Mladá Boleslav 2007
Štěpánek Zdeněk
____________Ohřev energie___________
TUV
a
výroba
elektrického
proudu
pomocí
solární
ČESKÁ ZEMĚDĚLSKÁ UNIVERZITA V PRAZE TECHNICKÁ FAKULTA
Semestrální práce z předmětu : KONSTRUOVÁNÍ S PODPOROU POČÍTAČŮ
Téma : Ohřev TUV a výroba elektrického proudu pomocí solární energie
Autor semestrální práce: Štěpánek Zdeněk
Štěpánek Zdeněk
2
ČZU TF Praha, září 2007
____________Ohřev energie___________
TUV
a
výroba
elektrického
proudu
pomocí
solární
OBSAH
CÍL SEMESTRÁLNÍ PRÁCE ……….………………………….
4
1.
OHŘEV TUV PMOCÍ SOLÁRNÍ ENERGIE ……….…………
4
2.
ELEKRICKÁ ENERGIE ZE SLUNCE ……….………………..
9
3.
ZÁVĚR ……….……………………………………………………
14
4.
POUŽITÁ LITERATURA ……….………………………………
14
Štěpánek Zdeněk
3
ČZU TF Praha, září 2007
____________Ohřev energie___________
TUV
a
výroba
elektrického
proudu
pomocí
solární
CÍL SEMESTRÁLNÍ PRÁCE Cílem semestrální práce je vyřešit na rekreačním zařízení ohřev teplé užitkové vody ( TUV ) a výrobu a rozvod elektrické energie. Rekreačním zařízení je využíváno od září do dubna pouze o víkendech a od května do srpna denně. Vzhledem k poloze tohoto objektu, není možné připojení do el. sítě. Proto bylo zvažováno řešení pomocí malé větrné elektrárny, nebo solární energie. Vzhledem k ceně, místním podmínkám a faktu, že pomocí slunce lze ohřívat i teplou užitkovou vodu, byla vybrána možnost využití solární energie.
1.
OHŘEV TUV POMOCÍ SOLÁRNÍ ENERGIE
Z řady českých firem zabývajících se touto problematikou, byla nejzajímavější nabídka od firmy SOLAR POWER. Tato firma působí na trhu již osmý rok. Má velké zkušenosti s instalací solárních systémů a k nim i dobře zpracovanou technickou dokumentaci. • Požadavek:
ohřát 150 až 200 litrů vody pomocí solární energie, dle výše uvedeného plánu
• Doporučení:
stavebnice solárního systému pro TUV – TUV160
TUV160 obsahuje: a) Solární kolektor SK500N (FK 7000) – tento typ kolektoru je vyroben galvanickým nanášením plazmatu ve vakuu. Je vyráběn v Rakousku firmou Green one Tec. Díky technologii Greenheat nevyzařuje absorpční plocha zpětně žádné teplo, ale předává je pouze obíhající kapalině. Díky dobrému sklonu střechy bude kolektor, umístěn přímo na ni pomocí šroubů a háků. Technické údaje SK 500N: - účinná plocha absorbéru …………………
2,3 m2
- objem náplně …………………………….
1,6 l
Štěpánek Zdeněk
4
ČZU TF Praha, září 2007
____________Ohřev energie___________
TUV
a
výroba
elektrického
proudu
- hmotnost …………………………………
46 kg
- rozměry ( v/š/h ) …………………………
2079/1239/100
- připojovací šroubení ……………………..
1“
- absorbér ………………………… ………
Cu – TINOX
- účinnost ………………………………….
95%
- krycí sklo ………………………………...
4 mm
- max. pracovní tlak …………………….....
10 bar
- max. teplota ……………………………...
210 °C
- izolace z minerální vlny …………………
50 mm
- sklon kolektoru …………………………..
15° - 75°
pomocí
solární
b) Nosná konstrukce - pro uchycení kolektoru přímo na střechu, typ SSP
c) Solární bojler ELB160R1E – tento bojler má zabudované dva integrované tepelné výměníky. Přívody i odvody z bojleru mají průměr ¾“.
Obr. č. 1:
Štěpánek Zdeněk
Solární bojler ELB160R1E
5
ČZU TF Praha, září 2007
____________Ohřev energie___________
TUV
a
výroba
elektrického
proudu
pomocí
solární
Technické údaje ELB160R1E: - objem …………………………………….
160 l
- průměr a výška …………... ……………..
560 / 997
- hmotnost …………………………………
60 kg
- pracovní tlak vody ……………………….
10 bar
- max. teplota vody ………………………..
95°C
- max. teplota solárního výměníku ...………
110°C
- přívod z kotle …………………………….
HV
- odvod do kotle …………………………...
HR
- přívod od kolektorů ...................................
SV
- odvod ke kolektorům …………………….
SR
- teplá voda TUV ………………………….
WW
- studená voda – přívod ……………………
KW
- cirkulace TUV ……………………………
Z
d) Čerpadlová jednotka s řídicím systémem RLG-ECO – je originální čerpadlová jednotka navržená pro solární systémy.
Obr. č. 2:
Štěpánek Zdeněk
Čerpadlová jednotka s řídicím systémem RLG-ECO
6
ČZU TF Praha, září 2007
____________Ohřev energie___________
TUV
a
výroba
elektrického
proudu
pomocí
solární
Tato jednotka obsahuje: - solární čerpadlo ST 20/4 - zpětný ventil s integrovanou samotížnou brzdou - solární pojistný ventil - manometr a odvzdušňovač - 2 plnicí a vypouštěcí ventily - dvouokruhový řídicí systém se 4 vstupy čidel teploty, 2 silovými výstupy, podsvíceným LCD displejem a 2 čidly Pt1000 Technické údaje: - max. provozní tlak ……………………….
8 bar
- max.provozní teplota …………………….
120 °C
- krátkodobě ……………………………….
180 °C
e) Expanzomat AG18S
Obr. č. 3:
Expanzomat AG18S
Technické údaje: - max. provozní tlak ……………………….
10 bar
- max.provozní teplota …………………….
99 °C
- objem …………………………………….
18 l
Štěpánek Zdeněk
7
ČZU TF Praha, září 2007
____________Ohřev energie___________
TUV
a
výroba
elektrického
- přetlak ……………………………………
2,5 bar
- připojení ………………………………….
¾“ AG
f)
proudu
pomocí
solární
Nemrznoucí kapalina – koncentrát pro ploché kolektory Propylenglykol, ekologický a biologicky rozložitelný, chrání před korozí. Ředí se v poměru 1:1 s vodou (směs do -32°C). Balení 20 l.
g) Nerezové potrubí DN16 - pro vnitřní i venkovní rozvody plynných a kapalných médií. Jsou zvláště vhodné pro připojování kotlů, bojlerů, solárních a klimatizačních systémů, tepelných čerpadel, vodoinstalace, atd. Trubky jsou vyrobeny z kvalitní nerezové oceli AISI 316 L.
Obr. č. 4:
Nerezové potrubí DN16
h) Vysokoteplotní izolace AEROFLEX i) Odvzdušňovací ventil kolektoru j) Převlečená matice + segment k) Cu22 + PŘ 22 – ¾“ ex
Tato sestava doporučená firmou Solar Power s.r.o. vyhovuje našim požadavkům. Cena celé sestavy je 47 500 Kč bez DPH, pokud bude montována svépomocí. Štěpánek Zdeněk
8
ČZU TF Praha, září 2007
____________Ohřev energie___________
2.
TUV
a
výroba
elektrického
proudu
pomocí
solární
ELEKRICKÁ ENERGIE ZE SLUNCE
Pro potřeby rekreačního objektu plně vyhovuje tzv. Ostrovní systém fotovoltaické sestavy s provozem od jara do konce léta denně, podzim a zima - víkendy. Jednotlivé komponenty tohoto systému jsou od firmy ELES – SOLAR.
Obr. č. 5:
• Požadavek:
Ostrovní systém fotovoltaické sestavy
sestavit ostrovní systém z jednotlivých komponentů, tak aby uspokojil naše potřeby. Je třeba zajistit energii pro (viz. Tabulka č. 1.)
Spotřebič 4x zářivka - úsporná 2x stolní lampa 5x zářivka úsporná televizor radiomagnetofon chladnička čerpadlo měřič v poho. režimu Celkem:
jmen. příkon (W) 13 15 20 42 20 50 60 2
MAX. spotřeba okamžitý max. příkon denní využití (W) (h) 52 1 30 1 100 1 42 2 20 2 50 15 60 4 2 24 356
energie (Wh/den) 52 30 100 84 40 1200!!! 240 48 1794
Tabulka. č. 1:
Energie akumulátorů:
Štěpánek Zdeněk
(2x12V, 180 Ah)
9
24V x 180Ah = 4320Wh
ČZU TF Praha, září 2007
____________Ohřev energie___________
TUV
a
výroba
elektrického
proudu
pomocí
solární
Shrnutí: -
energie plně nabitých akumulátorů stačí na cca 2 dny provozu (víkend)
-
max. okamžitý proud z akumulátoru (356/24) = 14,8A, trvalý výkon měniče 600W, tj. trvalý proud (600/24) = 25A => výkonnostně měnič VYHOVUJE
-
pochopitelně bude nutné při používání spotřebičů je používat velmi úsporně a nespoléhat na dostatek energie v akumulátorech (s ohledem na délku slunečního svitu a roční období)
-
je třeba zvážit použití chladničky jako největšího odběratele energie, limitující je výkon dvou sol. panelů (486 x 2) = 972 Wh/den, při účinnosti akumulátorů cca 70 procent jde využít jen 680 Wh/den. Tj. cca 2.5 dne (prakticky asi 3 dny) dobíjení na 1 den plného provozu. Bez používání chladničky by měla naakumulovaná energie stačit plně na krytí ostatní spotřeby. (1794 – 1200 = 594 Wh/den)
• Doporučení:
jednotlivé komponenty vybrané vzhledem k našim požadavkům
a) 2 x solární fotovoltaický panel, SG36-106 – jsou vyrobeny z monokrystalických článků s vysokou účinností přeměny slunečního světla na elektřinu. Garance el. výkonu je 20 let, což znamená, že výkon panelů je po 20 let konstantní. Montáž se provádí pomocí střešních držáků a díky nosnému rámu je snadná. Celoroční ideální sklon panelů je 45°. Cena jednoho panelu je 15309 Kč bez DPH.
Obr. č. 6: Štěpánek Zdeněk
Fotovoltaický panel 10
ČZU TF Praha, září 2007
____________Ohřev energie___________
TUV
a
výroba
elektrického
proudu
pomocí
solární
Technické údaje: - optimální výkon …………………………..
108 W
- energie ……………………………………
486Wh/ den
- optimální napětí ………………………….
24/ 35,8 V
- optimální proud ………………………….
3,16 A
- rozměry Š / V ……………………………
1320/ 660 mm
- hmotnost …………………………………
11 kg
b) Solární regulátor, CX20LCD – úkolem regulátoru je zabránění vybíjení akumulátoru přes solární panel v době malého slunečního svitu. Ochrana před přebíjením (omezení nabíjecího napětí na 14,1 V / 16,1 V), tím je zabráněno plynování elektrolytu a prodlouží se životnost akumulátoru. Ochrana akumulátoru před hlubokým vybitím. Elektronická pojistka odpíná zátěž při přetížení nebo zkratu. Cena tohoto regulátoru je 1617 Kč bez DPH.
Obr. č. 7:
Solární regulátor
Technické údaje: - systémové napětí …………………………
12 / 24 V
- nabíjecí napětí ……………………............
14,4 / 28,8 V
- vyrovnávací napětí ……………………….
13,7 / 27,4 V
- napětí odpojení zátěže ………….………...
11 – 12 / 22 – 24 V
Štěpánek Zdeněk
11
ČZU TF Praha, září 2007
____________Ohřev energie___________
TUV
a
výroba
elektrického
proudu
- napětí připojení zátěže ……………………
12,5 / 25 V
- teplotní kompenzace ……………………..
-3 mV / K
- max. proud z panelů ……………………..
20 A
- max. proud do zátěže …………………….
20 A
- vnitřní spotřeba …………………………..
4 mA
- max. výkon solárních panelů …….............
300 / 600 Wp
- rozměry ......................................................
217 / 88 /36 mm
pomocí
solární
b) 2x akumulátor, EnergyBull 180Ah – speciální akumulátor pro dlouhodobé vybíjení. Cena je 5350 Kč bez DPH za jeden aku.
Obr. č. 8:
Akumulátor
Technické údaje: - napětí ……..........................
12V
- kapacita 5h ……………….
138 Ah
- kapacita 20h ………………
180 Ah
- kapacita 100h …………….
195 Ah
- nabíjecí proud ……………
18 A
- rozměry ( d / š / v ) ……….
513 / 223 / 206
- hmotnost ………………....
46 kg
Štěpánek Zdeněk
12
ČZU TF Praha, září 2007
____________Ohřev energie___________
TUV
a
výroba
c) Měnič napětí, PCA spínací
elektrického
proudu
pomocí
solární
- Tyto měniče převádějí ss12/24V na 230Vstř.
s vysokou účinností 85-90%. Ochrana: při vybití aku, zkrat, přehřátí, přetížení, přepólování. Možnost dálkového vypínání s kontrolou odběru a stavu kapacity aku (od HTE 1000). Cena je 2060 Kč bez DPH.
Obr. č. 9:
Měnič napětí
Technické údaje: - systémové napětí …………………
24 V
- pracovní napětí ………………......
22 – 29 V
- trvalý výst. výkon ………………..
600 W
- krátkodobé přetížení ……………..
1200 W
- proud naprázdno …………………
200 mA
- rozměry ( š / v / h ) ………………
230 / 150 / 65
- hmotnost …………………………
1,5 kg
Navrhnutý ostrovní systém, složený z jednotlivých komponentů vyhovuje našim potřebám. Celková cena za sestavu je 45000 Kč bez DPH.
Štěpánek Zdeněk
13
ČZU TF Praha, září 2007
____________Ohřev energie___________
3.
TUV
a
výroba
elektrického
proudu
pomocí
solární
ZÁVĚR
Stavebnice solárního systému pro TUV – TUV160 doporučená firmou Solar Power s.r.o. vyhovuje našim požadavkům. Cena celé sestavy je 47 500 Kč bez DPH, pokud bude montována svépomocí. Ostrovní systém fotovoltaické sestavy složený z jednotlivých komponentů vyhovuje našim potřebám. Celková cena za sestavu je 45000 Kč bez DPH.
4.
POUŽITÁ LITERATURA
[1]
Internetové stránky firmy SOLAR POWER
[2]
Konzultace s odborným poradcem firmy SOLAR POWER
[3]
Internetové stránky firmy ELES-SOLAR
[4]
Konzultace s odborným poradcem firmy ELES-SOLAR
Štěpánek Zdeněk
14
ČZU TF Praha, září 2007
