Használati melegvízellátás, napkollektoros használati melegvíz előállítás. Szikra Csaba, 2017 Épületenergetikai és Épületgépészeti Tsz

Használati melegvízellátás, napkollektoros használati melegvíz előállítás © Szikra Csaba, 2017 Épületenergetikai és Épületgépészeti Tsz.

Használati melegvíz ellátás (HMV) Az igény időbeli változása qm



( l/s ) Fogyasztás





Termelés

Feltöltési idő

Feltöltési idő

( h)

qm



Fogyasztás

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

qm

Fogyasztás

Folyamatos üzem változó terheléssel 

Termelés

( l/s )

Szociális intézmények, ipari intézmények műszakváltása Egyetlen fogyasztó

Feltöltési idő

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

( l/s )

Szakaszos üzem:

Termelés

Lakóépületek, kórházak, irodaépületek

( h)



Folyamatos üzem állandó terheléssel: 

Uszodák vízforgató berendezései

Tárolók szükségessége! 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

BME Építészmérnöki kar, Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék ©Szikra Csaba: Vízellátás, Csatornázás

Használati melegvíz ellátás (HMV) Helyi HMV készítés tárolós rendszerrel

„Töltés” illetve „kisütés” üzem  Kisebb teljesítmény igény  Korlátozott vízmennyiség Szabadkifolyású, elektromos üzemű, melegvíz tároló (5..10l-es tárolóval) ~1-1,5kW  Alkalmazási terület: 

Termosztát

Energia bevitel Elektromos fűtőpatron (P[W]) Biztonsági szelep Meleg



Hideg



Hátrányai:  

Visszacsapószelep 

konyhák, kisebb fogyasztóhelyek egyetlen vízvételi hely ellátása. Csak egy vízvételi hely kiszolgálása A tároló nyomás alá nem helyezhető

Előnyei:   

Kis méret, könnyű elhelyezhetőség Egyszerű szerkezet Helyi, kis vízigények könnyű ellátása

Termosztát

Energia bevitel: - Elektromos fűtőpatron (P[W]) - Vizes hőcserélő

Nyomáscsökkentő Pmax < 6bar

M

H

M

H

Visszacsapószelep Biztonsági szelep Pmax < 8bar


Nagynyomású, zárt rendszerű melegvíztároló (nyomás alá helyezhető)  Alkalmazható eszköz elektromos vízmelegítőként, illetve közvetett fűtésű melegvíz tárolóként, háztartások HMV ellátására  Mérete 10..300 (falra erősítés esetén statikai vizsgálat)  Elektromos fűtés esetén a hátrányai: 



nagy lekötött elektromos energiaigény (2..4kW) hosszú felfűtési idő (4..6h)

Használati melegvíz ellátás (HMV) Helyi HMV készítés tárolós rendszerrel


Használati melegvíz ellátás (HMV) Helyi HMV készítés átfolyós rendszerrel 



Energia bevitel: - Elektromos fűtőpatron (P[W]) - Gáz

Gázüzemű átfolyó rendszerű készülék:  Alkalmazási terület:

Biztonsági szelep Pmax < 8bar

M

H

M





H

Visszacsapószelep 



Q[kW ]





V [l / perc]





Nagy teljesítmény igény Korlátozottan szabályozott vízmennyiség Korlátozott hőmérséklet szabályozás (állandó, vagy közel állandó bevezetett teljesítmény Korlátozott távolság a termelés és a felhasználás között

Előnyei:  


konyhák, kisebb fogyasztóhelyek egyetlen vízvételi hely ellátása. (~10kW, 5lperc) Fürdőszobák, lakások több vízvételi hely (de nem egyidejű) ellátására (~25kW, 12l/pec)

Hátrányai: 

t[C ]  C

A termelés és az elvétel egy időben történik Legfontosabb jellemzői a szükséges teljesítmény (gáz, elektromos), illetve a termelt víz mennyiség (l/pec)

Helyi, kis vízigények könnyű ellátása Kis helyigény

Használati melegvíz ellátás (HMV) Központi HMV készítés

Egy-egy épület vagy kisebb épületcsoport vízellátására 

Részei: 



 



Fogyasztásmérés



Visszaáramlás gátlás



Csővezetékek szigetelése

Termosztát



Energia bevitel: Vizes hőcserélő Kevert melegvíz Melegvíz

Hidegvíz

 Termosztát


Hőforrás: mely általában az épület fűtőkazánja, vagy távhőellátó rendszer hőcserélője, vagy önálló hőtermelő berendezés Bojler a beépített csőkígyóval (belső hőcserélő), vagy önálló hőtermelés Szabályozó termosztát Biztonsági szerelvénycsoport

Közintézményeknél helyi vagy központi keverő egység (kórház, bölcsőde, kollégium, iskola stb.). Növeli a szolgáltatás biztonságát Cirkulációs vezeték

Használati melegvíz ellátás (HMV) Cirkulációs vezeték

Egy-egy épület vagy kisebb épületcsoport vízellátására 

Részei: 



 

Termosztát



Fogyasztásmérés



Visszaáramlás gátlás



Csővezetékek szigetelése






Hőforrás, mely általában a épület fűtőkazánja, vagy távhőellátó rendszer hőcserélője, vagy önálló hőtermelő berendezés Bojler a beépített csőkígyóval (belső hőcserélő) Szabályozó termosztát Biztonsági szerelvénycsoport

Közintézményeknél helyi vagy központi keverő egység (kórház, bölcsőde, kollégium, iskola stb.). Növeli a szolgáltatás bizotnságát Cirkulációs vezeték

HMV termelés napenergiával

A napsugárzás jellemzői (szórt és direkt sugárzás)


Forrás: Naplopó KFT.

HMV termelés napenergiával A napsugárzás mennyiségi jellemzői (napi sugárzás eloszlása)

Jellemző napsugárzás értékek a Föld felszínén

A közvetlen és a szórt sugárzás aránya Magyarországon



HMV termelés napenergiával A napsugárzás mennyiségi jellemzői

J: 45 kWh/hó,m2 F:80 kWh/hó,m2 M:105 kWh/hó,m2 Á:135 kWh/hó,m2 M:150 kWh/hó,m2 J: 165 kWh/hó,m2 J: 165 kWh/hó,m2 A:150 kWh/hó,m2 SZ:135 kWh/hó,m2 O:105 kWh/hó,m2 N:80 kWh/hó,m2 D: 45 kWh/hó,m2 Vízszintes felületre érkező globális napsugárzás Magyarországon

Év: 1360 kWh Fűtés: 595 kWh


Vízellátás - Csatornázás

HMV termelés napenergiával A napsugárzás mennyiségi jellemzői

Az érkező napsugárzás mennyisége az elnyelőfelület dőlésszöge és tájolása függvényében BME Építészmérnöki kar, Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék ©Szikra Csaba: Vízellátás, Csatornázás


HMV termelés napenergiával Napkollektorok energiamérlege

Kollektorok energia átalakítási viszonyai átlagos napsugárzás esetén

Üresjárási hőmérséklet! BME Építészmérnöki kar, Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék ©Szikra Csaba: Vízellátás, Csatornázás


HMV termelés napenergiával Napkollektorok hatásfoka

Hatásfok =

A kollektorból a hőhordozó közeggel elvezetett hőmennyiség A kollektor felületére érkező napsugárzás hőmennyisége

A hatásfok képlete:

= 0 - a1 .X - a2 . QNap . X2

Ahol:

0 a1 a2 X = (Tkoll-Tlev) / QNap Tkoll = (Tkoll, be+Tkoll, ki )/2 Tkoll, be Tkoll, ki QNap

[-], [%] [W/(m2·K)] [W/(m2·K2)] [K/(W/m2)] [°C] [°C] [°C] [W/m2]

az optikai hatásfok (hatásfok X=0 esetén), az elsőfokú tag együtthatója, a másodfokú tag együtthatója, a hatásfok paramétere a kollektor közepes hőmérséklete, a kollektorba belépő közeghőmérséklet, a kollektorból kilépő közeghőmérséklet, a napsugárzás teljesítménye

Egy napkollektor hatásfoka 0, a1 és a2 megadásával definiálható.



HMV termelés napenergiával Napkollektorok hatásfoka

Szabványos ábrázolási mód az X-érték függvényében X = (Tkoll-Tlev) / QNap



Napkollektorok főbb típusai Uszoda melegítés 20-30 °C

HMV készítés 20°C 40°C

Lefedés nélküli kollektorok (műanyag)

Lefedés nélküli kollektorok (rozsdamentes acél)

HMV készítés és fűtésrásegítés 60°C 80°C 100°C

Lefedett sík kollektorok

 Sík-kollektorok  Lefedés nélküli kollektorok Szelektív bevonatú  műanyag lefedett sík  acél kollektorok  Lefedett kollektorok  Nem szelektív bevonatú kollektorok  Szelektív bevonatú kollektorok Szelektív bevonatú  Légkollektorok  Szelektív bevonatú vákuumos k. vákuumos sík  Integrált tárolós kollektor (ICS) kollektorok  Vákuumcsöves kollektorok  Direkt átfolyásos kollektorok  Reflektorral ICS kollektorok  Reflektor nélkül  Hőcsöves  Száraz rendszerű  Nedves rendszerű BME Építészmérnöki kar, Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék ©Szikra Csaba: Vízellátás, Csatornázás

Vákuum kollektorok

Vákuumcsöves kollektorok

Direkt átfolyásos

Hőcsöves

Reflektoros

Száraz rendszerű

Reflektor nélküli

Nedves rendszerű

Különböző típusú napkollektorok hatásfokai Forrás: Naplopó KFT.


Napkollektorok jellemző felületei


Síkkollektor Teljes, bruttó felület:

Vákuumcsöves kollektor A kollektor szerkezet teljes befoglaló mérete

Szabad, besugárzott üvegfelület: Az üvegfelület nagysága, ahol a napsugárzás bejut az abszorber lemez felületére Abszorber felület:

A kollektor elnyelő-lemezének besugárzott felülete


Lefedés nélküli kollektorok Nincs optikai veszteség

Meredek hatásfok romlás Elsősorban medencék fűtésére



Síkkollektorok

Síkkollektorok

•Nem szelektív síkkollektorok •Szelektív síkkollektorok •Vákuumos síkkollektorok

Síkkollektorok általános felépítése BME Építészmérnöki kar, Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék ©Szikra Csaba: Vízellátás, Csatornázás


Vákuumcsöves kollektorok Forrás: Naplopó KFT.

Hőcső működése (Heat pipe) BME Építészmérnöki kar, Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék ©Szikra Csaba: Vízellátás, Csatornázás

A napkollektoros HMV termelő berendezések méretezésének alapelvei l/nap/m2

Literhmv/m2

100 75 50 25 0

1lhmv – 35Wh (∆t=30°C, c=4,2KJ/kgK, ρ=1000kg/m3) Közelítő számítás 75% energiaarányhoz: 1,5m2 /fő kollektor felület 50l/fő tároló térfogat BME Építészmérnöki kar, Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék ©Szikra Csaba: Vízellátás, Csatornázás

- Éves energiaarány (zöld/kék)

A napkollektoros HMV termelő berendezés alapkapcsolása Részei: Tároló a Szolár hőcserélővel Összekötő csővezeték (anyaga általában réz), Hidarulikus blokk Szivattyú Tágulási tartály Biztonsági szerelvények Kollektor Szabályozó egység Tartályhőmérő (Thmv) Kollektor hőmérő (Tk) Alapszabályozási stratégia: Szivattyú akkor kapcsol be, ha Tk-Thmv>5-10°C


Napkollektoros HMV termelő berendezések rásegítő fűtés kapcsolása



Napkollektoros HMV termelő berendezések kiegészítő berendezés kapcsolása



Használati melegvízellátás, napkollektoros használati melegvíz előállítás. Szikra Csaba, 2017 Épületenergetikai és Épületgépészeti Tsz

Recommend Documents