12. studenog 2011. 67

Potrošna topla voda

Sheme sustava i primjena

68STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH INŽENJERA STROJARSTVAXI tečaj 11. i 12. studenog 2011. 68


PTV i grijanje


BazeniSheme sustava i primjena



Bazen + PTV

NS_Alternativni_Izvori_solarAlternativni_toplinski_izvori_SOLAR

struČno usavrŠavanje ovlaŠtenih arhitekata i...

Documents