Solární tepelné soustavy Ing. Stanislav Bock 3.května 2011
Princip sluneční kolektory solární akumulační zásobník kotel pro dohřev čerpadlo
Možnosti využití nízkoteplotní aplikace do 90 °C
ohřev bazénové vody příprava teplé vody příprava teplé vody a vytápění
vysokoteplotní aplikace do 250 °C
technologický ohřev solární chlazení
Solární kolektory – rozdělení Teplonosná látka (kapalinové, vzduchové) Absorber (plastový, kovový (neselektivní x selektivní), akumulační) Konstrukce (ploché, trubicové, koncentrační) Zasklení (bez zasklení, jednoduché, vícevrstvé, struktura) Tlak výplně (atmosférický, subatmosférický („vakuový“)
Vzduchový solární kolektor použití: zemědělství – sušení, obytné budovy – ohřev větracího vzduchu
Nezasklený plochý kolektor plastový, EPDM (UV odolný) kanálky blízko sebe
Plochý kolektor (neselektivní x selektivní x vakuový) ploché zasklení - solární sklo, prizmatické sklo plochý absorbér - selektivní, neselektivní celoplošný, dělený (lamely) měděný, hliníkový trubkový registr - lyrový, dvojlyra, serpentina skříň - rámová (větraná), lisovaná vana (těsná)
Zdroj: Thermosolar
Solární kolektory – princip
Zdroj: Solární společnost
Trubkový kolektor „evropský“ (typ Dornier) válcové zasklení (vakuová trubka) - solární sklo plochý absorbér - měděná lamela, selektivní povrch přenos tepla do kapaliny přímo protékaný: U-trubka, koncentrická trubka tepelná trubice: suché napojení, mokré napojení
Zdroj: Viessmann
Trubkový kolektor „čínský“ (typ Sydney) válcové zasklení (vakuová trubka) - solární sklo válcový absorbér (skleněná trubka) - napařený selektivní povrch přenos tepla do kapaliny (teplosměnná lamela - hliník, měď) přímo protékaná U-trubka tepelná trubice
reflektor - plochý, válcový, parabolický
Evropský kolektor
x
Čínský kolektor
Zdroj: Solární společnost
Trubkové solární kolektory s reflektorem
Zdroj: Solární společnost
Parametry solárních kolektorů Křivka tepelného výkonu, účinnosti, modifikátoru úhlu dopadu Vztažná plocha plocha absorbéru AA - plocha, na které dochází k přeměně slunečního záření v teplo; plocha apertury Aa - plocha průmětu otvoru, kterým vstupuje do kolektoru nesoustředěné sluneční záření, zpravidla plocha průmětu zasklení nebo reflektoru; celková obrysová (hrubá) plocha AG - plocha průmětu celkového obrysu kolektoru.
PK
TP
TV
TR
Zdroj: Solární společnost
Zdroj: Solární společnost
Účinnost solárního kolektoru
η0 - „optická“ účinnost [-] a1 - součinitel tepelné ztráty (lineární) [W/(m2.K)] a2 - součinitel tepelné ztráty (kvadratický) [W/(m2.K2)] Tyto hodnoty udává výrobce, dodavatel kolektoru, případně zkušebna
te - venkovní teplota tm - střední teplota teplonosné kapaliny G - sluneční ozáření
t m − te (t m − te ) 2 − a2 η = η 0 − a1 G G
Typické křivky účinnosti solárních kolektorů
Zdroj: Solární společnost
Jak vybrat vhodný solární kolektor Nestačí pouze informace o typu kolektoru (plochý, vakuový…) Nestačí pouze křivka účinnosti, je nutné znát i optickou charakteristiku (zvláště u trubkových kolektorů) Nutné znát provozní a klimatické podmínky v jakých bude solární kolektor nasazen Nutné znát konkrétní účel hodnocení – vztažení zisků na plochu apertury nebo na hrubou plochu? Protokol o zkouškách v souladu s ČSN EN 12975 – žádné jiné certifikáty k prokázání vlastností nejsou potřeba!
Orientační průměrné ceny solárních kolektorů ploché atmosférické kolektory – 7 000 Kč/m2 bez DPH trubkové vakuové s plochým absorbérem – 21 700 Kč/m2 bez DPH trubkové vakuové Sydney bez reflektoru – 17 300 Kč/m2 bez DPH trubkové vakuové Sydney s reflektorem – 15 600 Kč/m2 bez DPH
Možnosti umístění – sklon a orientace
Zdroj: Solární společnost
Možnosti umístění – sklon a orientace
Zdroj: Solární společnost
Zkoušení dle ČSN EN 12975
křivka výkonu a účinnosti vnitřní přetlak odolnost proti vysokým teplotám vystavení vnějším vlivům vnější tepelný ráz vnitřní tepelný ráz průnik deště (zasklené) mechanické zatížení odolnost proti nárazu
Značka CE a solární termické kolektory Kolektor o běžné velikosti do 3 m2 nesmí být označen CE Norma EN 12975-1 (požadavky na kolektory) není harmonizovaná Směrnice o tlakových zařízeních 27/93/EC (PED), NV 26/2003 Sb. pravidla vydaná ke směrnici nepokládají SK za tlakové zařízení vzhledem k malému součinu tlak x objem < 50 bar*l může se vztahovat na velkoplošné kolektory (větší objem) Neoprávněné označení CE může být postiženo sankcí ze strany České obchodní inspekce dle zákona č. 22/1997 Sb.
Solar Keymark
vyráběné solární kolektory, solární soustavy dobrovolná certifikace třetí stranou, komplexní shoda s danou EN nejde o CE značku zdokumentovaná inspekce výroby (ISO 9000) inspektor vybírá jakýkoli kolektor ze skladu kontinuální shoda (stálý dohled - revize výrobku v časových intervalech) celkem 28 laboratoří zmocněných pro udělování značky informace: kolektor prošel VŠEMI zkouškami podle EN 12975-2
neříká, zda kolektor JE nebo NENÍ účinný,
Chlad ze slunce Hotel DUO Praha absorpční chladící jednotka
Hybridní solární panely Kombinace fotovoltaiky a solárních termický kolektorů Pod tvrzenou antireflexní čirou vnější ochrannou vrstvou se nacházejí fotovoltaické články, pod nimi se nachází vrstva termoelektrického materiálu, pak vrstva s plastovými trubicemi, která plní dvě funkce. Primárně je schopna odvádět ohřívanou vodu a zároveň plní funkci ochlazování vrstev s fotovoltaikou, a nakonec se zde nachází vrstva tvrzeného plastu. Fotovoltaické články konvertují sluneční elektromagnetické záření na elektřinu a současně se předává solární energie na proudící teplou vodu, kterou lze používat v budovách, kde jsou hybridní panely nainstalovány.
Děkuji Vám za pozornost! Ing. Stanislav Bock
[email protected]
