Hűtés napenergiával Nemzetközi konferencia
Meghívó Szervezők: Dél-Dunántúli Energetikai Klaszter, Pécs Pécsi Tudományegyetem Pollack Mihály Műszaki Kar (PTE-PMMK) Magyar Napenergia Társaság (MNT) az International Solar Energy Society magyar tagozata (H-ISES) UNESCO World Solar Summit Process (WSSP) Szoláris Magyar Részvételi Program, Dél-Dunántúli Reg. Közp. MTA – Pécsi Akadémiai Bizottság, Műszaki és Földtudományi Szakbizottság, Energetikai Munkabizottság, Gépészeti és Épületpészeti Munkabizottság és Villamos Munkabizottság Időpont: 2010. december 16 (csütörtök) 9.00 – 16.00 (Ebédszünet: 12.00-14.30) Helyszín: Pécsi Tudományegyetem, Pollack Mihály Műszaki Kar, Pécs, Boszorkány u. 2. A konferencia célja, témája: A napenergia, mint megújuló energia hasznosítása napjaink egyik igen fontos kérdése. A legjobb hasznosítási potenciál ott van, ahol az energiaigény és a napenergia hozam egybeesik, vagy legalábbis közel vannak egymáshoz. Ilyen terület a hűtés. A nyári hűtési idényben az energia igény és a napenergia hozam jó korrelációt mutat. A kizárólagosan hűtési célú berendezések viszont kihasználatlanok az év nagy részében. Ezért kombinált rendszerek kiépítése látszik célszerűnek, például melegvíz ellátás és hűtés. A helyszín A Pollack Mihály Műszaki Karon, illetve elődjén a Pollack Mihály Műszaki Főiskolán a napenergia hasznosításhoz kapcsolódó kutatásnak, fejlesztésnek több évtizedes hagyománya van. Napkollektor fejlesztés már az 1970-es végén, a szoláris építészeti eszköztár kutatása és fejlesztése pedig az 1980-as évek elején kezdődött. Ez utóbbi egyik eredménye az országban elsőként felépült kísérleti passzív napház, amelyet nemzetközi konferencia keretében ismert meg és ismert el a szakmai közvélemény. A gépészeti és a villamos intézet több napkollektor és napelem mérőkörrel, napkövető rendszerrel rendelkezik. Résztvevők A konferencia a témával foglalkozó vállalkozások, kutatók, szakemberek, egyetemi hallgatók, önkormányzatok képviselői, civil és egyéni érdeklődők számára is nyitott. Részvételi díj A konferencia részvétel ingyenes, de regisztrációhoz kötött. Kérjük a regisztrációs lapot (http://pmmk.pte.hu/esemeny/2010/12/16szervezetek) 2010. december 14. (kedd) 18 óráig visszaküldeni a
[email protected] címre! Program Prof. Frankovic- Blecich (Fiumei Egyetem): Heating and cooling of passive houses ( A passzív házak fűtése és hűtése megépített rendszer) Fucak-Mrzljak-Trp-Lenic (Fiumei Egyetem): Heat exchangers for refrigerators (Hőcserélők hűtőkhöz) Pavkovic (Fiumei Egyetem): Refrigeration (Hűtés) (Az angol nyelvű előadások szinkron tolmácsolással) Horváth János (Spring Solar Kft): Napenergiával működő termikus hűtőrendszerek – Esettanulmányok Ioannis Moumoulidis (Alfagas Kft.): Nagyteljesítményű szolár hűtő- és fűtőrendszer a Tesco Budaörs Hipermarketben Pálfy Miklós (SOLART-SYSTEM KFT.): A napelemek energiájával hűteni is lehet Dr. Nemcsics Ákos (Óbudai Egyetem): Napenergiával való hűtés és napelemes vonatkozásai az építészetben Máthé Kálmán (PTE-PMMK): Thermopile elemes termoelektromos generátorok
NAPENERGIÁVAL MŰKÖDŐ TERMIKUS HŰTŐRENDSZEREK – ESETTANULVÁNYOK Horváth János (Spring Solar Kft) A vákuumcsöves kollektorok fő előnye, hogy egész évben jó hatásfokkal működnek. Az SK-8 CPC ill. az SK-12 CPC vákuumcsöves kollektorokban a napenergia nem közvetlenül a vizet melegíti fel, hanem egy környezetbarát hőátadó folyadékot, a monopropilénglikolt. A folyadék a napkollektorban felmelegedve, eljut a víztároló tartályhoz, ahol a hő leadásával felmelegíti a vizet, amely azután akár használati melegvízként, akár fűtés, akár hűtés céljára felhasználható. Az általunk alkalmazott vákuumcső úgynevezett szuper szelektív abszorberrel rendelkezik, amely kiemelkedően jó elnyelő képességet (abszorpció) és minimális sugárzási veszteséget (emisszió) biztosít, így ezek a kollektorok már tudnak olyan hőmérsékletű vizet előállítani, amivel ún. adszorpciós hűtők működtethetők. A kollektorok által felforrósított vizzel egy adszorpciós hűtőgépet fűtünk. Ez lényegében egy vákuumszigetelt, hőszigetelt fémház, szilikagél adszorberrel. A hűtőközeg szerepét víz tölti be. Az egyes adszorberen forró víz áramlik keresztül, így a hűtőanyag deszorbeál és kondenzálódik. Ezzel egyidőben a kettes adszorber adszorbeál, vagyis a hűtőközeget a szilikagél elnyeli. A halmazállapot változás alatt a hűtőközeg az elpárologtatón keresztül energiát von el e környezetétől, tehát hűt. A gépből kilépő hideg víz egy hidegvizű puffertartályban tárolódik, majd fan coil-okon keresztül hűti az épület levegőjét. A kollektorok hője az adszorpciós hűtő felmelegítésével, annak hideg ágán, olyan mennyiségű hideg vizet, állít elő, hogy az elegendő az épület hűtésére. 15 kW ingyenes hőenergia (napenergia) bevitellel 7,5 kW hatékony hűtőteljesítmény állítható elő, minimális (9 W) elektromos teljesítmény felvétel mellett. A rendszert úgy lehet kiépíteni, hogy a napkollektorok téli időszakban a fűtésre segítenek rá, nyáron az épület hűtését biztosítják. A használati melegvíz szükségletet egész évben adják. Esettanulmány1. Szakiskola számítógép termének hűtése, 15 db SK-8 CPC napkollektor és a hozzá tartozó épületgépészeti rendszer beépítésével Esettanulmány 2. Családi ház használati melegvíz ellátása, fűtés-rásegítése és hűtése, 12 db SK-12 CPC napkollektor és a hozzá tartozó épületgépészeti rendszer beépítésével.
SOLAR THERMAL COOLING SYSTEMS – CASE STUDIES Horváth János (Spring Solar Kft)
The main advantage of direct flow, evacuated tube collectors is that they are able to operate with very high efficiency during the whole year. In case of SK8-CPC and SK12-CPC vacuumtube collectors the solar irradiation does not heat up water directly, but an environmental friendly, frost resisitant, heat transfer fluid, called monopropylene glycol. This fluid is heated up in the collectors and flows to the storage tank, where, through a heatexchanger, warms up the water by transmitting the heat. After that the water can be used for different purposes, such as domestic hot water, supplementary heating or solar cooling. The vacuumtubes applied in Spring Solar collectors are covered by a so called super selective absorber layer, which has an outstanding absorption ability and at the same time they can assure minimal emission. Consequantly these collectors are able to generate hot water is of high temperature which is suitable for getting the so called adsorption chiller operated. An adsorption chiller is heated by the hot water which is previously warmed up by the collectors. Basically it is a vacuum insulated and heat insulated metal housing, equipped with silica gel adsorber. Water functions as the cooling agent. Hot water is flowing through adsorber number1, so the cooling agent desorbs and condensated. At the same time adsorber number2 adsorbs, that is, the cooling agent is accumulated by the silica gel. During the phase change the cooling agent takes up energy from the environment via the evaporator, so actually it cools environment. The cold water, after flowing out of the chiller machine, is stored in a cold water buffer tank, then cools down the air of the premises via fan coils. As the collectors heat up the adsorption chiller, such amount of cold water is generated in the cold line, which is enough to cool down the temperature of the building. By the input of 15 kW of free heat energy (solar energy) it is possible to generate 7.5 kW cooling output, while the electricity demand of the system is as low as 9 W. The system is dimensioned in a way that during winter period the solar collectors provide supplementary heating, whereas during summer period they provide building cooling. Domestic hot water demand is covered throughout the year. Cases tudy 1. Secondary trade school: computer room cooling, 15 pcs of SK8-CPC solar collector with all necessary system elements integrated. Case study 2. Private house: domestic hot water supply, supplementary heating and solar cooling, 12 pcs of SK12-CPC solar collector with all necessary system elements integrated.
NAGYTELJESÍTMÉNYŰ SZOLÁR HŰTŐ-FŰTŐRENDSZER A TESCO BUDAÖRS HIPERMARKETNÉL. Ioannis Moumoulidis, Alfagas Gépészeti és Irányítástechnikai Kft. Budapest A TESCO Budaörsi Áruháznál 2009-ben üzembe helyezett szolár hűtőrendszer vezérgépe egy 250 kWc hűtőteljesítményű abszorpciós folyadékhűtő, amelynek hajtására egy 1036 m2 felületű napkollektor mezőben termelt forró vizet használunk. Ez Európában a második legnagyobb olyan szolár rendszer, ahol síkkollektorokat használnak a napenergia hűtési célú alkalmazásában. A Tesco Központi irodák nappali hűtésének ~100%-os biztosítása mellett, a rendszer áprilistóloktóberig képes az áruház nappali HMV fűtési igényét és cirkulációs hőveszteségét (~200kWt) ugyancsak ~100%-ban fedezni, továbbá az átmeneti fűtési időszakokban az eladótér fűtési igényét (~500kWt) is túlnyomórészt napenergiával biztosítani A szolár hűtő-fűtőrendszer egész évben üzemel, nyári vagy téli üzemmódban. Ennek köszönhetően a rendszer kihasználtsága átlagon felüli, és a sikkollektorokkal nyerhető napenergia szinte 100%-át hasznosítja, 25-85°C kollektor hőmérséklet tartományban, és az adott térségben Az előadás bemutatja a szolár hűtő-fűtőrendszert, ismerteti a kritikus tervezési és kivitelezési pontokat, a főbb üzemállapotokat, az elért primer energia megtakarítást és CO2 kibocsátás csökkenést. Kulcsszavak: szolár hűtés, abszorpciós folyadékhűtő, napkollektoros hűtő-fűtő és HMV termelő rendszer HIGH-CAPACITY SOLAR COOLING AND HEATING SYSTEM AT TESCO BUDAÖRS HYPERMARKET. Ioannis Moumoulidis, Alfagas Mechanical and Control Engineering Co. Ltd., Budapest The heart of the solar cooling system installed at Tesco Budaörs Hypermarket in 2009, is an absorption chiller of 250kWc cooling capacity driven by hot water produced in a large-scale solar collector field of 1036 m2 gross area. This is the 2nd biggest solar system in Europe, where flat plate collectors are used for solar cooling application. While the solar cooling system produces the daytime cold energy for the Tesco Head Office areas near to 100%, it is able also to cover the DHW heating and circulating heat loads from April to October almost 100%. Furthermore in the transitional heating periods the solar system provides a worthwhile amount also of the required daytime heating energy for the Hypermarket Sales Area. The solar system is running according to summer or winter operating mode all year round. As a result the system utilization level is above the average one, and it utilizes almost 100% of the available solar energy can be gained by FPC solar collectors between 25-85°C collector temperature range, at the said region. The paper presents the solar cooling and heating system, describes the critical design and manufacturing details, the main operating modes, the primer energy and CO2 emission savings. Key words: solar cooling, absorption chiller, solar cooling, heating and DHW producing system
A NAPELEMEKKEL TERMELT ENERGIÁJÁVAL HŰTENI IS LEHET Pálfy Miklós, Solart-System, www.solart-system.hu
Magyarország napsugárzási viszonyai. A kondicionálás igénye egybeesik a legnagyobb napsugárzásból beérkező energiával! A hazai napelemes potenciál. A legfontosabb alkalmazások. Napelemes autonóm áramellátás. Napelemes hálózatra kapcsolt rendszerek. Kváziautonom napelemes áramellátás. Kondicionálás napenergiával autonóm áramellátás esetén. Kondicionálás napelemes hálózatra kapcsolt rendszer esetén. Kompresszoros és Peltier elemes hűtés villamos műszaki feltételei. Peltier elemek felépítése és jellemzői. A fotovillamos energiaátalakítás helyzete. The solar radiation in Hungary. The demand of air condition is in coincidence with the peak of solar radiation. The photovoltaic potential in Hungary. The main applications. Autonomous power supply with solar cells. Grid connected photovoltaic systems. Quasiautonomous power supply. Solar autonomous air condition. Air condition at grid connected photovoltaic systems. The electrical conditions at cooling by compressor and by Peltier elements. The main data of Peltier elements. The status report of photovoltaics.
NAPENERGIÁVAL VALÓ HŰTÉS ÉS NAPELEMES VONATKOZÁSAI AZ ÉPÍTÉSZETBEN Dr. Nemcsics Ákos egyetemi tanár, Óbudai Egyetem Jelen dolgozatban bemutatjuk a napenergiával való hűtés különböző módozatait. A ventillációt és a kürtőhatást kihasználó (ún. passzív) hűtési megoldást megtaláljuk a természetben (pl. termeszvár), de alkalmazhatjuk ezt az építészetben is (pl. Trombe-fal). A napsugárzással segített fázisátalakulás (pl. vízpárologtatás) szintén használható hűtési megoldás az építészetben. Aktív hűtési rendszer (pl. hőszivattyú, Peltier-elem) is használható az építészetben. Ezek működtetésére ideális eszköz az épületbe integrált napelem. A dolgozatban sorra vesszük az itt releváns napelemfajtákat és az installálás lehetőségeit. A napelem kombinálható passzív hűtéssel is (pl. kéthéjú tető, átszellőztetett homlokzat és árnyékvető)
COOLING WITH SOLAR ENERGY AND ITS ROLE IN ARCHITECTURE In present paper, different ways of cooling with solar energy will be presented. The ventilation as both the cooling and the chimney effect (so called passive effects) can be discovered in nature ( i.e. termite mounds) but they can also be applied in architecture ( like Trombe walls) as well. The solar radiation helped phase change, ( water evaporation) can also applied in architecture for cooling. Others, like active elements, like heat pumps ( Peltier elements) can also be applied. For the operation of these elements the built in solar cells are the ideal power supplies. In this work we treat the relevant solar cells as well as their possible installations. We will point out that the solar cell can be combined with passive cooling too. (i.e. double skinned roofing, ventilated front elevation, shadow formation, etc.)
THERMOPILE ELEMES TERMOELEKTROMOS GENERÁTOROK Máthé Kálmán, Pécsi Tudományegyetem, Pollack Mihály Műszaki Kar, Műszaki Informatika és Villamos Intézet
[email protected] A nap szolgáltatja a világ legtisztább energiáját, de Magyarország egyre távolabb kerülhet ettől a CO2 kibocsátásmentes forrástól. Hiába rendelkezünk kiváló földrajzi adottságokkal, a napenergia hasznosítása sem a Megújuló Cselekvési Tervben, sem az MTA Megújuló energiák hasznosítása című idén ősszel kiadott kötetében, sem pedig az Új Széchenyi terv vitairatában nem szerepel megfelelő súllyal. Az európai iránymutatásnak megfelelő beruházási támogatás és visszatáplálási ár kialakítása volna szükséges Magyarországon is, mert ma már hazánkat csaknem valamennyi környező ország megelőzi a hasznosításban. A fotovillamos energia-hasznosításnál még lassabban terjed a thermopile elemek alkalmazása. Pedig a parabola tükörrel fókuszált napenergia hibrid hasznosítása jól illeszkedik a Peltier hűtőkhöz is. Ezzel a TEG-TEC módszerrel kényelmesen, mozgó alkatrész nélkül hűthetünk. Ha kétféle fém érintkezési pontjait eltérő hőmérsékletűvé teszünk, a hőmérsékletkülönbség miatt áram folyik a kétféle fémből álló körben. Ezt a termoelektromos jelenséget ma felfedezőjéről Seebeck-jelenségnek hívjuk. A jelenség fordítottja is megvalósítható: két különböző vezető anyag érintkezésénél az átfolyó elektromos áram hatására az érintkezési pont felmelegszik vagy lehűl, ez a Peltier-jelenség. A közel 200 éve ismert jelenség komolyabb hasznosítása az 1990-es években kezdődött meg. Jelenleg a nanoszerkezetű kompozit anyagok tűnnek a legígéretesebbnek, ezekben kvantumpöttyök vagy nanodrótok kaphatnak szerepet. Nemrég szerves molekulával is sikeresen hoztak létre hőből közvetlenül elektromos energiát, ahol drága fémek helyett olcsó szerves anyagokat használnak. A szerves molekula két, arany nanorészecskékből álló elektróda között foglal helyet. A napenergián kívül a hulladék hő hasznosítására is jó megoldást kínál a termoelektromosság jelensége. THERMOELECTRIC GENERATORS WITH THERMOPILE ELEMENTS Sun supplies the purest energy available on the Earth. Hungary seems to be even further from this energy source free from CO2 emission, since in spite of the fact that, Hungary has excellent geographical features neither our present government supports this issue to a sufficient extent. A correct purchase price of solar energy should be determined in harmony with the European directives, as nearly all our neighbouring countries have higher achievements in utilising renewable energy sources. Utilisation of thermopile elements develops more slower than of photovoltaics, however a hybrid utilisation of solar energy focused by parabolic mirrors fits well to Peltier coolers. With this TEG-TEC method a comfortable art of cooling can be realised without any moving parts. If the contact point of two different metals is disposed to different temperatures, current flows in a closed circuit. This thermoelectric phenomenon is called Seebeck phenomenon from its discoverer. The phenomenon works reversely as well: Current flowing through two different conductors heats up or cools down the contact point. This is called Peltier phenomenon. Practical utilisation of this phenomenon known since 200 years began during the 1990-ieth. At present composite materials with nanostructure seem to be most promising utilising quantum dots or nano wires. Recently electric energy has been successfully directly generated from heat even with the help of cheap organic molecules instead of expensive metals. This organic molecule has been inserted between two electrodes made of gold nano particles. Along with solar energy the waste thermal energy should be utilised as well exploiting thermoelectric phenomenon.
