Kompletni Trening Materijali-Montesol SWH Instalateri
December 22, 2017 | Author: Anonymous 34hzUl | Category: N/A
Short Description
UPUTSTVO SOLAR...
Description
OBUKA INSTALATERA SOLARNIH SISTEMA ZA ZAGRIJAVANJE SANITARNE VODE (SWH) Projekat MONTESOL 5-7. jul 2011. godine
Izvor slajdova
Originalni slajdovi od ASSOLTERMa, italijanskog udruženja solarnih i termalnih operatera. Crna Gora - specifične kalkulacije i informacije od kompanije ,,Sunday progetti per l’energia".
UVOD U SWH TEHNOLOGIJU, IZGRAĐENA POSTROJENJA
Za šest sati, pustinje dobiju više energije od Sunca nego što je čovječanstvo potroši za godinu. Dr. Gerhard Knies
Korišćenje solarne energije
Sunce
Solarne ćelije Fotonaponski moduli
Senzorske elektrane Solarno grijanje vode Termalni izmjenivači toplote
Električna energija
Toplota
Solarna fotonaponska energija
Solarna termalna energija
1200 190
Solarna Solarna radijacija Solarna radijacija
Optereć Opterećenje grijanja Opterećenje grijanja
1000
170 150
800 130 110
600
kW
W/m²
Optereć Opterećenje Opterećenje hlađenja hlađenja
90
DHW optereć opterećenje DHW opterećenje
400
70 50
200 30
Source: TECSOL
Oct
Nov
D ez em be r
Sept
N ov em be r
Augt
O kt ob er
S ep te m be r
Jul
A ug us t
June
Ju li
May
Ju ni
April
M ai
March
A pr il
Feb
M är z
Jan
10 Fe br ua r
Ja nu ar
0
Dec
Upotreba solarno termalnih sistema 1. Zagrijavanje sanitarne, tople vode u malim, pojedinačnim sistemima (DHW) 2. Zagrijavanje sanitarne tople vode u kolektivnim sistemima (rezidencijalni objekti, hoteli, bolnice, zatvori, sportski centri) 3. Zagrijavanje prostora 4. Grijanje bazena (otvoreni i zatvoreni bazeni) 1. Daljinsko grijanje 2. Toplota iz industrijskih procesa 3. Solarno hlađenje
1. Zagrijavanje sanitarne tople vode u malim, pojedinačnim sistemima (DHW)
Termosifonski sistem
Sistem sa prinudnom cirkulacijom
2. Zagrijavanje sanitarne tople vode u kolektivnim sistemima (rezidencijalni objekti, hoteli, bolnice, zatvori, sportski centri)
Zagrijavanje sanitarne tople vode u eko-selu
Izvor: Ambiente Italia
Solarni termalni sistem + sistem na biomasu
•
Lokacija: Pjemonte – sjeverna Italija
Tehnički podaci instalacije • • •
Solarni sistem za proizvodnju sanitarne tople vode i za grijanje prostora preko šporeta na drva Solarni sistem: 11,5 m2 (površina otvora) – 1.000 l rezervoar za skladištenje (od čega 170 l za DHW) Sistem za grijanje: preveliki radijatori
Solarno-termalni sistem+ sistem na benzin
•
Lokacija: Lombardija – sjeverna Italija
Tehnički podaci instalacije
Solarni sistem za obezbjedjenje grijanja prostora i grijanja bazena Solarni sistem: 20,9 m2 (površina otvora) – 900 l rezervoar za skladištenje Sistem za grijanje: radijatori
Sistem prinudne cirkulacije sa kolektorima sa vakuumskim cijevima - Hotel
Izvor: CMG Solari
Kombinovan sistem (Grijanje prostora + DHW)
Fasadna integracija
Izvor: AEE
4.Grijanje bazena u Italiji
Kolektori - 350 m2 Ugao nagiba 25 °
Izvor: Comune S. Benedetto del Tronto
Izvor: Comune S. Benedetto del Tronto
Sistem daljinskog grijanja u Danskoj
Izvor: Marstal Fjernvarne
Sistem daljinskog grijanja u Crailsheimu (Njemačka)
Solarna mreža
Mreža daljinskog grijanja
Rezervoar toplote u zemlji Centralno postrojenje sa toplotnom pumpom
Izvor: Stadtwerke Crailsheim” (www.stw-crailsheim.de)
Solarni kolektori
Sistem daljinskog grijanja u Crailsheimu
Izvor: Stadtwerke Crailsheim” (www.stw-crailsheim.de)
Koji industrijski sektori su pogodni? Visoke temp. preko 400 °C 43%
Niske temp. ispod 100 °C 30%
Srednje temp. od 100 do 400 °C 27%
a a m e o a a li z n e k a a k a l al r t o s t s nan a l j p e t a i s n a i o e lu O en a udvuv im m aš em ce n d e n m t i H M i i v r a N ira ik no po naene s p s a e r r O d an HH Pa Ru Tr
Prehrambeni sektor Fabrika za proizvodnju sira (zagrijevanje tehnološke vode) Instalirani kapacitet: 78,4 kW (112 m2) Kolektori: ravni pločasti Zapremina rezervoara/površina kolektora: 54 l/m2 Izvor: CAMAL
Pranje automobila
Topla voda za pranje automobila Radna temperatura: 50 °C Instalirani kapacitet: 10 kW (14,4 m2) Kolektori: ravni pločasti Solarna toplota: 611 kWh/m2 a Solarna frakcija: 50% Izvor: Wallnoefer
,,Solarno hlađenje” 1200 190
Loads Loadscumul cumul
Solarna Solarna radijacija radijacija Solarna radijacija
170
1000
150 800
110
600
kW
W/m²
130
90 400
70 50
200 30
Oct
• Veliko korišćenje solarne energije tokom čitave godine Source: TECSOL
D ez em be r
Sept
N ov em be r
Avgust
O kt ob er
S ep te m be r
Jul
A ug us t
June
Ju li
May
Ju ni
April
M ai
Mart
A pr il
Feb
M är z
Jan
10 Fe br ua r
Ja nu ar
0
Nov
Dec
Solarno hlađenje u Šarm el Šeiku
TRŽIŠTE SOLARNIH TERMALNIH SISTEMA
Svjetsko tržište
Sjedinjene Američke Države i Kanada 10% Evropa 18,7%
Japan 2,9% Australija i Novi Zeland 2,9% Ostali 13,6%
Kina 57,6%
Azija 2,7% Centralna i Južna Amerika 2,5% Srednji istok 2,2% Afrika 0,6%
Izvor: IEA
Kina u poređenju sa Evropom RAZVOJ EVROPSKOG TRŽIŠTA SOLARNIH TERMALNIH SISTEMA
Direktiva o energetskoj efikasnosti zgrada
Source: ESTIF
Nova Direktiva o obnovljivim izvorima
Evropsko tržište u 2008 Prikaz evropskog tržišta solarnih termalnih sistema
Izvor: ESTIF
KRITERIJUMI ZA IZBOR TEHNOLOGIJE, STANDARDI
Kako funkcionišu solarni sistemi
• Komponente postrojenja • Zatvorena i otvorena kola • Prirodna i prinudna cirkulacija • Odvođenje tečnosti i tehnologija integrisanog rezervoara • Kako izabrati najpogodniju tehnologiju?
Podjela postrojenja
Otvorena: Voda za krajnjeg korisnika teče kroz kolektore
Zatvorena: Voda za krajnjeg korisnika je odvojena od fluida kroz kolektore
Solarna postrojenja se dijele na dva glavna tipa: 1.Sistemi sa otvorenim kolom (direktno grijanje pijaće vode u solarnom kolektoru): To su sistemi u kojima voda koja treba da se zagrije prolazi direktno kroz solarni kolektor, a onda u rezervoar sa toplom vodom gdje stoji na raspolaganju korisniku. Cirkulacija tople vode u kolektoru može da bude: 1.a Prirodna 1.b Prinudna:
Za krajnjeg korisnika
Rezervo ar sa toplom vodom
Solarni kolektor
Voda iz mreže
Otvoreno kolo, prirodna cirkulacija
Termosifonski sistemi (pasivni) •Termosifonski sistemi zagrijevaju pijaću vodu ili tečnost za transfer toplote i koriste prirodnu konvekciju kako bi je transportovali od kolektora do rezervoara. •Voda u kolektoru se zagrijava pod uticajem sunčevog zračenja, širi se i njena gustina se smanjuje. Kao “lakša” ona teče kroz kolektor prema rezervoaru na njegovom vrhu. •Tamo je mijenja hladnija voda koja se pomjera ka dnu rezervoara, odakle teče kroz kolektor. •Cirkulacija traje neprekidno, sve dok ima Sunca.
•Pošto pogonska sila nastaje samo zbog male razlike u gustini, potrebno je koristiti cijevi nešto većih prečnika kako bi se smanjilo trenje u cijevima. •Spojevi treba da budu dobro izolovani kao bi se spriječili gubici u toploti i kako se ne bi formirali vazdušne prepreke koje bi zaustavile cirkulaciju.
b.Prinudna cirkulacija
Za krajnjeg korisnika
Solarni kolektor Rezerv oar sa toplom vodom
Pumpa Voda sa mreže
Otvoreno kolo, prinudna cirkulacija
Otvoren ciklus Voda do krajnjeg korisnika teče kroz kolektore: • Jednostavno kolo • Manji transfer toplote, veća efikasnost
Mane: • kalcifikacija (kamenac) • smrzavanje
Kalcifikacija (stvaranje kamenca)
Kalcifikacija se javlja u toploj vodi ( iznad 55÷ ÷60 °C ), naročito u tekućoj vodi. Kamenac (krečnjak) je izolacioni materijal: smanjuje efikasnost transfera toplote u tečnost. Padovi pritiska u hidrauličnom kolu se povećavaju, sve dok se cijevi u potpunosti ne blokiraju
Smrzavanje Rizik od smrzavanja se ne može isključiti u područjima sa umjerenom klimom: kratki periodi sa temperaturama koje se kreću oko 0 °C, mogu da prouzrokuju smrzavanje, ali i na temperaturama koje su malo iznad 0 °C, može do ći do smrzavanja zbog zračenja prema nebu. Povećanje u zapremini vode, može da ošteti cijevi kolektora. Rješenja: • Korišćenje tečnosti protiv smrzavanja • Ispuštanje tečnosti tokom noći • Recirkulacija tople vode u kolektorima tokom noći
2. Zatvoreno kolo, (indirektno zagrijevanje preko izmenjivača toplote) Ovaj sistem je sličan sistemu sa otvorenim kolom. Međutim, pijaća voda ne prolazi kroz solarni kolektor, već se zagrijava u rezervoaru sa toplom vodom preko izmenjivača toplote. Cirkulacija tople vode u sistemima može da bude: 2.a Prirodna 2. b Prinudna Rezervoar sa toplom vodom
Solarni kolektor
Ka krajnjem korisniku Izmenjivač toplote
Voda sa mreže Zatvoreno kolo, prirodna cirkulacija
2.B
Zatvoreno kolo, prinudna cirkulacija
Ka krajnjem korisniku
Solarni kolektor Rezervoar sa toplom vodom
Pumpa
Zatvoreno kolo, prinudna cirkulacija
Izmenjivač toplote
Voda sa mreže
Zatvoreni ciklus (ili duplo kolo) Sastoji se iz primarnog kola i sekundarnog kola (primarno za tečnost za transfer toplote, sekundarno za toplu vodu) • tečnost za transfer toplote može da se pomiješa sa sredstvom protiv smrzavanja
Mane: • Složeno kolo • Veći transfer toplote smanjuje efikasnost sistema
Zatvoren ciklus
Source: GMP Engineering
Zatvoren ciklus
Električni grijač može da se ugradi u rezervoar, umjesto pomoćnog kotla na gas/lož ulje
Source: GMP Engineering
Koja tečnost? Tečnost treba: • da ima malu zapreminu (cijevi treba da budu što manje): visoka gustina i visoka specifična toplota • da nije korozivna • da je hemijski inertna i stabilna do 100°C • da ne uzrokuje veliku kalcifikaciju
Koja tečnost? 1. Voda (mane: kalcifikacija, smrzavanje) 2. Voda i ETILEN GLIKOL (mana: toksičnost) 3. Voda i PROPILEN GLIKOL
Izmenjivači toplote IZMENJIVAČ TOPLOTE je neophodan u svakom zatvorenom ciklusu. Izmenjivačima toplote za solarne sisteme potrebne su velike površine za transfer toplote, kako bi omogućili da postrojenja funkcionišu sa malim razlikama u temperaturi. Najviše korišćeni: • spirala koji se uranja u tečnost • snop cijevi • ploča
Vrste sistema U zavisnosti od tečnosti u kolektorima: • otvoreni ciklusi • zatvoreni ciklusi U zavisnosti od vrste cirkulacije: • prirodna cirkulacija: protok tečnosti se samoreguliše usled konvekcije • prinudna cikulacija: potrebne su pumpa i kontrolni uređaj
Prirodna cirkulacija Rezervoar je na većoj visini od kolektora. Tečnost u kolektoru se zagrijava zbog solarne radijacije i postaje lakša i na taj način teče prema rezervoaru.
Prirodna cirkulacija
Izmenjivači toplote Topla voda Hladna voda Solarni kolektor
Prirodna cirkulacija
Prinudna cirkulacija Kolektori su na većoj visini od rezervoara
Prinudna cirkulacija Izvor: Target/DGS
Kotao Rezervo ar
Prinudna cirkulacija
Ispuštanje tečnosti
Source: Target
Integrisani rezervoar
Integrisani rezervoar Kolektor i rezervoar u jednoj komponenti: • poređane cijevi (oko 10 cm u prečniku) • voda namijenjena krajnjem korisniku ostaje u kolektoru Zapremina vode: 80 ÷ 100 l/m2 (0,6 ÷ 2 l/m2 za kolektore sa spoljnim rezervoarom)
Integrisani rezervoar
Izvor: GMP Engineering
Prinudna cirkulacija naspram prirodne cirkulacije Prinudna cirkulacija
Prirodna cirkulacija
Prednosti
• odgovara svakoj veličini • lako se instalira • lako se održava • fleksibilan nacrt hidraulike • nema potrebe za spoljnom energijom za pogon • lako se integriše u zgrade
Mane
• potreban je veći napor prilikom instalacije • potreban je centralizovan sistem grijanja
• veći gubici energije • odgovara decentralizovanim sistemima za grijanje
Koji sistem? CIRKULACIJA
CIKLUS
GLAVNI SISTEMI
Prirodna
Otvoren
• Mali sistemi za sanitarnu toplu vodu (DHW) u područjima sa toplom klimom • Sistemi koje se koriste na proljeće (kampovi, objekti za kupanje)
Prirodna
Zatvoren
• DHW sistemi
Prinudna
Otvoren
Prinudna
Zatvoren
• Sistemi koji se koriste na proljeće (kampovi, objekti za kupanje) • Bazeni • Mali DHW sistemi • Zajednički DHW systems • Bazeni
OSNOVNI PRINCIPI SOLARNOG ZRAČENJA
Solarno zračenje
• Koliko solarnog zračenja stiže do tla? • Gdje pronaći i kako tumačiti podatke o solarnom zračenju? • Nagib i orjentacija solarnih kolektora • Efekti sjenki
Solarno zračenje je nepredvidljivo
Solarno zračenje na tlu
Solarna konstanta 1.367 W/m2 Solarno zračenje Atmosfera Gubici u atmosferi
Refleksija u oblacima Apsorbcija u atmosferi Direktno zračenje
Losses due to Difuzno zračenje atmosphere
Refleksija tla Ukupno zračenje na tlu 1100 W/m2 Source: Target/e.u.z.
Solarno zračenje na tlu
Čisto nebo
Source: ITW
Umjereno oblačno nebo
Uglavnom oblačno nebo
Potpuno oblačno nebo
Prosječna dnevna insolacija (kWh/m2)
Direktno i difuzno zračenje na horizontanu podlogu
Ukupno zračenje
Direktno zračenje
Difuzno zračenje
Source: Target/e.u.z.
Gdje pronaći podatke o solarnom zračenju?
Meteonorm: http://www.meteonorm.com/media/maps_online/gh_map_africa.pdf
PV GIS: http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/countries/afr/4-gs13.png
NASA: http://swera.unep.net/index.php?id=wms_compliant
Softveri za projektovanje: T*Sol, Transol, Polysun
NREA solarni atlas
Solarno zračenje – uobičajene varijacije
Dnevne i mjesečne varijacije
Source: www.solaritaly.enea.it
Primjer mjesečnih vrijednosti zračenja u južnoj Hrvatskoj/ sjevernoj Crnoj Gori
Januar Februar Mart April Maj Jun Jul Avgust Septembar Oktobar Novembar Decembar Ukupno Source: T Sol
Horizontalno zračenje [kWh/m2] 55 75 125 153 200 206 219 187 143 108 62 54 1587
Zračenje na površinu pod uglom [kWh/(m2 mjesecno)]
Optimalan ugao nagiba Ugao nagiba [°]
zračenje [kWh/m2]
0
1.586
10
1.718
20
1.811
25
1.844
30
1.865
35
1.875
40
1.874
50
1.836
60
1.756
90
1.303
Gubici pri različitim uglovima i orjentacijama
Sjenke
• gruba procjena
• procjena pozicija (koordinata) prepreka
• kompas i klinometar
• softveri (procjena osnovnih podatak o geometriji prepreka)
Ista prepreka u različitim položajima
Efekat sjenke između redova kolektora
Min. Rastojanje između redova Dužina kolektora
W
Rows
=
South
L
Latitude
Ugao nagiba, β
Source: ENEA
SOLARNI TERMALNI KOLEKTORI
Solarni termalni kolektori
• Proizvodnja i princip rada • Tipologija • Kriva efikasnosti • Test standardi
Solarni termalni kolektori Zagrijavanje vode u bazenima (20-30 °C)
Priprema potrošne tople vode (50 °C)
Absorber (plastični)
Absorber (čelični nerđajući)
Priprema potrošne tople vode i podrška grijanju (60-100 °C)
Pločasti kolektor
Pločasti vakuumski kolektor Kolektori sa integrisanim rezervoarom (ICS)
Vakuumski kolektor
Vakuumski cijevni kolektori Kolektori sa direktnim protokom (U tip) Kolektori sa toplotnim cijevima (H tip)
Solarni termalni kolektori Zagrijavanje vode u bazenima (20-30 °C)
Priprema potrošne tople vode (50 °C)
Absorber (plastični)
Absorber (čelični nerđajući)
Priprema potrošne tople vode i podrška grijanju (60-100 °C)
Pločasti kolektor
Pločasti vakuumski kolektor Kolektori sa integrisanim rezervoarom (ICS)
Vakuumski kolektor
Vakuumski cijevni kolektori Kolektori sa direktnim protokom (U tip) Kolektori sa toplotnim cijevima (H tip)
Kolektor bez zastakljenja Prednosti: 1. Zahtijevane temperature su relativno niske, 18–25°C. 2. Sezona kupanja odgovara vremenskom periodu sa najevećim solarnim zračenjem 3. Jednostavan dizajn sistema. Voda iz bazena cirkuliše direktno kroz sistem. cijevni absorber distributivna cijev
rukavac
Kolektor bez zastakljenja •
Nema kutiju, nema zaklon, nema izolaciju
•
Absorber je napravljen od crnog plastičnog materijala, otpornog na UV zračenje: •
Polipropilene
•
Neopren
•
PVC
•
Sintetička guma (EPDM)
Koristi se samo u toplim periodima godine (npr. otvoreni bazeni): •
niske zahtijevane temperature
•
niska investiciona ulaganja
Solarni termalni kolektori Zagrijavanje vode u bazenima (20-30 °C)
Priprema potrošne tople vode (50 °C)
Absorber (plastični)
Absorber (čelični nerđajući)
Priprema potrošne tople vode i podrška grijanju (60-100 °C)
Pločasti kolektor
Pločasti vakuumski kolektor Kolektori sa integrisanim rezervoarom (ICS)
Vakuumski kolektor
Vakuumski cijevni kolektori Kolektori sa direktnim protokom (U tip) Kolektori sa toplotnim cijevima (H tip)
Proizvodnja solarnih termalnih kolektora Staklo
Absorber Cijevi
Source: Idaltermo, http://www.alliedsolar.ie
Izolacija
Okvir
Tokovi toplotne energije
Zračenje Refleksija
Konvekcija
Zaptivka
Okvir
Ploča absorbera
Kondukcija
Cijev Izolacija
Ploča absorbera– oblik “zmije” Pločasti solarni kolektor Staklo
Izolacija
Absorber
“Zmija”
Okvir Okvir
Source: Schuco
Mario per Cairo
Ploča absorbera
Prihvata sunčevu svejtlost (elektromagnetna energija), pretvara je u toplotu i sprovodi u cijevi: Toplotni otpor treba biti minimizovan (npr. varovi su bolji od spojeva)
Selektivni absorber
Source: Idaltermo
Karakteristike ploče absorbera • Obično se pravi od bakra, aluminijuma ili čelika, sa površinom baziranom na nekom od selektivnih materijala (hrome, crni nikl) • Ponekad se boji u crno • Cilj je da se poveća absorpcija, a smanji refleksija. Niska emisija se zahtijeva u infracrvenom dijelu spektra (50 - 100 °C )
• Absorpcija: 92-95% • Emisivnost selektivnih površina : 5-10% • Emisivnost crne boje: 85%-95%
Selektivni absorber
Toplota
Sunce
Sunce Toplota
Absorber Source: Target/Wagner & Co
Absorber
Izolacioni materijal Porozan materijal, treba da smanji kondukcione gubitke na minimum MSOffice1
Uobičajeni materijali: Poliuretan, poliesterska vuna, staklena vuna, kamena vuna (u pločama, rolnama, pjeni) TIM (Transparent Insulation Materials) – Providni izolacioni materijali
Slide 91 MSOffice1 ; 22.12.2010
Providno zastakljenje
•
Providno zastakljenje treba da: Dozvoli prolaz talasnim duzinama solarnog zračenja • Blokira infracrvene talasne dužine Uobičajeni materijali: 1. Jednostruko staklo 2. Dvostruko staklo
Vakuumski cijevni kolektori
Kondukcija Konvekcija Radijacija
U cilju smanjenja toplotnih gubitaka u kolektoru, stakleni cilindri (sa unutrašnjim absorberima) su vakumirani na način sličan termo flaši. U cilju potpune eliminacije toplotnih gubitaka usled konvekcije zapremina unutar cijevi mora biti vakuumirana na pritisak niži od 10–2 bar (1 kPa). Dodatno vakuumiranje sprečava gubitke usled toplotne kondukcije. Gubici usled zračenja nemogu biti eliminisani stvaranjem vakuuma, jer za prenos zračenja nije potreban medij. Ovi gubici se crže na niskom nivou, kao u slučaju pločastih kolektora, selektivnim presvlačenjem. Source:Solar thermal systems
Cijevni vakumski kolektor
Toplotne cijevi
Sa protokom Koaksijalne cijevi
U cijev
Direktni protok
Toplotna cijev
ulaz zaptivka
povrat
Crna traka apsorbuje svjetlost
U cijevi se nalazi vakuum
Različiti metodi instalacije. • prilagodljiva integracija u zgradama – može se instalirati na fasadi ili na ravnom krovu. • fluid za prenos toplote cirkuliše u zatvorenom prostoru. Sources: Kingspan, http://www.viridiansolar.co.uk
•Suva veze između razvodne grane i cijevi znači da cijev može biti jednostavno skinuta i zamijenjena, bez potrebe za pražnjenjem sistema • Sistem ima dva zatvorena kola: jedno u svakoj individualnoj toplotnoj cijevi i jedno kroz razvodnu granu do rezervoara tople vode.
Pozicije kolektora
Pozicije kolektora
Direktan protok
Source: Kingspan
Toplotna cijev
1 Idealan nagib 40° 2 Nosač na krovu sa nagibom 40° Za ispravno funkcionisanje 3 Izdignut 20° cijevi iste moraju biti instalirane 4 Horizontalan idealana nagib sa minimalnim nagibom od 25° 5 Horizontalno na fasadi 6 Ravno 7 Vertikalno na fasadi
Vakuumski kolektori sa direktnim protokom, Instalirani horizontalno
Source: Viessmann
Vakuumski cijevni kolektori
Vakumski cijevni kolektori – Sydney cijev
Source: Microtherm
Vakuumski cijevni kolektori
Tip 1: Toplotni fluid kruži unutar U cijevi, koje su direktno povezane na ploču absosrbera.
ulaz
izlaz
Vakuumski cijevni kolektori Absorber može biti Cilindrični: postavljen preko čitave unutrašnje cijevi: vacuum je formiran u prostoru između 2 staklene cijevi
Pločasti: (čitava staklena cijev je vakuumirana)
Vakumski cijevni kolektori Tip 2: Selektivni (ili mormalni) premaz se nalazi na spoljašnjoj površini unutrašnje staklene cijevi Ne koriste se metalni absorberi. Vakuum se stvara u prostoru između dviej staklene cijevi. Neki kolektori su konstruisani kao jednostavne staklene cijevi sa vakumumm u međuprostoru, bez metalnih cijevi. Staklene cijevi se direktno pune vodom, koja dalje kruži do rezervoara prirodnom cirkulacijom (integrisani rezervoar).
Vakumski cijavni kolektor sa “toplotnom cijevi” Tip 3: Fluid na vrlo niskom pritisku (obično destilovana voda) je zatvoren unutar metalne cijevi (toplotna cijev). Jedan kraj metalne cijevi je umetnut u primarno kolo (krug) solarnog sitema i funkcioniše kao izmjenjivač toplote. Unutar metalne cijevi, dio fluida pod niskim pritiskom isparava i kreće se prema visočijem kraju ciejvi, gdje dio energije predaje primarnom kolu, kondezuje se i vraća se nazad u vakuumsku cijev. Da bi uopšte funkcionisao ovaj kolektor mora biti instaliran pod određenim nagibom (cca. 20 °).
Topla isparenja se podižu ka vrhi cijevi v ije c v ka ije s c m tna uu o l k top Va B
rna a ak
to Ne
id flu i i čn ks
Ohlađena para prelazi u tečno stanje i vraće se na dno cijevi
Vakuumski cijevni kolektori sa “toplotnom cijevi”
Fone: Target/Stiebel Eltron
Poređenje kolektora
Tip kolektora
Ravni kolektor
Vakumski kolektor
Prednosti
Mane
- jednostavan - robustan - bolja estetika - može biti integrisan u krov - cost-effective
- potrebna veća površina krova
- lakše održavanje - dobar za iindustrijsku primjenu
- složen - trajanje vakuuma - teško integrisati sa estetske strane - skup
Toplotni gubici i kriva efikasnosti
Efikasnost (%)
Optički gubici
Toplotni gubici
Korisna toplota
T* = (Tm – Tamb) / Eglob [K m2/W] Source: Ambiente Italia
Poređenje krivih efikasnosti
Efikasnost (%)
Solarno zračenje 1.000 W/m2
Otvoreni kolektor
Ravni kolektor
Vakuumski kolektor
Razlika temperatura (Tm – Tamb) [K]
Source: Target/DGS
Definicije kolektorskih površina
Površina otvora (okna) Površina absorbera
Bruto površina
Source: Target
Definicije kolektorskih površina
površina absorbera
Source:Solar thermal systems
površina otvora (okna)
bruto površina
SPECIFIKACIJA
QUALITA’ E CERTIFICAZIONI Tehnička specifikacija Descrizione delle principali prove
Tip SP3A
2 m2
3 m2
Broj cijevi
m2
20
30
Bruto površina
m2
2,87
4,32
Površina apsorbera
m2
2,00
3,02
2,15
3,23
Površina otvora Dimenzije Širna a
mm
1420
2129
Dužina b
mm
2040
2040
Debljina c
mm
143
143
Optička efikasnost
%
80,9
80,4
Korekcioni faktor toplotnih gubtaka k1
W/(m2*K)
1,37
1,33
Korekcioni faktor toplotnih gubtaka k2
W/(m2*K)
0,0068
0,0067
Toplotni kapacitet
kJ/(m2*K)
8,5
8,4
Težina
kg
58
87
Sadržaj tečnosti (medij za prenos toplote)
litri
1,13
1,65
Dozvoljeni radni pritisak
bar
6
6
Maksimala temperatura u praznom hodu
°C
273
273
Konekcija
ø mm
22
22
Zahtjevi ugradnje i postavljanja
dovoljan balast da se odupre strujama vjetra
Source: www.solarenergy.ch
QUALITA’ E CERTIFICAZIONI Test standardi Quali norme?
• UNI EN 12975-1:2006 Termalni solarni sistemi i komponente – Solarni kolektori - Dio 1: Opšti zahtjevi • UNI EN 12975-2:2006 Termalni solarni sistemi i komponente – Solarni kolektori - Dio 2: Test metode • UNI EN 12976-1:2006 Termalni solarni sistemi i komponente – Fabrički sklopljeni sistemi - Dio 1: Opšti zahtjevi • UNI EN 12976-2:2006 Termalni solarni sistemi i komponente – Fabrički sklopljeni sistemi - Dio 2: Test metode
Test standardi – za kolektore • energetske karakteristike: kriva efikasnosti • pouzdanost i trajnost: • otpornost na unutrašnji pritisak • otpornost na mehanička opterećenja • otpornost na visoke temperature • otpornost na spoljašnje i unutrašnje toplotne udare • izloženost suncu • nepropustljivost • otpornost na udare
QUALITA’ Einternet CERTIFICAZIONI Korisni linkovi Indirizzi di riferimento
www.estif.org www.solarkeymark.org www.solarenergy.ch
SOLARNA PETLJA
Solarna petlja
• Rezervoari • Sistemi prirodne cirkulacije • Pumpa i kontrolna jedinica • Sigurnosne komponente • Stagnacija
Rezervoar
Izvor: CMG Solari
Rezervoar DHW Dio koji je “spreman za upotrebu”
Zagrijani dio
Do kotla
Pomoćni izmjenjivač toplote
Solarna petlja Flanša Solarni izmjenjivač toplote Izvor: Target
Hladna voda
• Kada kotao zagrijava cilindar, zagrijani fluid se pumpa od kotla do cilindra gdje teče unutar spirale. Spirala ima tanke metalne zidove koji emituju toplotu u vodu koja ga okružuje. • Zagrijana voda u blizini spirale se širi i postaje manje gusta u odnosu na hladniju vodu koja ga okružuje i odlazi prema vrhu cilindra. Hladnija voda se spušta i ustupa mjesto zagrijanoj vodi. Ova takozvana “konvekcijska struja” omogućuje da kotao grije gornji dio cilindra iznad spirale izmjenjivača. Source: Viridian
• Solarna spirala funkcioniše na isti način, ali budući da je smješten na dnu cilindra, on može da zagrije cijelu zapreminu cilindra.
Source: Viridian
• Ako je zona iznad solarne spirale već zagrijana od kotla, tada konvekcijske struje iz solarne spirale zagrijavaju samo vodu ispod spirale kotla. Ova zagrijana voda se naziva “zapremina vode koja se zagrijava putem solarne energije”. • Prema propisima Velike Britanije o izgradnji ova zapremina vode koja se zagrijava putem solarne energije iznosi najmanje 25 litara po kvadratnom metru solarnih panela, ili 80% od ukupne potražnje tople vode u domaćinstvu (koji god je iznos niži). Razlog za utvrđivanje minimalne zapremine vode koja se zagrijava putem solarne energije je da se osigura da solarni paneli imaju negdje da uskladište energiju koju prikupe, čak i kada stanovništvo Source: Viridian koristi kotlove tokom dana.
• Najbolji način da se iskoristi solarni cilindar sa dvostrukom spiralom je da se koristi programski tajmer kako bi se bojler uključivao samo u večernim satima, budući da su solarni kolektori čitav dan zagrijavali cilindar. Termostat cilindra će osigurati da se bojler uključi samo onda kada cilindar nije postigao dovoljnu temperaturu iz solarne energije. • Kako se u večernjim i jutarnjim satima topla voda iz cilindra troši za potrebe kupanja, hladna voda ulazi u cilindar, a topla voda ostaje na površini. Source: Viridian
Stratifikacija tople vode
Izvor: B&B Hydra Solar
Izvor: Target/Solvis
Rezervoar
Rezervoar
Sistemi sa prirodnom cirkulacijom – rezervoar
Izvor: Idaltermo
Sistemi sa prirodnom cirkulacijom– rezervoar
Izvor: Idaltermo
Komponente primarnog kola Zračni ventil Solarni kolektor
Izolacija Pumpa i sugurnosne komponente
Izmjenjivač toplote
Izvor: Ambiente Italia
Diferencijalna kontrolna jedinica
pumpa Senzor kolektora Senzor donjeg dijela Senzor gornjeg dijela
Izvor: Target/Solvis
Zračni ventil • omogućava ispuštanje vazduha • može bit automatski ili ručni – ukoliko se radi o automatskom ventilu potrebno je instalirati shut-off ventil (isključni ventil) • mora da bude otporan na visoke temperature
Sigurnosni ventil • potreban je u slučaju porasta pritiska usljed pregrijavanja • obično se otvara pri pritisku od oko 6 bara
Pumpa i sigurnosni uređaji
Pumpa i sigurnosni uređaji
Izolacija primarnog kola (DN – debljina izolacije
Iznutra
Spolja
DN 15 – 20 mm
DN 20 – 40 mm
DN 20 – 30 mm
DN 25 – 40 mm
DN 25 – 30 mm
DN 32 – 40 mm
DN 32 – 40 mm
DN 40 – 50 mm
DN 40 – 40 mm
DN 50 – 60 mm
DN 50 – 50 mm
Izvor: RESEDA onlus
Ovaj materijal nije pogodan za primjnu na visokim temperaturama!
Izvor: RESEDA onlus
Poliuretan Pogodan za niske T [90 °C], kratak rok trajanja, 0.04 W/mK
Mineralna vuna Ne podnosi vlagu, pogodna za visoke temperature T [650°C], 0.047 W/mK
Elastomeri Najčešće upotrebljavan, [150°C], 0.045 W/mK
Source: Armacell, RESEDA onlus
Aluminijumske zaštitne cijevi za spoljnu instalaciju
Izvor: Armacell, RESEDA onlus
Vanjska zaštita
Izolacija Cijev
Debljina izolacije Materijal od kojeg su napravljene cijevi: bakar, nerđajući čelik, crni čelik Ne treba da se koriste: pocinkovani čelik (ako se koristi glikol), višeslojne cijevi Izvor: RESEDA onlus
Ekspanzione posude
Source: Idaltermo
Ekspanzione posude
Ulaz tecnosti
Opne
vazduh
vazduh
vazduh
Sigurnosni ventil
Izvor: Ambiente Italia
Stagnacija Zastoj
Izvor: Ambiente Italia
Normalan rad
Stagnacija
ŠEME POSTROJENJA
Solarni kolektor montiran na krovu konvertuje svetlost koja prodire u njegove staklene panele (radijacija kratakih talasa) u toplotu.
Generisana toplota se preusmjerava u cijevi i provodi se do rezervoara za vodu.
Toplota se zatim prenosi na vodu za potrebe domaćinstva pomoću izmjenjivača toplote.
Hladna voda zatim protiče kroz drugu cijev nazad do kolektora
Solarni termalni sistemi •
Sistemi prinudne cirkulacije Otvoreni sistem
Zatvoreni sistem
Termosifonski sistem
Šeme postrojenja
•Integracija sa konvencionalnim sistemom •Najčešće šeme postrojenja •Povezivanje mašina za veš i mašina za pranje sudova
Integracija sa konvencionalnim sistemom Može da se obezbijedi pomoćna energija: -A: u rezervoaru -B: nakon rezervoara (niz) -C: paralelno sa rezervoarom
DHW
B
Rezervoar C A
Solarni kolektori
Pumpa
Hladna voda
Dva cilindra
Solarna
Kotao
Najjednostavniji način je korišćenje dva cilindra, gdje hladna voda najprije prolazi kroz cilindar koji se zagrijava putem solarnih panela do konvencionalnog cilindra za toplu vodu. Kada ima dosta sunčanih dana, voda koja dolazi u drugi cilindar će već biti dovoljno zagrijana i termostat neće tražiti novo dogrijavanje (koatao se neće upaliti). Kada ima manje sunčanih dana, voda koja dolazi u drugi cilindar neće biti dovoljno zagrijana i termostat će tražiti dogrijavanje vode iz drugog cilindra, odnosno dogrijavanje pomoću kotla.
Predgrijavanje za kombinovani kotao Kotao Temp. ventil
Solarna
Hladna
Kombinovani kotao zagrijava vodu po “potrebi”. Cilindar koji je zagrijan putem solarnih kolektora može da se postavi prije kombinovanog kotla tako da kotao umjesto hladne primi toplu vodu i na taj način koristi manje energije da zagrije vodu do željene temperature. Temperaturni ventil je u normalnim okolnostima potreban da bi se osiguralo da temperatura dolazne vode do kotla nije isuviše visoka budući da mnogi kotlovi ne mogu da prime vodu ukoliko je previše zagrijana.
Cilindar sa dvije spirale
Kotao Solarna
Najčešće i najisplativije je korišćenje cilindra sa dva spiralna izmjenjivača toplote. Spirale su postavljeni jedna iznad druge, gdje je sa solarna spirala u donjem položaju. Budući da spirale vrše zagrijevanje konvekcijom, spirala jedino može da zagrijava dio vode iznad, pa se sloj tople vode smješta iznad sloja hladne vode - fenomen koji se naziva stratifikacija. To znači da nezavisno od kontrola kotla, solarni kolektori uvijek imaju određenu zapreminu vode koju mogu da zagriju. Kada ima više sunčanih dana, solarni kolektori će zagrijati cijeli rezervoar do temperature koja može da se koristi, a termostat u cilindru neće zahtjevati dogrijavanje putem kotla. Kada je manje sunčanih dana, termostat u cilindru će zahtjevati dogrijavanje vode putem kotla. Kontrole kotla mogu biti potpuno nezavisne od solarnog sistema.
Kada kotao zagrijava cilindar, zagrijani fluid cirkuliše od kotla do cilindra gdje teče unutar spirale. Spirala ima tanke metalne zidove koji emituju toplotu u vodu koji je okružuje. Zagrijana voda u blizini spirale se širi i postaje manje gusta u odnosu na hladniju vodu koja je okružuje te odlazi na površinu. Hladnija voda se spušta i ustupa mjesto zagrijanoj vodi. Ova takozvana “konvekcijska struja” uzrokuje da kotao grije gornji dio cilindra iznad spirale kotla.
Solarna spirala funkcioniše na isti način, ali budući da je smještena na dnu cilindra, ona može da zagrije cijeli cilindar.
Ako je zona iznad solarnog kalema već zagrijana od kotla, tada konvekcijske struje iz solarnog kalema zagrijavaju samo vodu ispod kalema kotla. Ova zagrijana voda se nazivaja “zapremina vode koja se zagrijava putem solarne energije” Prema propisima Velike Britanije o izgradnji ova zapremina vode koja se zagrijava putem solarne energije iznosi najmanje 25 litara po kvadratnom metru solarnih panela, ili 80% od ukupne potražnje tople vode u domaćinstvu (koji god je iznos niži). Razlog za utvrđivanje minimalne zapremine vode koja se zagrijava putem solarne energije je da se osigura da solarni kolektori imaju negdje da uskladište energiju koju prikupe, čak i kada stanovništvo koristi kotlove tokom dana. (Vidjeti studiju slučaja 001 gdje je prikazan uticaj korisnika na prikupljenju solarnu energiju).
Solarni kontroler
Kotao
Najbolji način da se iskoristi solarni cilindar sa dvostrukim kalemom je da se koristi programski tajmer kako bi se kotao uključivao samo u večernim satima, budući da su solarni paneli čitav dan zagrijavali cilindar. Termostat cilindra će osigurati da se kotao uključi samo onda kada cilindar nije postigao dovoljnu temperaturu iz solarne energije.
Kako se u večernjim i jutarnjim satima topla voda iz cilindra troši za potrebe kupanja, hladna voda ulazi na dno cilinda, a topla voda ostaje na površini.
Solarni kontroler
Kotao
Topla voda se troši i stvara se prostor za skladištenje solarnih dobitaka
Sledeći dan, solarni paneli će imati dovoljnu količinu hladne vode za zagrijevanje.
Sistem sa prirodnom cirkulacijom – “isključivo solarna” Rezervoar
Solarni kolektor Kombinovani ventil
Dovod hladne vode Izvor: Ambiente Italia
Sistem sa prirodnom cirkulacijom – sa pomoćnim kotlom Rezervoar
Solarni kolektor
Trokraki ventil
Kombinovani ventil Kotao sa termostatom
Dovod hladne vode Izvor: Ambiente Italia
Sistemi sa prirodnom cirkulacijom Kompletna generička šema Ključne komponenete Blok ventil Ekspanziona posuda Thermostatski ventil Korisnici Nepovratni ventil Sigurnosni ventil Dovod hladne vode Izvor: CMG Solari
Motorizovani ventil
Sistemi sa prirodnom cirkulacijom Pomoćna el. energija Električni grijač sa termostatom
Pomoćni kotao na plin Dovod hladne vode Senzor za temperaturu Digitalni termostat
Dovod hladne vode Izvor: CMG Solari
Dovod hladne vode
Sistemi sa prirodnom cirkulacijom
Pomoćni kotao sa termostatom
Slučaj 1: Temp. iznad utvrđene tačke, kotao se isključuje Izvor: CMG Solari
Slučaj 2: Temp. ispod utvrđene tačke, kotao se uključuje
Sistem sa prinudnom cirkulacijom za DHW Integrisanje sa kotlom na plin Trokraki ventil
Kombinovani ventil
Kombinovani ventil
Kotao sa termostatom Kotao Dovod hladne vode
Dovod hladne vode
Kotao sa termostatom ili integrisanim električnim grijačem
Izvor: Ambiente Italia
(na benzin)
Kotao sa izmenjivačem toplote
Kotao sa integrisanim rezervoarom ili električni kotao
Trokraki ventil
Kombinovani ventil
Hladna voda
Kotao sa termostatom sa integrisanim rezervoarom ili električni kotao
Dovod hladne vode
Izvor: Ambiente Italia
Topla voda za domaćinstvo i grijanje prostora
Niska temp. grijanja prostora
Niska temp. grijanja prostora
Hladna voda
Hladna voda
Hladna voda
Hladna voda
Pomoćno grijanje u rezervoaru
Kontrola
Pomoćno grijanje u nizu
Isti koncept je moguć sa dva odvojena rezervoara!
Izvor: Ambiente Italia
Topla voda za domaćinstvo, grijanje prostora i bazene – šema 1 Solarni kolektori
Sistem grijanja prostorija
Hladna voda
Dovod hladne vode
Izvor: Ambiente Italia
Topla voda za domaćinstvo, grijanje prostora i bazene – šema 2 Solarni kolaktori
Sistem grijanja prostorija
Hladna voda
Dovod hladne vode
Izvor: Ambiente Italia
Grijanje bazena Senzor za temperaturu Zračni ventil
Plastični kolektori
Termometar
Diferencijalna kontrolna jedinica
Trokraki ventil
Filter
Izvor: Wagner
Pumpa
Korišćenje tople vode dobijene putem solarne energije za veš mašinu i mašinu za pranje sudova
0 < t < t1: T = 30-60 °C t> t1: T = Thladno
Provjeriti maksimalnu ulaznu temperaturu na uređajima za domaćinstvo!
Korišćenje tople vode dobijene putem solarne energije za veš mašinu i mašinu za pranje sudova
PROJEKTOVANJE SWH SISTEMA
Procedura projektovanja • Inspekcija na licu mjesta i sakupljanje podataka • Proračun površine apsorbera • Proračun potrebnog kapaciteta bojlera • Povezivanje kolektora • (zaštita protiv smrzavanja) • Pritisak u kolu • Pad pritiska u hidrauličnom kolu • Ekspanzioni sud
Inspekcija na licu mjesta Uvijek morate provjeriti: • Krov: • Stanje i karakteristike krova • Moguće pristupe krovu • Dostupna površina • Orijentacija i problemi sa sjenkom • Da li rezervoar može da stane u prostoriju ili objekat? (dimenzije prostorije, dimenzije vrata, dimenzije stepenica...)
Procedura projektovanja • • • •
Inspekcija na licu mjesta Proračun /Procjena potreba za sanitarnom toplom vodom Izbor najpodesnijeg tipa sistema Dimenzioniranje površine kolektora i zapremine rezervoara sa vodom *** kraj faze projektovanja kod manjih solarnih sistema**** Kod većih sistema: • Dimenzioniranje izmjenjivača toplote • Dimenzioniranje solarne petlje (pumpi, cijevi, ventila, ekspanzionog suda)
Potrebe za toplom vodom
1. Analiza računa za struju •
Računi u periodima praznika ili odmora nisu relevantni
2. Procjena •
Za sanitarne potrebe: 30 – 60 l/osobi dnevno na 45 °C
Potrebe za toplom vodom
• hand washing: 3 l/osobi dnevno • tuširanje: 50 l/osobi dnevno • kupanje: 150 l/osobi dnevno • pranje kose: 10 l/osobi dnevno • pranje suđa: 20 l/dnevno
Opšte prihvaćena praksa kod projektovanja – mali sistemi za domaćinstva Optimalno dimenzionisanje • • • • •
Broj osoba: 5 Dnevne potrebe: 40 l/osobi Teperatura tople vode: 45 °C Teperatura hladne vode: 12 – 18 °C Zapremina rezervoara: 70 l/m2
Opšte prihvaćena praksa kod projektovanja – mali sistemi za domaćinstva sa prinudnom cirkulacijom Collector area
Površina kolektora every l/day svaki 50 50 l/dan [m2]
[m2] 0,75 1 1,25
Solarna solar frakcija [%]
fraction [%] 70 83 90
•Proračuni su rađeni koristeći ravni pločasti kolektor srednjeg kvaliteta. Brojke mogu biti značajno manje kod sistema lošijeg kvaliteta, odnosno mnogo veće kod kvalitetnih sistema kao što su kolektori sa vakuumskim cijevima.
Opšte prihvaćena praksa kod projektovanja – korekcioni faktori
Dimenzionisanje rezervoara
Voda spremna za upotrebu: 20 l/p
Zapremina spremnika: 70 l/m2 (ravni pločasti kolektori) 90 l/m2 (kolektori sa vakumskim cijevima)
Izvor: Ambiente Italia/Wagner
Opšte prihvaćena praksa kod projektovanja – mali sistemi za domaćinstva sa prirodnom cirkulacijom Collector area Površina kolektora Solarna solar every svaki50 50 l/day l/dan frakcija [%] fraction [%] [m2] [m2] 0,75 72 1 77 1,25 81
•Proračuni su rađeni koristeći ravni pločasti kolektor srednjeg kvaliteta. Brojke mogu biti značajno manje kod sistema lošijeg kvaliteta, odnosno mnogo veće kod kvalitetnih sistema kao što su kolektori sa vakuumskim cijevima.
Opšte prihvaćena praksa kod projektovanja –– kombinovani sistemi sa prinudnom cirkulacijom Kombinovani sistemi moraju biti dimenzionirani imajući u vidu konkretnu potrošnju sanitarne tople vode, s obzirom da ljeti (kada je maksimalna radijacija) jedino i postoji potreba za potrošnom toplom vodom! •Povećati površinu kolektora potrebnu za datu potrošnju sanitarne tople vode za faktor 1,5 – 2; •Samo u slučajevima integracije kroz fasadu ili za potrebe bazena površina se može povećati za faktor 3 ali ne više.
Ali u svakom slučaju, mora se imati u vidu da su kombinovani sistemi predimenzionirani ljeti, što dovodi do smanjenja ekonomskih performansi sistema i čestom pregrejavanju kolektora!
Povezivanje kolektora Paralelno povezivanje: Protok je podijeljen između kolektora, a povećanje temperature je svuda isto. Ako je potrebno, obrnutim povezivanje mogu se izbjeći razlike u protoku.
Paralelno povezivanje
Serijsko povezivanje: Protok je isti kroz svaki kolektor, a porast temperature dešava se postepeno od kolektora do kolektora. Previsoke temperature dovode do niskog stepena efikasnosti. Serijsko povezivanje
Povezivanje kolektora Od 3 do 6 kolektora DA
Maksimalni broj kolektora koji smiju da budu serijski povezani: 3 to 6 (zavisi od modela)
NE
Više od 3 - 6 kolektora
Razlika temp. u cijelom solarnom polju ne smije biti iznad 10 – 20 °C.
Pritisci u solarnoj petlji preporučene cifre: • • • •
pI (inicijalni) = pvodeni stub+ 0,5
2 bara do 15 m
pEV (predpunjenje ekspanzionog suda) = pI - ca. 0,5 bara
1,5 bara
•
pF (finalni) = 5 bara (ne više od 5,5 bara)
5 bara
•
pSV (sigurnosni ventil) = pF + 1 bar
6 bara
Cijevi i pumpe •Cijevi Protok (l/h)
Spoljašnji prečnik x debljina
•Pumpa: do 12 m2 kolektora dovoljna je i krajnje podesna najmanja dostupna pumpa za grijanje sa tri brzine (npr. Grundfos UPS 25-40)
Ekspanzioni sud Adekvatno dimenzioniranje ekspanzionog suda je presudno i od ključne važnosti za pravilno funkcionisanje SWH sistema! Stagnacija se mora pratiti!
Referentne vrijednosti za male sisteme Površina Kolektora [m2]
Inicijalni pritisak
Anti-friz glikol Solido= čvrsto stanje Miscela= mješano Liquido= tečno stanje
Uzimajući najnižu eksternu temperaturu (Tmin), izračunati procenat potrebnog glikola prema formuli Tmin – 10 K
INSTALACIJA
Prenos kolektora
1 Konopac 2 Kaiševi 3 Gumena zaštita za staklo
Pažljivo postupajte sa kolektorom kako ne biste polomili staklo kolektora Izvor: B&B Hydra Solar
Postavljanje kolektora na ravne krovove
Postavljanje kolektora sa vakumskim cijevima
Izvor: Target/Viessmann
Uzemljenje
Povezivanje rezervoara sa hidrauličnim kolom
1 2,7 4 5 8 9
Isključni ventil Nepovratni ventili Ispusni ventil Sigurnosni ventil Filter Trokraki ventil
Izvor: Ambiente Italia
Sifoni U cilju izbjegavanja gubitaka u sistemima sa prirodnom cirkulacijom, treba koristiti sifonske sisteme. 8 / 12 puta Prečnik cijevi
Sekundarna petlja
Izvor: RESEDA onlus
Solarna petlja
Izolacija rezervoara
Konvencionalni rezervoar: ∆T (24 h): 30 °C
Izvor: Target/Wagner & Co
Rezervoar za solar: ∆T (24 h): 5 °C
Kontrolna jedinica za upravljanje Šema elektroinstalacija kod sistema sa prirodnom cirkulacijom sa pomoćnim sistemom na električnu energiju
Izvor: Idaltermo
Upravljačka jedinica Šema elektroinstalacija sistema sa prirodnom cirkulacijom sa pomoćnim sistemom na gas
Izvor: Idaltermo
Izolacija solarne petlje
Spoljne cijevi
Čeklista za projektovanje i instalaciju sistema
• • • • • • • •
Da li su solarni kolektori dobro pričvršćeni i otporni na udare vjetra? Da li je oblast kolektora pristupačna za održavanje? Da li je sistem pravilno uzemljen? Da li je širenje cijevi uzeto u obzir? Da li su spoljne cijevi otporne na UV zračenje, kišu i životinje? Da li je krov ispitan na nepropustljivost? Da li je trokraki ventil instaliran nakon rezervoara? Da li korisnik ima obezbijeđeno uputstvo za korišćenej sistema?
Samo za sisteme sa prinudnom cirkulacijom: • Da li se rezervoar može smjestiti u predviđenu prostoriju i da li je ulazni otvor dovoljno velik? • Da li su odgovarajući pritisci izabrani? • Da li sus senzori na kolektorima instalirani pravilno, ne negdje u sjenci? • Da li je temperaturni senzor zaštićen od prenapona? • Da li je pumpa instalirana u povratnoj grani (hladnoj)?
PODEŠAVANJE I PUŠTANJE U RAD
Podešavanje i puštanje u rad
• kako pripremiti sistem za rad • provjera zaptivenosti • punjenje solarne petlje • regulisanje protoka
Kako pustiti sistem u rad
•
Provjeriti tehničke projektne specifikacije
•
Provjeriti zaptivenost solarne petlje
•
Napunite rezervoar prije nego napunite solarnu petlju
•
Pročistiti i ispuniti solarnu petlju (posebno kada je u pitanju mješavina voda-glikol)
•
Regulisati protok
•
Podesiti kontrolnu jedinicu
•
Podesiti ventil
•
Dati instrukcije za održavanje
Provjera zaptivenosti solarne petlje
Sa vodom
Sa kompresovanim vazduhom Izvor: Roto Frankh
Provjera zaptivenosti solarne petlje - Ako je pritisak mreže previše nizak za punjenje solarne petlje (kod visokih zgrada), neophodna je pumpa za punjenje - Bilo koji problem zaptivenosti mora se riješiti prije pokretanja sistema
Pumpa za punjenje
Izvor: GMP Engineering
Pročišćavanje solarne petlje
-Cijela solarna petlja se mora pročistiti prije nego napunite kolo
Izvor: GMP Engineering
Punjenje solarne petlje Zračni ventil Solarni kolektor
Pumpa i sigurnosni elementi
Izmjenjivač toplote
Voda ili mješavina vode i glikola
Izvor: Ambiente Italia
Punjenje solarne petlje
Isperite dok sav vazduh ne izađe Napunite solarnu petlju dok mješavina voda-glikol ne izađe iz kola, a zatim zatvorite zračni ventil
Izvor: Roto Frankh
Nastavite puniti kolo dok se ne postigne inicijalni pritisak
Regulator protoka
Regulacija protoka
Solarni kolektor
∆T regulator Kod povećane insolacije, ∆T = Tm – Tr < 30 K
Regulacija termostatskog ventila Postavite trokraki ventil na željenu temperaturu (40 – 60 °C). Iz bezbjednosnih razloga, provjerite da temperatura tople vode nije previsoka nakon sunčanog dana kada solarni kolektor nije korišćen. Isti proces je koristna kod kontrole adekvatnog dimenzionisanja ekspanzionog suda i njegove pravilne instalacije: samo provjerite da li sigurnosni ventil propušta bilo kakvu tečnost
Provjera električnog grijača (posebno za sisteme sa prirodnom cirkulacijom) Provjerite da li ima tople vode tokom kišnog perioda (ili tokom sunčanog dana kada e kolektor pokriven).
Tehnička kontrola Punjenje solarne petlje Ispiranje solarnog kruga Zaptivenost ispitana na …… bar Sadržaj vode u solarnoj petlji (….. % glikola) Inicijalni pritisak u ekspanzionom sudu ..... bar Inicijalni pritisak u solarnoj petlji ....... bar Da li je dostupna posuda ispod sigurnosnog ventila? Da li je vazduh ispušten kroz ventil za odzračivanje? Da li je ventil za odzračivanje zatvoren? Da lie je anoda za sprečavanej korozije instalirana u rezervoaru?
Pumpa Da li ej pumpa instalirana u propisanom smjeru? Protok l/h Da li je nepovratni ventil instaliran pravilno? Izvor: Ambiente Italia
ok
Tehnička kontrola - nastavak
Kontrolna jedinica ∆T za uključenje solarnog kola ..... K ∆T za isključenje solarnog kola ..... K Temperatura gornjeg dijela rezervoara ..... °C Maksimalna temperatura rezervoara ..... °C Temperatura na trokrakom ventilu ...... °C (max. 60 °C)
Uputstva za operatera Dostupnost uputstava za kontrolnu jedinicu? Dostupnost uputstava za pomoćni sistem grijanja? Dostupnost uputstava za anti-korozivnu anodu? Raspored održavanja
ODRŽAVANJE
ODRŽAVANJE
• veći kvarovi • plan održavanja • checklist-a
Održavanje
Šta se mora provjeriti: - kolektor - rezervoar - cijevi - tečnost u solaru (voda ili mješavina voda-glikol) - ostale komponente (npr. ekspanzioni sud)
Redovne provjere
Kolektori -Provjerite moguća oštećenja na staklu i spoljnem okviru; -Provjerite ima li prljаvštinue na staklu: pijesаk, prаšinа i zаgаđenjа na izlaznim komponentama kolektora -Ne čistite vruć kolektor sа hlаdnom vodom! Sаčekаjte da se stаklo ohlаdi -Provjerite nivo kamenca putem vizuelne inspekcije i / ili protokа; -Provjerite protok (zа otvorena kola sаmo). Smаnjenje protoka može biti izаzvаno kаlcifikаcijom; -Proverite zаptivenost kolektora; аko zаptivenost nije dobra, stаklo može biti zamagljeno iznutrа zbog ulaska vode
Redovne provjere Solаrnа petljа •Provjerite dа li je izlazna temperatura kolektora (prikаzuje se nа kontrolnoj jedinici) blizu vrijednosti mjerene termometrom. Ako se dvije vrijednosti značajno rаzlikuju, izolаcijа cevi može dа bude neadekvatna ili oštećena; •Provjerite gubitke tečnosti : pritisаk u solаrnoj petlji noću trebа dа bude isti kаo što je nаvedeno prilikom puštаnja sistema u rаd; •Provjerite priključke zа zadržavanje vode; •Provjerite vаzduh u solаrnom petlji: аko je vаzduh ušаo, čuće se buka u cijevima tokom rada pumpe; •Provjerite stаnje izolаcije; •Provjerite output iz sistema putem opreme za praćenje, ako je dostupna. Ako oprema za praćenje stanja nije instalisana, treba bаrem proveriti konvencionаlnu potrošnju energije (gаs, TNG, strujа); je li ista smаnjena u sklаdu sа očekivаnjimа; •Provjerite membrаnu ekspanzionog suda : kucnite po posudi da odredite da li je delimično ispunjena vаzduhom, ili potpuno ispunjena vodom; •Provjerite bezbednost i moguća oštećenja i curenja ispusnih ventila; •Provjerite oštećenja na nepovratnom ventilu : аko su cijevi solаrne petlje tople noću, nepovrаtni ventil je vjerovаtno oštećen; •Provjerite da li protok korespondira sа teoretičkim vrijednostima: ∆T (Tout – Tin): ∆T ne smije biti preko 25 – 30 K kod veoma sunčanih dana.
Redovne provjere Vodа - glikol mešаvinа •Proverite sаdržаj glikolа: pH vrednost trebа dа bude nаjmanje 6.6, inаče tečnost postаje korozivnа. •Ako pH metаr nije dostupan, proverite boju i gustinu tečnosti. Kolektori podršku •Provjerite dа li su kolektori dobro fiksirаni na potpornu strukturu, nаročito poslije perioda jаkog vjetrа; •Provjerite ima li mogućih oštećenja na potpornoj strukturi. Ostаle komponente •Provjerite dа li je solаrnа pumpа isključena kаdа sunce ne grije i uključena kad sunce grije; •Provjerite ima li mogućih oštećenja na pumpi; •Provjerite stаnje korozije аnodа (mаgnezijum аnode morаju biti periodično zаmenjene, električne аnode morаju biti isprаvno priključene nа mrežu); •Provjerite dа li je rezervoаr potpuno ispunjen vodom. Ako nije, električni grijаč može dа sagori.
Terminski plan održavanja: primjer
Komponenta Učestalost
Opis
Čišćenje stakla
Zavisi od lokacije. Najmanje jednom godišnje, čak i jednom mjesečno
Vodom ili vodom i deteržentom
Kolektor
3 mjeseca
Vizuelna inspekcija: provjeriti ima li pare, oštećenja
Čvorišta
3 mjeseca
Vizuelna inspekcija: provjeriti ima li deformacija, oštećenja
Apsorber
3 mjeseca
Vizuelna inspekcija: provjeriti ima li deformacija, oštećenja
Spojevi
3 mjeseca
Vizuelna inspekcija: provjeriti ima li curenja
Izvor: Isofoton
Solarcip: istraživanje o kvalitetu instalacija u Italiji
Broj analiziranih sistema Ukupna površina kolektora [mq] Prosječna površina kolektora [mq]
1.000 (400 kvarova) 8.000 20
Max
Prosječna vrijednost godina rada prije analize Prosječan broj godina prije prvog kvara
Izvor: RESEDA onlus – Ecoistituto
650
Min
2
5,6 2,5
Solarcip: istraživanje o kvalitetu instalacija u Italiji
Izvor: RESEDA onlus – Ecoistituto
Solarcip: istraživanje o kvalitetu instalacija u Italiji - 33 različite vrste kvarova - uglavnom 4 vrste:
Dizajn i izbor komponenti Puštanje u rad Kolektori Druge komponente
Izvor: RESEDA onlus – Ecoistituto
Pokvarena jedinica za kontrolu (automatika)
Kvarovi Slomljena pumpa Slomljeno staklo kolektora
Polomljeni ekspanzioni sud Neujednačena solarna petlja Ekspanzioni sud manji nego što bi trebalo Gubici kroz ispusni ventil Prpouštanja solarne petlje Pogrešna instalacija ekspanzionog suda Neadekvatna izolacija cijevi
Izvor: RESEDA onlus – Ecoistituto
EKONOMIKA
Ekonomska analiza
• troškovi investicije • uštede
ASPETTI ECONOMICI Troškovi investicije: visoke fluktuacije Fasce di costo per gli impianti Specifikacije kolektora: ravna ploča/vakuumske cijevi (pločasti izolovani kolektori) Tehnologija sistema: prirodna cirkulacija Površina kolektora: 5 m2 Troškovi sistema [€/m2] Veoma jeftini sistemi
160
Jeftini sistemi
200
Skuplji sistemi
300
Skupi sistemi
400
• Prirodna vs. Prinudna cirkulacija: Iskustvo u EU pokazalo je da su sistemi sa prinudnom cirkulacijom uglavnom skuplji (barem 25%) • Kolektivni vs. manji sistemi: Iskustvo u EU pokazalo je da je ugradnja kolektivnih solarnih sistema mnogo isplativija i pristupačnija (80 % - 50 % od troškova investicije kod manjih sistema).
Troškovi investicije
Kolektivni solarni sistemi u Njemačkoj [Izvor: Solarthermie 2000] Sistem kontrole 9%
Ostalo 3%
Dizajn 13%
Rezervoar i izmjenjivač toplote 11%
Kolektori 29%
Ostale cijevi 14%
Instalacija I cijevi Solarne petlje 10%
Montažna skela 11%
Očekivana ušteda – el. energija Manji sistem sa prirodnom cirkulacijom (npr. 5 m2 površina kolektora, solarna frakcija 75 %) Cijena el. energije
0,11
€/kWh (*)
Proizvodnja el. energije iz solarne energije
3.800
kWh/god (**)
95
%
Uštede u el. energiji
4.000
kWh/god
Uštede u el. energiji
440
€/god
Pay-back kod investicije 300 €/m2
3,4
god
Pay-back kod investicije 400 €/m2
4,5
god
Efikasnost električnog bojlera
(*) sa svim porezima (**) uključujući gubitke prilikom skladištenja
Znatno jeftiniji sistemi će najvjerovatnije biti manje efikasni: time će i uštede u el.energiji biti manje.
Povoljnosti u budućnosti
• Umjesto potrošnje električne energije sada je u fokusu iskorišćenje solarne energije za potrošnju, što smanjuje vršno optrerećenje elektroenergetske mreže; • Povećani nivo komfora u poređenju sa domaćinstvima koji imaju visoku potrošnju tople vode: sanitarna topla voda će navjerovatnije biti konstantno dostupna ako je SWH sistem instaliran.
View more...
Comments