Mladá Boleslav 2007 Štěpánek Zdeněk

Transkript

1 Mladá Boleslav 2007 Štěpánek Zdeněk

2 ČESKÁ ZEMĚDĚLSKÁ UNIVERZITA V PRAZE TECHNICKÁ FAKULTA Semestrální práce z předmětu : KONSTRUOVÁNÍ S PODPOROU POČÍTAČŮ Téma : Ohřev TUV a výroba elektrického proudu pomocí solární energie Autor semestrální práce: Štěpánek Zdeněk Štěpánek Zdeněk 2

3 OBSAH CÍL SEMESTRÁLNÍ PRÁCE OHŘEV TUV PMOCÍ SOLÁRNÍ ENERGIE ELEKRICKÁ ENERGIE ZE SLUNCE ZÁVĚR POUŽITÁ LITERATURA. 14 Štěpánek Zdeněk 3

4 CÍL SEMESTRÁLNÍ PRÁCE Cílem semestrální práce je vyřešit na rekreačním zařízení ohřev teplé užitkové vody ( TUV ) a výrobu a rozvod elektrické energie. Rekreačním zařízení je využíváno od září do dubna pouze o víkendech a od května do srpna denně. Vzhledem k poloze tohoto objektu, není možné připojení do el. sítě. Proto bylo zvažováno řešení pomocí malé větrné elektrárny, nebo solární energie. Vzhledem k ceně, místním podmínkám a faktu, že pomocí slunce lze ohřívat i teplou užitkovou vodu, byla vybrána možnost využití solární energie. 1. OHŘEV TUV POMOCÍ SOLÁRNÍ ENERGIE Z řady českých firem zabývajících se touto problematikou, byla nejzajímavější nabídka od firmy SOLAR POWER. Tato firma působí na trhu již osmý rok. Má velké zkušenosti s instalací solárních systémů a k nim i dobře zpracovanou technickou dokumentaci. Požadavek: Doporučení: ohřát 150 až 200 litrů vody pomocí solární energie, dle výše uvedeného plánu stavebnice solárního systému pro TUV TUV160 TUV160 obsahuje: a) Solární kolektor SK500N (FK 7000) tento typ kolektoru je vyroben galvanickým nanášením plazmatu ve vakuu. Je vyráběn v Rakousku firmou Green one Tec. Díky technologii Greenheat nevyzařuje absorpční plocha zpětně žádné teplo, ale předává je pouze obíhající kapalině. Díky dobrému sklonu střechy bude kolektor, umístěn přímo na ni pomocí šroubů a háků. Technické údaje SK 500N: - účinná plocha absorbéru 2,3 m2 - objem náplně. 1,6 l Štěpánek Zdeněk 4

5 - hmotnost 46 kg - rozměry ( v/š/h ) 2079/1239/100 - připojovací šroubení absorbér Cu TINOX - účinnost. 95% - krycí sklo... 4 mm - max. pracovní tlak bar - max. teplota C - izolace z minerální vlny 50 mm - sklon kolektoru b) Nosná konstrukce - pro uchycení kolektoru přímo na střechu, typ SSP c) Solární bojler ELB160R1E tento bojler má zabudované dva integrované tepelné výměníky. Přívody i odvody z bojleru mají průměr ¾. Obr. č. 1: Solární bojler ELB160R1E Štěpánek Zdeněk 5

6 Technické údaje ELB160R1E: - objem. 160 l - průměr a výška / hmotnost 60 kg - pracovní tlak vody. 10 bar - max. teplota vody.. 95 C - max. teplota solárního výměníku C - přívod z kotle. HV - odvod do kotle... HR - přívod od kolektorů... SV - odvod ke kolektorům. SR - teplá voda TUV. WW - studená voda přívod KW - cirkulace TUV Z d) Čerpadlová jednotka s řídicím systémem RLG-ECO je originální čerpadlová jednotka navržená pro solární systémy. Obr. č. 2: Čerpadlová jednotka s řídicím systémem RLG-ECO Štěpánek Zdeněk 6

7 Tato jednotka obsahuje: - solární čerpadlo ST 20/4 - zpětný ventil s integrovanou samotížnou brzdou - solární pojistný ventil - manometr a odvzdušňovač - 2 plnicí a vypouštěcí ventily - dvouokruhový řídicí systém se 4 vstupy čidel teploty, 2 silovými výstupy, podsvíceným LCD displejem a 2 čidly Pt1000 Technické údaje: - max. provozní tlak. 8 bar - max.provozní teplota. 120 C - krátkodobě. 180 C e) Expanzomat AG18S Obr. č. 3: Expanzomat AG18S Technické údaje: - max. provozní tlak. 10 bar - max.provozní teplota. 99 C - objem. 18 l Štěpánek Zdeněk 7

8 - přetlak 2,5 bar - připojení. ¾ AG f) Nemrznoucí kapalina koncentrát pro ploché kolektory Propylenglykol, ekologický a biologicky rozložitelný, chrání před korozí. Ředí se v poměru 1:1 s vodou (směs do -32 C). Balení 20 l. g) Nerezové potrubí DN16 - pro vnitřní i venkovní rozvody plynných a kapalných médií. Jsou zvláště vhodné pro připojování kotlů, bojlerů, solárních a klimatizačních systémů, tepelných čerpadel, vodoinstalace, atd. Trubky jsou vyrobeny z kvalitní nerezové oceli AISI 316 L. Obr. č. 4: Nerezové potrubí DN16 h) Vysokoteplotní izolace AEROFLEX i) Odvzdušňovací ventil kolektoru j) Převlečená matice + segment k) Cu22 + PŘ 22 ¾ ex Tato sestava doporučená firmou Solar Power s.r.o. vyhovuje našim požadavkům. Cena celé sestavy je Kč bez DPH, pokud bude montována svépomocí. Štěpánek Zdeněk 8

9 2. ELEKRICKÁ ENERGIE ZE SLUNCE Pro potřeby rekreačního objektu plně vyhovuje tzv. Ostrovní systém fotovoltaické sestavy s provozem od jara do konce léta denně, podzim a zima - víkendy. Jednotlivé komponenty tohoto systému jsou od firmy ELES SOLAR. Obr. č. 5: Ostrovní systém fotovoltaické sestavy Požadavek: sestavit ostrovní systém z jednotlivých komponentů, tak aby uspokojil naše potřeby. Je třeba zajistit energii pro (viz. Tabulka č. 1.) MAX. spotřeba Spotřebič jmen. příkon okamžitý max. příkon denní využití energie (W) (W) (h) (Wh/den) 4x zářivka - úsporná x stolní lampa x zářivka úsporná televizor radiomagnetofon chladnička !!! čerpadlo měřič v poho. režimu Celkem: Tabulka. č. 1: Energie akumulátorů: (2x12V, 180 Ah) 24V x 180Ah = 4320Wh Štěpánek Zdeněk 9

10 Shrnutí: - energie plně nabitých akumulátorů stačí na cca 2 dny provozu (víkend) - max. okamžitý proud z akumulátoru (356/24) = 14,8A, trvalý výkon měniče 600W, tj. trvalý proud (600/24) = 25A => výkonnostně měnič VYHOVUJE - pochopitelně bude nutné při používání spotřebičů je používat velmi úsporně a nespoléhat na dostatek energie v akumulátorech (s ohledem na délku slunečního svitu a roční období) - je třeba zvážit použití chladničky jako největšího odběratele energie, limitující je výkon dvou sol. panelů (486 x 2) = 972 Wh/den, při účinnosti akumulátorů cca 70 procent jde využít jen 680 Wh/den. Tj. cca 2.5 dne (prakticky asi 3 dny) dobíjení na 1 den plného provozu. Bez používání chladničky by měla naakumulovaná energie stačit plně na krytí ostatní spotřeby. ( = 594 Wh/den) Doporučení: jednotlivé komponenty vybrané vzhledem k našim požadavkům a) 2 x solární fotovoltaický panel, SG jsou vyrobeny z monokrystalických článků s vysokou účinností přeměny slunečního světla na elektřinu. Garance el. výkonu je 20 let, což znamená, že výkon panelů je po 20 let konstantní. Montáž se provádí pomocí střešních držáků a díky nosnému rámu je snadná. Celoroční ideální sklon panelů je 45. Cena jednoho panelu je Kč bez DPH. Obr. č. 6: Fotovoltaický panel Štěpánek Zdeněk 10

11 Technické údaje: - optimální výkon W - energie 486Wh/ den - optimální napětí. 24/ 35,8 V - optimální proud. 3,16 A - rozměry Š / V 1320/ 660 mm - hmotnost 11 kg b) Solární regulátor, CX20LCD úkolem regulátoru je zabránění vybíjení akumulátoru přes solární panel v době malého slunečního svitu. Ochrana před přebíjením (omezení nabíjecího napětí na 14,1 V / 16,1 V), tím je zabráněno plynování elektrolytu a prodlouží se životnost akumulátoru. Ochrana akumulátoru před hlubokým vybitím. Elektronická pojistka odpíná zátěž při přetížení nebo zkratu. Cena tohoto regulátoru je 1617 Kč bez DPH. Obr. č. 7: Solární regulátor Technické údaje: - systémové napětí 12 / 24 V - nabíjecí napětí... 14,4 / 28,8 V - vyrovnávací napětí. 13,7 / 27,4 V - napětí odpojení zátěže / V Štěpánek Zdeněk 11

12 - napětí připojení zátěže 12,5 / 25 V - teplotní kompenzace.. -3 mv / K - max. proud z panelů.. 20 A - max. proud do zátěže. 20 A - vnitřní spotřeba.. 4 ma - max. výkon solárních panelů / 600 Wp - rozměry / 88 /36 mm b) 2x akumulátor, EnergyBull 180Ah speciální akumulátor pro dlouhodobé vybíjení. Cena je 5350 Kč bez DPH za jeden aku. Obr. č. 8: Akumulátor Technické údaje: - napětí... 12V - kapacita 5h. 138 Ah - kapacita 20h 180 Ah - kapacita 100h. 195 Ah - nabíjecí proud 18 A - rozměry ( d / š / v ). 513 / 223 / hmotnost kg Štěpánek Zdeněk 12

13 c) Měnič napětí, PCA spínací - Tyto měniče převádějí ss12/24v na 230Vstř. s vysokou účinností 85-90%. Ochrana: při vybití aku, zkrat, přehřátí, přetížení, přepólování. Možnost dálkového vypínání s kontrolou odběru a stavu kapacity aku (od HTE 1000). Cena je 2060 Kč bez DPH. Obr. č. 9: Měnič napětí Technické údaje: - systémové napětí 24 V - pracovní napětí V - trvalý výst. výkon W - krátkodobé přetížení W - proud naprázdno 200 ma - rozměry ( š / v / h ) 230 / 150 / 65 - hmotnost 1,5 kg Navrhnutý ostrovní systém, složený z jednotlivých komponentů vyhovuje našim potřebám. Celková cena za sestavu je Kč bez DPH. Štěpánek Zdeněk 13

14 3. ZÁVĚR Stavebnice solárního systému pro TUV TUV160 doporučená firmou Solar Power s.r.o. vyhovuje našim požadavkům. Cena celé sestavy je Kč bez DPH, pokud bude montována svépomocí. Ostrovní systém fotovoltaické sestavy složený z jednotlivých komponentů vyhovuje našim potřebám. Celková cena za sestavu je Kč bez DPH. 4. POUŽITÁ LITERATURA [1] Internetové stránky firmy SOLAR POWER [2] Konzultace s odborným poradcem firmy SOLAR POWER [3] Internetové stránky firmy ELES-SOLAR [4] Konzultace s odborným poradcem firmy ELES-SOLAR Štěpánek Zdeněk 14