ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov Obnovitelné zdroje energie doc. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D. Verze 2.17 Návrh solárních systémů Návrh solárních systémů Typická řešení -odhad dle zkušeností z podobných aplikací -použití směrných hodnot -výpočet Atypická řešení -vhodnévyužít výpočtů, simulací Bilancování solárních systémů Výpočet provozních vlastností systému v konkrétních podmínkách. Nutnost využití výpočtů, simulací. 1
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 pokrytí Plocha kolektorů Podklady výrobců (Thermosolar, Regulus, Viessmann,..) Specializované publikace Simulace systému Počítačové programy 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 2
Potřeba tepla a solární zisky Podmínky střední Evropy Potřeba tepla na přípravu TV v průběhu roku a dodávka tepla ze solárních kolektorů Potřeba tepla na přípravu TV a vytápění vprůběhu roku a dodávka tepla ze solárních kolektorů Potřeba teplé vody Potřeba tepla na přípravu teplé vody: V TV,den ρ 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) 3
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 10-20 Střední 20-40 Vysoká 40-80 Hotely Pokoj s vanou 95-140 Pokoj se sprchou 50-95 Hostely 25-50 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%) 4
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 400-450 kwh.m -2.rok -1 Teplá voda Použití Solární pokrytí (%) Zisk kwh.m -2.rok -1 Rodinnýdům 60 300-400 Bytový dům 50 400-500 Vytápění a teplá voda Rodinnýdům 20-40 250-300 Bytový dům 20 350-450 5
Plocha kolektoru Plocha absorbéru Plocha apertury Terminologie Otvor, kterým nesoustředěné solární záření vstupuje do kolektoru Specifikace plochy kolektoru 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 6
Solární soustavy TNI 730302:2014 Energetické hodnocení solárních tepelných soustav - Zjednodušený výpočtový postup Polysun light professional designer Dynamická simulace http://www.velasolaris.com Winterthur, Switzerland 119-779-1499 EUR 7
Dynamická simulace GetSolar T*sol http://www.valentin.de Berlin, Germany od 460 EUR Příklad Systém přípravy teplé vody (RD) 3ks solárních kolektorů (TS 300N), 45, jih 400l zásobník TV Praha (50,1 ) 4 osoby á 50l /den GETSOLAR 2218 kwh/rok SF 55% Účinnost 38% 8
T*sol Zásobník 2500l Stagnační stavy kolektoru Zásobník 3500l Zásobník 1500l 9