Napkollektoros rendszerek. Gyakorlati tervezési és s kivitelezési Ismeretek

Napkollektoros rendszerek Gyakorlati tervezési és kivitelezési Ismeretek 2. rész

A napkollektoros rendszerek részei

•Napkollektorok •Napkollektorok tartószerkezetei •Szivattyús szerelési egységek •Tágulási tartályok •Melegvíz-, és puffertárolók •Hőcserélők •Szabályozók •Motoros váltószelepek •Légtelenítők •Fagyálló folyadék •Csővezeték •Hőszigetelés

Szabályozók

A legegyszerűbb rendszer szabályozása

Te

Tv

Szabályozók

Medence fűtő napkollektoros rendszerek szabályozása

Szabályozók

Két tárolós rendszerek szabályozása

Közös szivattyú és váltószelep

Két külön szivattyú

Szabályozók

Összetett rendszerek szabályozása

Szabályozók

Összetett rendszerek szabályozása

Szabályozók

Hőérzékelők elhelyezése.

Kollektor érzékelőt a kollektorokban erre a célra kialakított érzékelő hüvelybe kell helyezni. Az érzékelő vezeték kiépítését nem szabad a kivitelezéskor elfelejteni, az erősáramú vezetékektől elkülönítve kell vezetni.

Tároló érzékelőt a kollektor hőcserélő középső magasságába célszerű elhelyezni.

Csővezeték rendszer

Csővezeték anyaga: Nagyon magas hőmérséklet! >180C°

S-Flex

Csak vörösréz, vagy rozsdamentes acél cső használható! Műanyag, vagy ötrétegű cső nem!


Már beépített műanyag, vagy ötrétegű cső védelme termosztatikus keverőszeleppel

Állítható hőmérséklet: 38-93°C


Tichelmann kapcsolás kollektor csoporton belül

Csővezeték átvezetése a tetőhéjaláson: Szellőző cserép


Tichelmann kapcsolás (azonos csővezeték hossz - azonos áramlási sebesség)


A hidraulikai méretezés célja: Biztosítani a napkollektor körben a kívánt térfogatáramot 1. A térfogatáram meghatározása: High Flow: ~30 l/m2.h Low Flow: ~15 l/m2.h

Alapképlet!!!

Q = c ⋅ m& ⋅ ∆T

Q [W ]

Q ∆T = c ⋅ m&

c = 1,16 Wh /(kg ⋅ K ) m& [kg / h ≈ l / h] ∆T = TE − TV [K ]

Hőmérséklet különbség 550W/m2 napkollektor teljesítménynél: High Flow: ~30 l/m2.h

dT=550/(1,16 x 30)=15,8 K

pl. 15°C-ról 30,8°C

Low Flow: ~15 l/m2.h

dT=550/(1,16 x 15)=31,6 K

pl. 15°C-ról 46,6°C


A hidraulikai méretezés célja: Biztosítani a napkollektor körben a kívánt térfogatáramot Feladat: kiszámítani a teljes rendszer ellenállását, kiválasztani a keringető szivattyút

Rendszerellenállás összetevői: • Kollektorok • Csővezeték • Légtelenítők • Tárolók belső hőcserélői • Külső hőcserélők • Váltószelepek • Szabályozószelepek • Visszacsapószelepek • Térfogatárammérők • Be-, és kiömlések tartályba • Szennyfogó szűrők


Csővezeték méretezése Csővezeték ellenállása: egyenes csővezeték + idomok ellenállása ∆p = ∆ps + ∆pa = λ (l / d)·[(ρ ρ.v2) / 2] + Σ ξ ·[(ρ ρ.v2) / 2]

[Pa/m]

S’

Fagyálló folyadék dinamikai viszkozitása S’: egyenes réz csővezeték fajlagos nyomásvesztesége


Csővezeték méretezése

S’ kívánatos értéke: 100 – 350 Pa/m

Naplopo- Flow.exe

S’: egyenes réz csővezeték fajlagos nyomásvesztesége

Csővezeték rendszer hőszigetelése

A napkollektor köri csővezetéket teljes terjedelemben hőszigetelni kell!

Magas hőmérséklet! A hagyományos szigetelés leolvad!

Alkalmazható szigetelések:

• Hőálló szintetikus kaucsuk

• Kőzet, vagy üveggyapot


A napkollektor köri csővezetéket teljes terjedelemben, megfelelően vastag hőszigeteléssel kell ellátni! Hőveszteség:

Példa: 3 kollektoros rendszer Csővezeték hossz: 25 m Csővezeték átmérő: 18mm Hőszigetelés átmérő: 9mm Szállított közeg átlagos hőmérséklete: 60°C Környezet átlagos hőmérséklete: 10°C Fajlagos hőveszteség: 18 W/m Teljes csővezeték hővesztesége: 450 W Kollektorok teljesítménye: 2500 W

A hőszigetelés vesztesége

Hőveszteség: 18%


• Kültéri csővezeték védelme • EKATEC

• AEROCOAT védőfesték

• AEROPRO burkolat

Motoros váltószelepek

Honeywell VC típ. szelep

First motoros szelepek

Szelepek nyomásvesztesége:

 V& ∆p =   KV

2

  [bar ] 

V& , térfogatáram a szelepen : [m 3 / h]

Termosztatikus keverőszelepek

ESBE

Watts

ITT

Légtelenítés Hatékony légtelenítés: Abszorpciós légtelenítők

Légtelenítés Hatékony légtelenítés: Abszorpciós légtelenítők

Spirovent

Flamcovent

Fagyálló hőátadó folyadék

Csak nem mérgező, anyag használható!

Fagyáspont

Fajlagos hőkapacitás

Propilénglikol Etilénglikol Víztől eltérő tulajdonságok! • Alacsonyabb fajhő, • Nagyobb sűrűség. • Magasabb viszkozitás.

Sűrűség

Dinamikai viszkozitás

Fagyálló hőátadó folyadék

Fagyálló folyadék és vízminőség ellenőrzése

Fagyáspont: Refraktométer

pH érték: Indikátorpapír

Vízkeménység: pl. Aquarapid

Feltöltés fagyálló folyadékkal

QuickFill

FillJet

Napkollektoros rendszerek kapcsolása

Napkollektoros fűtési módok


Hagyományos hőtermelő fűtési módok


Tároló kisütési módok

Napkollektoros rendszerek méretezése

Közelítő méretezés családi házakra : Kollektorfelület: ~1m2/ 50 liter vízfogyasztás (50°C-os vízb ől) Tárolónagyság: 50-80 liter / kollektor m2 (minimum a napi fogyasztás) Jellemző példa: családi ház, 4 személy 6 m2 napkollektor, 300 literes tároló

Éves szoláris részarány 50-70%

Kapcsolási vázlatok: melegvíz készítés







Méretezés: medence fűtés

Lefedés nélküli kollektorral

Közelítő méretezés: Kollektorfelület = 0,5÷ ÷1· Vízfelület

Szelektív kollektorral

Kapcsolási vázlatok: medence fűtés





Méretezés: épület fűtés

Közelítő méretezés családi házakra : 1 m2 kollektorfelület – 5-10m2 fűtött épületfelület Puffernagyság: 50-100 liter / kollektor m2

Éves szoláris részarány ~10-60%

Kapcsolási vázlatok: épület fűtés












Nagyobb melegvíz készítő rendszerek


Megvalósult rendszerek




Tárolás puffertárolóban




10 éve működő rendszer


Üzembe helyezés: 2000 október Hőmennyiség, 2010 október: 2342,064 GJ = 650573 kWh Hasznos napkollektor felület: 50 db x 1,78 m2 = 89 m2 Éves fajlagos hasznosítás: 650573 kWh / (10 év x 89 m2) = 731 kWh/(m2xév) Éves hatásfok: ~52% CO2 kibocsátás megtakarítás: ~210 t


Kollektorokkal hasznosított hőmennyiség Szoláris részarány =

Teljes hőszükséglet Kollektorokkal hasznosított hőmennyiség

Rendszerhatásfok =

Kollektorok felületére érkező napsugárzás

Szoláris részarány és rendszerhatásfok összefüggése


Épület hőszükséglet és a hasznosítható napenergia aránya


Fontos: Melegvíz-fogyasztás pontos megállapítása, lehetőleg méréssel Napi, heti vízfogyasztás jellegének megállapítása: Fogyasztás ….°C-os vízb ől 06h-tól …h-tól …h-tól …h-tól …h-tól …h-tól …h-tól …h-tól

08h-ig …..h-ig …..h-ig …..h-ig …..h-ig …..h-ig …..h-ig …..h-ig

Hétfő

Kedd

Szerda

Csütörtök

Péntek

5% 10% 15% 10% 5% 20% 30% 5%

… … … … … … … …

… … … … … … … …

… … … … … … … …

… … … … … … … …

… … … … … … … …

… … … … … … … …

… liter

… liter

… liter

… liter

… liter

… liter

Teljes napi 6400 liter fogyasztás (=100%)

Szombat Vasárnap


Fontos: Melegvíz-fogyasztás pontos megállapítása, lehetőleg méréssel Éves vízfogyasztás jellegének megállapítása: Jan. Fogyasztás %-ban

Febr.

Márc.

Ápr.

Máj.

Jún.

Júl.

Aug. 100%

Szept.

Okt.

Nov.

Dec.


Napkollektoros rendszer előméretezése: Használati-melegvíz készítés Napsugárzási zóna: 1250 kWh/év (Magyarország)

Napkollektor felület és tárolókapacitás becslése Szoláris részarány: 25%

Szoláris részarány: 50%

Kollektor felület

2 0,4m / 50 liter HMV fogyasztás 60°C-os vízb ől

2 1m / 50 liter HMV fogyasztás 60°C-os vízb ől

Tároló térfogat

25-40 liter / kollektor m

2

2

40-60 liter / kollektor m


Melegvíz készítés Először meg kell állapítani a méretezendő létesítmény átlagos napi melegvízszükségletét. Ez meghatározható számítással, a személyenkénti fogyasztás megbecsülésével, vagy már üzemelő létesítmények esetén a tulajdonos, üzemeltető adatszolgáltatása alapján. A napi vízfogyasztás:

V = n.V1 [l/nap] ahol: n: a felhasználó személyek száma, V1: a személyenkénti melegvízfogyasztás [l/nap] Családi házak esetén 45°C-os vízb ől: V1 = 60-120 magas igények, V1 = 40-60 átlagos igények, V1 = 30-40 alacsony igények, Szállodák, panziók 45°C-os vízb ől: V1 = 50-100 Vendéglők, konyhák 60°C-os vízb ől: V1 = 5 liter/adag A napi melegvíz mennyiség elállításához szükséges hőmennyiség:

QHMV = 1,1.c.m.(tm - th) [Wh/nap] ahol: c=1,16 Wh/kg.K m th=10-15°C tm=45-60°C

a víz fajhője, a felmelegítendő víz tömege, [kg~liter] a hidegvíz h őmérséklete, a felhasználáskor figyelembevett melegvíz hőmérséklete.

A képletben az 1,1-es szorzó a tárolási és felhasználási veszteségeket veszi figyelembe. Ha a melegvizet cirkuláltatják is, akkor cirkulációs hőveszteség miatt további 10-20%-al meg kell növelni a hőigényt.


Melegvíz készítés A napkollektoros rendszerekkel hasznosítható hőmennyiség:

Nyári hónapokban: Téli félévben:

Qknyár = ~2,8 kWh/m2.nap Qktél = ~1,1 kWh/m2.nap

A hasznosítható sugárzásra megállapított értékeket még módosítani kell a kollektorok elhelyezésétől függően. Magyarországon egész éves használat esetén, az optimális kollektor helyzet 40-43°-os d őlésszög és déli tájolás. Az optimális elhelyezéstől való eltérés miatti teljesítménycsökkenést “k” korrekciós értékkel lehet figyelembe venni. A szükséges napkollektor-felület:

Akoll = QHMV / (k . Qknyár) [m2] A szükséges tároló térfogat:

Vt ≈ V45°C [liter]


Számítógépes méretező programok Naplopo-Energy

Polysun

Szeged

Törökbálint

Nyíregyháza

Pilisborosjenő

Budapest

Balatonszárszó Tordas

Köszönöm a figyelmet!

Napkollektoros rendszerek. Gyakorlati tervezési és s kivitelezési Ismeretek

Recommend Documents