Egyedi készítésű napkollektorok vizsgálata és felhasználási lehetőségei

ELTE-TTK, Környezettudományi szak, Védés 2012

Egyedi készítésű napkollektorok vizsgálata és felhasználási lehetőségei Készítette: Kálmán Ákos Környezettudós hallgató Témavezető: Pávó Gyula Mérnök-oktató 2012. 06.08

Tartalom • Bevezető – Motiváció

• Kollektorok megvalósítása, eredmények – Saját készítésű levegős kollektor – Saját készítésű folyadékos kollektor – Összehasonlító eredmények – Teljesítmény, hatásfok

• Konklúzió, kitekintés Kálmán Ákos

2

Bevezető • Motiváció Tapasztalat Körülmények Fűtésdíj csökkentése

Kálmán Ákos

3




4

Levegős kollektor • Felépül:  Abszorber: Al ötvözet

 Hőszigetelt fakeret  Zártcellás polikarbonát  Gyűjtő: Al lemez  Csőrendszer: PVC lefolyócső  Ventilátor (keringetés): PC-processzor hűtő  Hőmérők Kálmán Ákos

5

Levegős kollektorral végzett kísérletek • Első eset: a levegő akadálymentes átjutása az oszlopon • Második eset: oszlop megtöltése fémvagdalékkal (csővel azonos anyagú palackokból kivágott 2-3 cm-es szabálytalan háromszögek) • Harmadik eset: oszlop megtöltése fémforgáccsal (Al esztergálás során keletkezett hulladék; „spén”)

Kálmán Ákos

6

Levegős kollektorral végzett kísérletek ÖSSZEHASONLÍTÁS 50 45 40

T(°C)

35 30

Üres

25

Fémhulladékkal teli

20

Fémforgáccsal teli

15 10 5 0 0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

t(s)

Kálmán Ákos

7

Levegős kollektorral végzett kísérletek

Kálmán Ákos

8


Kálmán Ákos

9


Kálmán Ákos

10


Kálmán Ákos

11


Kálmán Ákos

12

Levegős kollektorral végzett kísérletek • Összegzés:

Típus

Tkezdeti (˚C) Tmax (˚C) ΔT Telítési pont (˚C)

Üres

25

36

11

36,6

Fémhulladék

24

43

19

51,6

Fémforgács

23,5

42

18,5

47,6

Kálmán Ákos

13

Egyoszlopos kísérleti kollektor

Kálmán Ákos

U (V)

v-lev (km/h)

14,5

9,1

13,5

8,5

12,5

8,1

11,5

7,6

10,5

7,0

9,5

6,5

8,5

5,9

7,5

5,2

14

Kísérleti kollektor eredménye

Kálmán Ákos

15




16

Saját készítésű folyadékos kollektor • Felépül:      

Abszorber: rézcső Keret: fából Hőszigetelt polikarbonát Gyűjtő: PVC nyomócső, idomok Csőrendszer: PVC nyomócső Hőmérők

Kálmán Ákos

17

Folyadékos kollektor építésének menete

Kálmán Ákos

18


Kálmán Ákos

19


Kálmán Ákos

20

Kész kollektorok

Kálmán Ákos

21

Kész kollektorok

Kálmán Ákos

22

Kész kollektorok

Kálmán Ákos

23

Kész kollektorok

Kálmán Ákos

24




25

Összehasonlító eredmények Leolvasás • Levegős kollektor

Kálmán Ákos

• Folyadékos kollektor

26

Kálmán Ákos 0 21:00:00

20:40:00

20:20:00

20:00:00

19:40:00

19:20:00

19:00:00

18:40:00

18:20:00

18:02:00

17:40:00

17:20:00

17:00:00

16:40:00

16:20:00

16:00:00

15:40:00

15:20:00

15:00:00

14:40:00

14:20:00

14:00:00

13:40:00

13:20:00

13:00:00

12:40:00

12:20:00

12:00:00

11:40:00

11:20:00

11:00:00

10:40:00

10:20:00

21:00:00

20:40:00

20:20:00

20:00:00

19:40:00

19:20:00

19:00:00

18:40:00

18:20:00

18:02:00

17:40:00

17:20:00

17:00:00

16:40:00

16:20:00

16:00:00

15:40:00

15:20:00

15:00:00

14:40:00

14:20:00

14:00:00

13:40:00

13:20:00

13:00:00

12:40:00

12:20:00

12:00:00

11:40:00

11:20:00

11:00:00

10:40:00

10:20:00

10:00:00

0

10:00:00

°C

°C

Összehasonlító eredmények Felhős, változékony időben (2011.04.17) Folyadékos kollektor be-és kimeneti hőmérsékletének és a kinti hőmérsékletnek a változása

35

30

25

20 LEVEGŐ

15 F-KOLLEKTOR

F-CSŐ VÉGI

10

5

Levegős kollektor kimeneti és csővégi hőmérsékletének és a kinti hőmérsékletnek a változása

70

60

50

40 LEVEGŐ

30 L-KOLLEKTOR

L-CSŐ VÉGI

20

10

27


23:17:00

22:52:00

22:27:00

22:02:00

21:37:00

21:12:00

20:47:00

20:22:00

19:57:00

19:32:00

19:07:00

18:42:00

18:17:30

17:52:00

17:27:00

17:02:00

16:37:00

16:12:00

15:47:00

15:22:00

14:57:00

14:32:30

14:07:00

13:42:00

13:17:00

12:52:00

12:27:00

12:02:00

11:37:00

11:12:00

23:42:00

23:17:00

22:52:00

22:27:00

22:02:00

21:37:00

21:12:00

20:47:00

20:22:00

19:57:00

19:32:00

19:07:00

18:42:00

18:17:30

17:52:00

17:27:00

17:02:00

16:37:00

16:12:00

15:47:00

15:22:00

14:57:00

14:32:30

14:07:00

13:42:00

13:17:00

12:52:00

12:27:00

12:02:00

11:37:00

11:12:00

10:47:00

0

10:47:00

C

o

°C

Összehasonlító eredmények Tiszta, derült időben(2011.04.20) Folyadékos kollektor be-és kimeneti hőmérsékletének és a kinti hőmérsékletnek a változása

50

45

40

35

30 LEVEGŐ

25 F-KOLLEKTOR

20

15

F-CSŐ VÉGI

10

5

Levegős kollektor kimeneti és csővégi hőmérsékletének és a kinti hőmérsékletnek a változása

70

60

50

40 LEVEGŐ

30 L-KOLLEKTOR

L-CSŐ VÉGI

20

10

28


23:17:00

22:52:00

22:27:00

22:02:00

21:37:00

21:12:00

20:47:00

20:22:00

19:57:00

19:32:00

19:07:00

18:42:00

18:17:30

17:52:00

17:27:00

17:02:00

16:37:00

16:12:00

15:47:00

15:22:00

14:57:00

14:32:30

14:07:00

13:42:00

13:17:00

12:52:00

12:27:00

12:02:00

11:37:00

Derűs

11:12:00

0 21:00:00

20:40:00

20:20:00

20:00:00

19:40:00

19:20:00

19:00:00

18:40:00

18:20:00

18:02:00

17:40:00

17:20:00

17:00:00

16:40:00

16:20:00

16:00:00

15:40:00

15:20:00

15:00:00

14:40:00

14:20:00

14:00:00

13:40:00

13:20:00

13:00:00

12:40:00

12:20:00

12:00:00

11:40:00

11:20:00

11:00:00

10:40:00

10:20:00

10:00:00

°C

Változékony

10:47:00

°C

Összehasonlító eredmények Folyadékos - Levegős kollektor kimeneteinek és a kinti hőmérsékletnek a változása

70

60

50

40 LEVEGŐ

30 F-KOLLEKTOR

L-KOLLEKTOR

20

10

Folyadékos - Levegős kollektor kimeneteinek és a kinti hőmérsékletnek a változása

70

60

50

40 LEVEGŐ

30 F-KOLLEKTOR

L-KOLLEKTOR

20

10

29




30

Teljesítmény, hatásfok P

Ahol: – – – – – – – –

Q c  m  T c    V  T c    v  A  t  T     c    v  A  T t t t t

P  teljesítmény (W/s) Q  rendszerrel közölt hő (J) c  víz, vagy levegő fajhője (J/kg*0C) m  rendszeren átáramlott tömeg (kg) ρ  víz, vagy levegő sűrűsége (kg/m3) v  levegő, folyadék áramlási sebessége (m/s) A  áramlási keresztmetszet (m2) ∆T  hőmérsékletkülönbség

Kálmán Ákos

31

Teljesítmény, hatásfok A*v értékei (levegős kollektor) – Szélmérő keresztmetszete (m2) * – Szélmérővel mért áramlási sebesség (m/s)

Kálmán Ákos

32

Teljesítmény, hatásfok A*v értékei (Folyadékos kollektor)

Kálmán Ákos

33

Teljesítmény, hatásfok A*v értékei (Folyadékos kollektor)

Kálmán Ákos

34

Teljesítmény, hatásfok P  S

 Kollektor teljesítménye egyégnyi felületre viszonyítva (W/m2)  Napból jövő összes teljesítmény (W/m2)

Forrás: www.naplopo.hu

Kálmán Ákos

35

Teljesítmény, hatásfok • Összesítő táblázat Levegős kollektor Folyadékos kollektor

P (W)

η (%)

P (W)

η (%)

P-névleges (W)

242 +/-1

26

399 +/-1

42

Változékony idő

93+/-48

19

61 +/-18

13

Kálmán Ákos

36

Konklúzió, kitekintés • Hatékony rásegítés • Egyszerű kivitelezés • Megtérülés

Kálmán Ákos

37

Köszönöm a figyelmet!

Kálmán Ákos

38

1./a Magyarország középtávú energia politikája/programja, különös tekintettel a megújuló energiaforrásokra • Magyarországnak az EU-s célokat és ajánlásokat kell követnie • Időtartam: 2007-2020 • Energiapolitika: stratégiai keretet kijelölő dokumentum, amely az országnak biztonságot, versenyképességet, fenntartható fejlődésnek megfelelő energiaellátást biztosít

• Céljai: hosszú távon érvényes megállapítások, amelyek segítik a lakosságot, vállalkozásokat, politikusokat Kálmán Ákos

39

1./b Magyarország középtávú energia politikája/programja, különös tekintettel a megújuló energiaforrásokra • Amiket az energia politikában figyelembe kell venni: – Nemzetközi piacon E-igény nő – E-forrásokért globális verseny folyik – Kőolaj, földgáz beszerzése egyre nehezebb – Döntéseket az EU energiastratégia alapján kell meghozni ez Magyarországra is vonatkozik Kálmán Ákos

40

1./c Magyarország középtávú energia politikája/programja, különös tekintettel a megújuló energiaforrásokra • A program lefektet 4 alappontot: – E-ellátás biztonságát, stabilizálását: E-termelő és tranzitországok együttműködése (Oroszország-Ukrajna vita)

– EU-ba nélkülözhetetlen a többirányú behozatal – Válsághelyzetek kezelése (Fukushima)

– Fenntartható fejlődés: versenyképesség, káros kibocsátás csökkentés, környezeti és természetvédelmi értékek megőrzése Kálmán Ákos

41

1./d Magyarország középtávú energiapolitikája/programja, különös tekintettel a megújuló energiaforrásokra • Megújuló energiaforrások – Célja: Magyarország importfüggésének csökkentése, fenntartható fejlődés feltételeinek megteremtése – Bioüzemanyag, geotermikus energia, szél-és napenergia-felhasználás – Ösztönzés Kálmán Ákos

42

2., 3. Megtérülés

W  I  A  • Ahol: – – – –

W a kollektorral melegítésre fordított munka (J), I a napsugárzás intenzitása (J), A az abszorbeáló felület (m2), η a kollektor hatásfoka

Kálmán Ákos

43

2., 3. Megtérülés • Folyadékos kollektor: – Wderült idő = 7,6 MJ  ~ 23 Ft – Wfelhős idő = 1,7 MJ  ~ 5 Ft

• Levegős kollektor: – Wderült idő = 4,7 MJ  ~ 15 Ft – Wfelhős idő = 2,4 MJ  ~ 7 Ft

• Hődíj: 3069 Ft/GJ = 3,069 Ft/MJ Kálmán Ákos

(Forrás:Saját számla)

44

2., 3. Megtérülés • Megtérülés (2010 okt. 15 – 2011 ápr. 15)

Kálmán Ákos

Jan Febr Márc Ápr

OKt

Nov

Dec

4

8

2

4

6

10

5

5

9

7

10

11

7

4

6

13

22

17

10

14

6 45

2., 3. Megtérülés • Fűtési szezon alatt megspórolható összeg: • Folyadékos kollektor: 22-78 év – 23*39 (derült napok száma)+5*53 (változékony napok száma) = 1176 Ft, értéke 0-4193 Ft között változik

• Levegős kollektor: 13-35 év – 15*39+7*53 = 947 Ft, értéke 0-2594 Ft között változik

Kálmán Ákos

46

2., 3. Megtérülés • 1 fűtési szezon alatt kinyert energia: 6,92*108 J • Kapcsolt energiatermelés során kibocsátott CO2/GJ =55 kg (földgáz) • 1 fűtési szezon alatt ki nem bocsátott CO2 mennyisége: 38 kg Kálmán Ákos

47

Egyedi készítésű napkollektorok vizsgálata és felhasználási lehetőségei

Recommend Documents