Solární energie. Vzduchová solární soustava

Transkript

1 Solární energie M.Kabrhel 1 Vzduchová solární soustava teplonosná látka vzduch, technicky nejjednodušší solární systémy pro ohřev větracího vzduchu, vysoušení,možné i temperování pohon ventilátorem nebo komínovým efektem 1

2 Vzduchové kolektory Konstrukčně jednoduché provedení Možná kombinace s dalšími solárními systémy (PV, TK) bez vzduchové mezery se vzduchovou mezerou mírné klimatické pásmo v letním období příprava teplé vody v zimním období ohřev větracího vzduchu (t<30 C) Příklad vlastností kolektoru: povrch ze skla ESG 4 mm rám kolektoru z hliníku žebrový absorbér z hliníku tepelná izolace z minerální vlny 50 mm vysoce kvalitní vzduchový filtr - integrovaný do kolektoru integrovaný ventilátor (výtlačný, umístěný v oblasti vstupu vzduchu) Vzduchová solární soustava

3 Návrh solárních systémů Návrh solárních systémů Typická řešení - odhad dle zkušeností z podobných aplikací - použití směrných hodnot - výpočet Atypická řešení - vhodné využít výpočtů, simulací Bilancování solárních systémů Výpočet provozních vlastností systému v konkrétních podmínkách. Nutnost využití výpočtů, simulací. Bilancování solárního systému Bilanční výpočet Směrné ukazatele (referenční hodnoty pro měsíc) Potřeba TV na osobu Potřebné množství energie Q=m.c.dT Množství solární energie Charakteristický den v měsíci Solární krytí Plocha kolektorů (účinnost solárního systému 0,5-0,7) Podklady výrobců (Thermosolar, Regulus, Viessmann,..) Specializované publikace Simulace systému Počítačové programy 3

4 Určení potřeby tepla: Návrh solárních systémů Potřeba tepla na přípravu TV Potřeba tepla na vytápění Potřeba tepla na technologické účely (sušení paliva, ) Potřeba tepla na doplňkové systémy (předehřev bazénové vody,..) Určení potřebného výkonu Časové určení potřeby tepla Potřeba teplé vody Potřeba tepla na přípravu teplé vody: V TV,den c t SV t TV z n průměrná potřeba teplé vody (m3/den) hustota vody (kg/m3) měrná tepelná kapacita vody (J/kg.K) teplota studené vody (15 C) teplota teplé vody (60 C) přirážka na tepelné ztráty (rozvody vody a způsob ohřevu) počet dnů sledovaného období (pokud Q p,tv má být kwh/měsíc potom n=počet dnů daného měsíce) 4

5 Potřeba teplé vody Návrhová potřeba TV (návrh systémů) Bytový dům 82 l/os.den Administrativa 25 l/os.den Skutečná spotřeba TV Bytové domy l/os.den Nízká Střední Vysoká Hotely Pokoj s vanou Pokoj se sprchou Hostely Potřeba tepla Potřeba tepla na vytápění: Qz výpočtová tepelná ztráta objektu (kw) tiv výpočtová vnitřní teplota (běžně 20 C) tip střední vnitřní teplota v daném měsíci (běžně 20 C) tev výpočtová venkovní teplota tep střední venkovní teplota v daném měsíci n počet dní v daném měsíci ε korekční součinitel, který zahrnuje snížení potřeby tepla (0,7 standard, 0,5 pasivní dům, 0,6 NED dům) v přirážka na tepelné ztráty (např. 5%) 5

6 Terminologie Solární pokrytí (podíl) udává kolik procent celoročně potřebné energie je možné pokrýt prostřednictvím solárního zařízení využitelné zisky solární soustavy potřeba tepla v dané aplikaci měrné roční využitelné zisky solární tepelné soustavy (kwh/m 2.rok)-slouží pro hodnocení úspory energie teoretické tepelné zisky (kwh/měsíc) Určení parametrů solárního systému Odhad dle zkušenosti projektantů Přibližný výpočet, obdobné realizace Reálná soustava v ČR kwh.m -2.rok -1 Teplá voda Použití Solární pokrytí (%) Zisk kwh.m -2.rok -1 Rodinný dům Bytový dům Vytápění a teplá voda Rodinný dům Bytový dům

7 Zisky solární soustavy Využitelné zisky solární soustavy nk střední denní (měsíční) účinnost solárního kolektoru H T,den skutečná denní dávka slunečního ozáření v kwh/(m 2 den) Ak plocha apertury solárních kolektorů, v m 2 p hodnota srážky z tepelných zisků solárních kolektorů vlivem tepelných ztrát solární soustavy (rozvody, solární zásobník) střední denní účinnost solárního kolektoru lineární součinitel tepelné ztráty a1 (W/(m 2 K) optická účinnost střední denní teplota teplonosné kapaliny (40-50 C) střední denní sluneční ozáření (W/m 2 ) střední venkovní teplota v době slunečního svitu (2-23 C) Údaje z protokolu o zkoušce tepelného výkonu podle ČSN EN kvadratický součinitel tepelné ztráty kolektoru a2 (W/(m 2 K 2 )) Počítačové programy Výpočetní software Podpora výrobce (bilanční) Specializované - simulace T*sol (Katedra TZB) Polysun (cz) F-Chart (měsíční bilance) Výzkumné a univerzální - simulace TRNSYS (Katedra TZB) Dynamická simulace s využitím hodinových údajů Detailní simulace prvků systému 7

8 Solární soustavy TNI :2014 Energetické hodnocení solárních tepelných soustav - Zjednodušený výpočtový postup Bilancování solárních soustav 8

9 Solární chlazení Využití tepla pro výrobu chladu Možnost kombinované výroby TV a chladu 9