ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov
Obnovitelné zdroje energie Budovy a energie doc. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D. Pracovní materiály pro výuku předmětu.
© M.Kabrhel
21
© M.Kabrhel
Fototermické solární soustavy
© M.Kabrhel
22
1
Pasivní využití solární energie • Architektura domů – Prosklené plochy orientované na jih – Teplotní zónování – Akumulační konstrukce
• Akumulační stěny – Trombeho stěna • sálání • Konvekce
• Zimní zahrada
http://stavebnikomunita.cz/
www.stavebnivyplne.cz © M.Kabrhel
23
Pasivní využití solární energie • Trombeho stěna – masivní stěna natřenou tmavou barvou ze strany exteriéru – Teplo se šíří do místnosti radiací ze stěny (s příslušným fázovým zpožděním) a konvekcí přes průduchy ve stěně.
www.nazeleno.cz
http://cs.wikipedia.org/
© M.Kabrhel
24
2
Pasivní využití solární energie • Energetická fasáda – Vzduchový kolektor – Zima-snížení tep. ztrát, využití pro vytápění – Léto-snížení tepelné zátěže odvětrávání
http://www.tzb-info.cz/
• Dvojitá fasáda – Sklo před stínícími prvky – Ochrana proti hluku, odvod tepelné zátěže, ..
© M.Kabrhel
25
Pasivní využití solární energie • Energetická střecha – Vzduchový kolektor v šikmé střeše – Možné propojení s výměníkem tepla
• Transparentní tepelná izolace – Izolační schopnost, propustnost slunečního záření, odolnost proti UV záření – Sklo, plasty – S orientovanými komůrkami, pěnové – Přenos tepelné energie s časovým posunem (léto?)
http://www.archiweb.cz
© M.Kabrhel
26
3
Transparentní tepelná izolace • •
•
Přínos – prostup solárního záření, redukovaná tloušťka, výplň vzácným plynem Podmínky použití – orientace na jih+30°, nestíněná konstrukce, nízké Ug=0,7(Kr), 0,8(Ar), 0,9(Air), masivní stěna min 1400kg/m3, zisky 100-150 kWh/m2a Panely 1x1 – 2x2m
http://www.okalux.de/en/solutions/brand s/kapilux/kapilux-twd.html © M.Kabrhel
27
Solární komín • Podpora přirozeného větrání objektu • Ohřev odváděného vzduchu způsobuje větší průtok větracího vzduchu • Funguje pouze při působení slunečního záření • Bilance celoročního provozu
Ing. Radim Galko – Ph.D. práce www.asb-portal.cz © M.Kabrhel
28
4
Aktivní solární soustava • Kapalinová – (hydronický)-“hydronic“-využití vody pro vytápění případně chlazení
www.viessmann.cz
• Vzduchová – využití vzduchu pro přenos tepla
www.nazeleno.cz 29 © M.Kabrhel
Schéma solární soustavy
• • • • • • • • • •
Solární kolektory Solární jednotka Pojistný ventil Odvod kapaliny Zásobník Výměník tepla Regulátor Čidlo teploty, termostat Odvzdušnění Výměník tepla
www.viessmann.cz
© M.Kabrhel
30
5
Kapalinové solární kolektory •
•
•
•
Základní dělení dle tvaru: – Ploché (deskové) – Trubkové (trubicové) – Koncentrační Dělení dle média – kapalinové – vzduchové Dělení dle zasklení – bez zasklení – jednoduché – vícevrstvé – prizmatické Dělení podle umístění – horizontální – vertikální
www.regulus.cz www.viessmann.cz
www.biom.cz 31 © M.Kabrhel
Solární kolektor • Ztráty solárního kolektoru
www.waifnova.cz 32 © M.Kabrhel
6
Účinnost solárního kolektoru η = užitečný výkon / energie ozáření Závisí na teplotě absorbéru a teplotě okolí
http://oze.tzb-info.cz/ © M.Kabrhel
33
Kapalinové solární kolektory Plochý kolektor s plastovým absorbérem - zejména pro dohřev vody v bazénu - sezónní použití
www.solarenvi.cz
www.eldarf.sk 34 © M.Kabrhel
7
Kapalinové solární kolektory Plochý kolektor se selektivním povrchem (plochý selektivní kolektor) -deskový kolektor se spektrálně selektivním povlakem, kovový absorbér, celoroční provoz, 320 až 530 kWh/m2r - nejběžnější typ kolektoru - v podmínkách ČR vhodné zejména pro příprava TV (úspora až 80 %), možné vytápění (až 30 %).
www.thermosolar.sk
www.regulus.cz 35 © M.Kabrhel
1 – zasklení 2 – selektivní povrch 3 – absorbér 4 – tepelná izolace 5 – nosný rám
Kapalinové solární kolektory
www.ceskestavby.cz © M.Kabrhel
36
8
Kapalinové solární kolektory • Hlavní technické vlastnosti – – – – – –
Selektivní povrch Kontakt absorbéru s registrem Typ zasklení Výstupní teplota Průtok kolektorem Použití odrazných ploch
37 © M.Kabrhel
Příklad vlastností kolektorů
Kolektor se selektivním povrchem Absorptivita 95% Emisivita 5%
Kolektor se NEselektivním povrchem Absorptivita 89% Emisivita 11%
© M.Kabrhel
38
9
Orientace kolektoru • Na diagramu jsou vyznačeny oblasti poloh kolektoru a vliv na jeho výkon
© M.Kabrhel
39
Sklon kolektoru • Optimální sklon kolektoru závisí na době jeho využívání a účelu
• Zima 65-75° • Léto 25-30° • Celoroční 35 - 45°
© M.Kabrhel
40
10
Kapalinové solární kolektory Trubkový vakuový kolektor - plochý nebo válcový selektivní absorbér ve vakuované skleněné trubce, tlak <1kPa, vysokoteplotní aplikace, 380 až 760 kWh/m2r
www.junkers.cz
www.levneteplo.cz © M.Kabrhel
41
Kapalinové solární kolektory • Konstrukce: – vakuová izolace skleněných trubic – větší využití difúzní radiace – vysoká účinnost, vyšší teploty až 200°C – vyšší energetický zisk v přechodném období – lehká konstrukce www.solareconomic.cz
www.rvel.cz © M.Kabrhel
42
11
Kapalinové solární kolektory Tepelná trubice (heat pipe)
http://www.aaasolar.cz
http://www.aaasolar.cz
43 © M.Kabrhel
Kapalinové solární kolektory Tepelná trubice (heat pipe)
44 © M.Kabrhel
12
Solární kapalinové kolektory Plochý kolektor s plastovým absorbérem nezakrytý plastová rohož, bez zasklení, pro ohřev bazénové vody
Plochý kolektor -deskový kolektor, kovový absorbér, sezónní ohřev vody, 250 až 370 kWh/m2r
Plochý selektivní kolektor -deskový kolektor se spektrálně selektivním povlakem, kovový absorbér, celoroční provoz, 320 až 530 kWh/m2r
Plochý vakuový kolektor -deskový kolektor, tlak v kolektoru 110kPa, celoroční provoz, vysokoteplotní aplikace
Trubkový vakuový kolektor -plochý nebo válcový selektivní absorbér ve vakuované skleněné trubce, tlak <1kPa, vysokoteplotní aplikace, 380 až 760 kWh/m2r
Koncentrující kolektor -kolektor s optickými prvky pro soustředění slunečního záření (zrcadla, čočky) © M.Kabrhel
45
13
