Obnovitelné zdroje energie Budovy a energie

Transkript

1 ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov Obnovitelné zdroje energie Budovy a energie doc. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D. Pracovní materiály pro výuku předmětu. 21 Fototermické solární soustavy 22 1

2 Pasivní využití solární energie Architektura domů Prosklené plochy orientované na jih Teplotní zónování Akumulační konstrukce Akumulační stěny Trombeho stěna sálání Konvekce Zimní zahrada Pasivní využití solární energie Trombeho stěna masivní stěna natřenou tmavou barvou ze strany exteriéru Teplo se šíří do místnosti radiací ze stěny (s příslušným fázovým zpožděním) a konvekcí přes průduchy ve stěně

3 Pasivní využití solární energie Energetická fasáda Vzduchový kolektor Zima-snížení tep. ztrát, využití pro vytápění Léto-snížení tepelné zátěže odvětrávání Dvojitá fasáda Sklo před stínícími prvky Ochrana proti hluku, odvod tepelné zátěže, Pasivní využití solární energie Energetická střecha Vzduchový kolektor v šikmé střeše Možné propojení s výměníkem tepla Transparentní tepelná izolace Izolační schopnost, propustnost slunečního záření, odolnost proti UV záření Sklo, plasty S orientovanými komůrkami, pěnové Přenos tepelné energie s časovým posunem (léto?)

4 Transparentní tepelná izolace Přínos prostup solárního záření, redukovaná tloušťka, výplň vzácným plynem Podmínky použití orientace na jih+30, nestíněná konstrukce, nízké Ug=0,7(Kr), 0,8(Ar), 0,9(Air), masivní stěna min 1400kg/m3, zisky kwh/m2a Panely 1x1 2x2m s/kapilux/kapilux-twd.html 27 Solární komín Podpora přirozeného větrání objektu Ohřev odváděného vzduchu způsobuje větší průtok větracího vzduchu Funguje pouze při působení slunečního záření Bilance celoročního provozu Ing. Radim Galko Ph.D. práce 28 4

5 Kapalinová Aktivní solární soustava (hydronický)- hydronic -využití vody pro vytápění případně chlazení Vzduchová využití vzduchu pro přenos tepla Schéma solární soustavy Solární kolektory Solární jednotka Pojistný ventil Odvod kapaliny Zásobník Výměník tepla Regulátor Čidlo teploty, termostat Odvzdušnění Výměník tepla

6 Základní dělení dle tvaru: Ploché (deskové) Trubkové (trubicové) Koncentrační Dělení dle média kapalinové vzduchové Dělení dle zasklení bez zasklení jednoduché vícevrstvé prizmatické Dělení podle umístění horizontální vertikální Kapalinové solární kolektory Ztráty solárního kolektoru Solární kolektor

7 Účinnost solárního kolektoru η = užitečný výkon / energie ozáření Závisí na teplotě absorbéru a teplotě okolí 33 Kapalinové solární kolektory Plochý kolektor s plastovým absorbérem - zejména pro dohřev vody v bazénu - sezónní použití

8 Kapalinové solární kolektory Plochý kolektor se selektivním povrchem (plochý selektivní kolektor) -deskový kolektor se spektrálně selektivním povlakem, kovový absorbér, celoroční provoz, 320 až 530 kwh/m 2 r - nejběžnější typ kolektoru - v podmínkách ČR vhodné zejména pro příprava TV (úspora až 80 %), možné vytápění (až 30 %) Kapalinové solární kolektory

9 Kapalinové solární kolektory Hlavní technické vlastnosti Selektivní povrch Kontakt absorbéru s registrem Typ zasklení Výstupní teplota Průtok kolektorem Použití odrazných ploch 37 Příklad vlastností kolektorů Kolektor se selektivním povrchem Absorptivita 95% Emisivita 5% Kolektor se NEselektivním povrchem Absorptivita 89% Emisivita 11% 38 9

10 Orientace kolektoru Na diagramu jsou vyznačeny oblasti poloh kolektoru a vliv na jeho výkon 39 Sklon kolektoru Optimální sklon kolektoru závisí na době jeho využívání a účelu Zima Léto Celoroční

11 Kapalinové solární kolektory Trubkový vakuový kolektor - plochý nebo válcový selektivní absorbér ve vakuované skleněné trubce, tlak <1kPa, vysokoteplotní aplikace, 380 až 760 kwh/m 2 r Konstrukce: vakuová izolace skleněných trubic větší využití difúzní radiace vysoká účinnost, vyšší teploty až 200 C vyšší energetický zisk v přechodném období lehká konstrukce Kapalinové solární kolektory

12 Kapalinové solární kolektory Tepelná trubice (heat pipe) Kapalinové solární kolektory Tepelná trubice (heat pipe) 44 12

13 Solární kapalinové kolektory Plochý kolektor s plastovým absorbérem nezakrytý - plastová rohož, bez zasklení, pro ohřev bazénové vody Plochý kolektor -deskový kolektor, kovový absorbér, sezónní ohřev vody, 250 až 370 kwh/m 2 r Plochý selektivní kolektor -deskový kolektor se spektrálně selektivním povlakem, kovový absorbér, celoroční provoz, 320 až 530 kwh/m 2 r Plochý vakuový kolektor -deskový kolektor, tlak v kolektoru 1-10kPa, celoroční provoz, vysokoteplotní aplikace Trubkový vakuový kolektor -plochý nebo válcový selektivní absorbér ve vakuované skleněné trubce, tlak <1kPa, vysokoteplotní aplikace, 380 až 760 kwh/m 2 r Koncentrující kolektor -kolektor s optickými prvky pro soustředění slunečního záření (zrcadla, čočky) 45 13