Kompletni Trening Materijali-Montesol SWH Instalateri

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.