Bosnjakovic - solarno grijanje

8/13/2019 Bosnjakovic - solarno grijanje

1/71

3.2.2010

1

Veleuilite u Slavonskom Brodu

Veleuilite u Slavonskom Brodu Izobrazba za energetsko certificiranje zgrada 2

Sadraj:

Uvod- energija Sunca Koliina energije koja stigne zraenjem na Zemlju Aktivno solarno grijanje Vrste solarnih kolektora Glavni dijelovi kolektora Ploasti kolektori Vakumski kolektori Bazenski kolektori Izvedbe toplinskih solarnih sustava Dimenzioniranje solarnih sustava Proraun solarnog sustava prema EN 15316-4-3 Pregled standarda za solarne kolektore Ispitivanje i oznaavanje solarnih kolektora Statistiki pokazatelji


2/71

3.2.2010

2


UvodU Europi postoji jasan regulatorni i zakonski okvir o OIE. Osnovnidokument je:DIRECTIVE 2009/28/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF

THE COUNCIL of 23 April 2009 on the promotion of the use of

energy from renewable sources and amending and subsequently

repealing Directives 2001/77/EC and 2003/30/EC

OIE: Europa - HRVATSKA

15. Poglavlje predpristupnih pregovora:Energetika vodi doc. dr. sc. eljko Tomi

Hrvatska u pretpristupnom periodu za punopravno lanstvo u EU mora usmislu poglavlja 15. donijeti i/ili uskladiti potrebne zakonske akte premapostojeim u EU.


Source: Richard Perez,ASRC, University ofAlbany, NY, USA., 2009.

Slika: Usporedba neobnovljivih i obnovljivih rezervi energije(Terawata - godinje).

11Solarna energijakoju primaju samokontinenti, uzpretpostavkugubitaka uatmosferi i

oblacima.

Rezerve energije na Zemlji


3/71

3.2.2010

3


Instalirani kapaciteti OIE

Veleuilite u Slavonskom Brodu Izobrazba za energetsko certificiranje zgrada6

Suneva energijaje obnovljiv i neogranien izvor energijeod kojeg, izravno ili neizravno, potjee najvei dio drugihizvora energije na Zemlji.

Solarna energija

Koliko energije sunce zrai na zemlju?

O emu ovisi dozraena koliina energije?

Kako se utvruje koliina dozraene energije?


4/71

3.2.2010

4

Veleuilite u Slavonskom Brodu Izobrazba za energetsko certificiranje zgrada

09:42

Suneva energija

Najvei dio energije u spektru ini IC zraenje (46%, > 760 nm), vidljiva svjetlost(43%, = 400 - 760 nm) te UV zraenje (7%, = 400 - 760 nm ).

I) Planck-ov zakon

gdje je:E(T) gustoa tokaenergije zraenja tijelatemperature T valna duljinae 2.7182818k1 prva konstantazraenja, 3,74 x 10-16 Wm2

k2 druga konstantazraenja, 1.44 x 10-2 mK


Stefan-Boltzmann-ov zakon

gdje je: tok ili fluks energije koji EM zraenjem odlazi s povrine tijela Stefanova konstanta, 5.669 x 10-8 W m-2 K-4

S povrina koja zrai, m2

T temperatura, K

za 1m2 Sunca: = 5.669 x 10-8 W m-2 K-4 x (6000 K)4

= 5.669 x 10-8 W m-2 K-4 x 1296 x 1012 K4

= 7343 x 104 Wm-2 = 73 MWm-2

za ovjeka: = 5.669 x 10-8 W m-2 K-4 x (273.15 K + 36 K)4

= 520 W m-2

Wien-ov zakon

gdje jemax valna duljina za koju je spektralna gustoa toka energije zraenja najveaC konstanta, 2897 KmT- temperatura, K

za Sunce, max = 2897 x 10-6 Km / 6000 K= 0.48 x 10-6 m = 480 nm

Suneva energija


5/71

3.2.2010

5



Intezitet Sunevog zraenjana gornjoj granici atmosfere.

Putanja Zemlje oko Sunca je elipsa(otud i pojam ekliptika).

Perihel3. sijenjaAfel, 5. srpnja

147 milijuna km)152 milijuna km)

Suneva energija

Vei intezitetzraenja

Manji intezitet zraenja

Zanimljivo je to da je Zemlja najblia Suncu kad je temperatura na sjevernoj polutki najnia u godini dana. Toje oiti dokaz da godinja doba ne diktira blizina Sunca, ve nagnutost Zemljine osi prema Suncu.


6/71

3.2.2010

6


Suneva konstanta, Io: gustoa toka dozraene energije na plohi okomitoj na smjerSunevog EM zraenja, na gornjoj granici atmosfere i pri srednjoj udaljenosti Zemljeod Sunca;

Io = 1.37 kW m-2 = 82 kJ min-1 m-2

80

81

82

83

84

85

86

I II IIII IV V VI VII VIII IX X XI XII

Mjeseci

Doznaena Suneva energija na rubu Zemljine

atmosfere

io, kJ m-2

min-1

Suneva energija


Suneva energija


7/71

3.2.2010

7


Izvor: http://www.powerfromthesun.net/chapter3/Chapter3Word.htm

Suneva energija


Greenwich

Vane su dva podatka: Kut s Satni kut s

The earth is shown in the summersolstice position when s = +23.45 degrees

Suneva energija


8/71

3.2.2010

8


Energija Suneva zraenja koja dopire do vanjskog

ruba Zemlje (ekstraterestiko zraenje) ovisno o udaljenostiZemlje od Sunca iznosi 1307-1399 W/m2na plohu okomitu

na smjer zraenja.

Svjetska meteorolokaorganizacija je 1981.godine standardiziralaSunevu konstantu uiznosu Io=1367 W/m2.

2

2 1367

4

=

= mWr

EIo

sun

Suneva energija


Shodno tome, energija koju tijekom dana prima neka ploha na gornjoj graniciatmosfere ovisi o:

udaljenosti Zemlje od Sunca (perihel vs. afel)upadnom kutu Sunevih zraka na plohu (max za =0o)

duljini svijetlog dijela dana (dulji vs. krai dan)

kut cos ()

0 1.00

30 0.87

45 0.71

75 0.26

90 0.00

Suneva energija

Kut upada Sunevog zraenja ovisi o: zemljopisnoj irini nagibu (ekliptike) Zemlje


9/71

3.2.2010

9


Izvor: http://www.windows.ucar.edu

Suneva energija


Dnevna putanja sunca


10/71

3.2.2010

10


Ukupna dnevna koliina energije u [J] koja se dobije ozraenjem

vodoravne plohe po jedinici povrine rauna se po izrazu:

s -satni kut sunca -zemljopisna irina promatranog mjesta; -deklinacija Sunca (kut izmenu spojnice sredita Zemlje sa sreditem

Sunca i ravnine Ekvatora)

n - redni broj dana u godini

E0sr

- solarna konstanta, iznosi 1367.7 W/m2

Satni kut Sunca s - vrijeme izraenopomou kuta (1h15 ).

(Npr. u 10 sati s=-30 )

Suneva energija

( )1215 = tS


Primjer:Dnevni iznosizraenja uLondonu

Slika iznad: Faktor mase zraka(AM) je mjera duljine puta kojusvjetlost proe kroz Zemljinuatmosferu, u smislu debljinejedne atmosfere.

Slika lijevo: Iznos globalnog zraenjapri razliitim vremenskim uvjetima (zaLondon).

Suneva energija


11/71

3.2.2010

11


Cilindrini Sunev dijagram


Izravno (direktno) zraenje neometano zraenje sunevih zrakadifuzno zraenje raspreno zraenje cijelog nebaodbijeno zraenje zraenje odbijeno od okolice koje pada nagledanu povrinu

Vrste sunevog zraenja

izravno + difuzno + odbijeno =ukupno ili globalno ozraenje


12/71

3.2.2010

12


reflektivnost (albedo) povrine

Albedo


Apsorbiranje dijela zraenja odatmosfere

1

2

Sunevospektralnozraenje(103Wm-2m-1)

Valna duljina (m)

0

H2O

H2O i CO2

Upijanje EM zraenja od plinova i estica uatmosferi:

- UV zrakeionosfera, ozonosfera- 430-750 nm ozon- 760-800 nm kisik- IR (3000 nm i vie) vodena para, CO2

do tla dopire praktiki samo kratkovalno zraenje


13/71

3.2.2010

13


Slabljenje zraenja na putu krozatmosferu

Da li slabljenjezraenja ovisi oduljini puta kroz

atmosferu?


Osunavanje i osvjetljenje

Osunavanje:-trajanje sijanja Sunca ili trajanje insolacije-izraava se vremenskim jedinicama

Stvarno osunavanje povrine Zemlje ovisi o:otvorenosti vidljivog horizontaduljini vidljivog dijela dana (astronomski mogue trajanje insolacije)oblanosti

Osvjetljenje (iluminacija):omjer svjetlosnog toka i plohe na kojusvjetlosni tok padajedinica luks [lx]

sunani dan 90 000 lx izravno,

15 000 lx raspreno

Sunce na obzoru 2 000 lx

puna mjeseina 0.2 lx

rasvjeta za itanje, min. 800 lx


14/71

3.2.2010

14


Izravno Sunevozraenje mjeri sepirheliometrom.

Mjerenje Suneva ozraenja,osunavanja i osvjetljenja

Difuzometar:zasjenjen detektor ne moeprimiti izravno ozraenje,stoga mjeri samo difuznozraenje

Heliograf:za mjerenje trajanjainsolacije

Luksmetar:mjeri osvjetljenje (ukupnoglobalno)

Piranometar:mjeri ukupnu (=izravnu +difuznu) energiju zraenja


Jaina sunevog zraenje koje dolazi do povrine zemlje razlikuje se ovisno ozemljopisnom poloaju, klimatskim uvjetima, dobu godine, dana itd. Snagusuneva zraenja na karti svijeta prikazuje slika nie.

Karta sunevog zraenja za Zemlju


15/71

3.2.2010

15


Karta sunevog zraenja za Hrvatsku

Karta ukupnogSunevogzraenja

U Hrvatskoj,prosjena vrijednostdnevne insolacije nahorizontalnu plohu

je 3-4,5 kWh/m2

Jako dobar pokazatelj gdje seuporaba energije suncaisplati su karte ozraenosti,koje pokazuju kolika jeozraenost neke povrine naZemlji.



16/71

3.2.2010

16


Enegija Sunca se danas iskoritva

PASIVNO u graevinama pomou arhitektonskih

mjera u svrhu grijanja i osvjetljavanjaprostora

DIREKTNO ( AKTIVNO)- sunevih kolektora za

zagrijavanje PTV-a

grijanje prostora (i hlaenje)

- fotonaponskih elija zaProizvodnjnu elektine energije

Koritenje energije Sunca


Aktivno solarno grijanje

Obuhvaa zagrijavanje vode (i zraka) pomou solarnih kolektora.

Primjena: grijanje vode u domainstvima

grijanje bazena i kupatila,

grijanje procesne vode,

dogrijavanje za kondicioniranje zraka

Indikatori potencijalno isplativih primjena solarnog zagrijavanja vode:

1. Potreba za toplom vodom konst. kroz tjedan i godinu (ili vie ljeti).

2. Visoka cijena ostale energije (el. energija, plin, itd.).

3. Dovoljno povrine za postavljanje kolektora

4. Sunanija klima pomae, ali nije nunost solarno grijanje mogue i

u hladnijoj klimi.

Potencijalne lokacije: kue za stanovanje, kole, bolnice, restorani,zatvori, praonice, ostalo.


17/71

3.2.2010

17


Osnovni dijelovi solarnih sustava su: kolektor spremnik tople vode s izmjenjivaem topline solarna stanica s crpkom i regulacijom razvod s odgovarajuim radnim medijem.

Zagrijavanje vode pomou solarnih kolektora


Solarni toplinski kolektori se svrstavaju u tri osnovne

skupine:

1. Ploasti kolektori bez izolacije (tzv. Bazenski)

2. Ploasti izolirani kolektori

3. Kolektori s vakuumiranim cijevima

Vrste solarnih toplinskih kolektora


18/71

3.2.2010

18


Vrste ploastih solarnih kolektora

CPC ploasti kolektor


Sastoje se od tanke (0.3-0.5 mm) metalne apsorberske ploe prosjenih dimenzija(0.8-1) (1.9-2) m na koju su privrene bakrene cijevi kroz koje tee radni medij.

Standardni ploasti kolektori

Ploa s cijevima je smjetena u izolirano (mineralna vuna, stiropor) kuite(metalno ili plastino) i pokrivena specijalnim staklom visoke propusnosti (90%) usamo jednom smjeru.


19/71

3.2.2010

19


Ploasti toplinski kolektori koriste i direktnoi difuzno sunevo zraenje i ne zahtijevajupraenje putanje sunca, odravanje jeminimalno, relativno su jeftini te mehanikijednostavni.

Sunevo zraenje ulazi u kolektor krozprozirno staklo i dolazi do apsorbera.Tu se apsorbirano zraenje pretvara utoplinsku energiju. Dobra toplinskavodljivost je potrebna za prijenosprikupljene topline iz apsorberske ploe nacijevi gdje se toplina konano prenosi na

tekuinu.Obino se voda/ glikol smjesa santikorozivnim aditivom koristi kao radnosredstvo. Ona takoer titi kolektor odsmrzavanja.

Princip rada

Slika: Glavni gubici ploastogkolektora za vrijeme radaIzvor: Wagner & Co. (Hrsg.): So baue ich eineSolaranlage. Technik, Planung und Montage. Clbe:

Wagner & Co Solartechnik GmbH, 1995.


Ploasti kolektori


20/71

3.2.2010

20


Da bi se poboljala uinkovitost kolektora neke od glavnih gubitaka trebasmanjiti. Ovi gubici se mogu klasificirati na optike i toplinske. toplinski gubitci se brzo poveavaju s porastom radne temperature optiki gubitci su konstantni.

Optiki gubiciVisoko kvalitetni pokrov od nisko eljeznog solarnog stakla osiguravaprijenos 90% sunevog zraenja. Ako se anti-refleksni premaz upotrijebiprijenos se moe poveati na 93% do 96%.Obino se 1 - 2% zraenja apsorbira u ravnini stakla, a ostalo jeizgubljeno zbog refleksije. Presvlaka apsorbera moe postii koeficijentapsorpcije do 95%.

Gubici energije ploastog kolektora


Toplinski gubitci

Glavni toplinski gubitci na prednjem dijelu su uzrokovani konvekcijom. Kruenjezraka izmeu apsorberske ploe i pokrivnog stakla apsorbiranu toplinu prenosina pokrivno staklo. Nakon toplinskog voenja kroz poklopac dolazi dokonvektivnog gubitka zbog zraka koji struji oko kolektora.

Vrui apsorber takoer zrai infracrveno zraenje na pokrivnu plou, odakle setoplina prenosi na okoli. IC-zraenje selektivnog apsorbera moe dostii 5%.

Na poleini, toplinski gubici su vezani za izolaciju. Toplinska vodljivost ovisi okoritenom materijalu i moe se drati nisko koristei toplinsku izolacijuodgovarajue debljine. Za jednostruko ostakljeni ploasti kolektor s apsorberomsa selektivnim premazom samo oko 1/7 od ukupnih toplinskih gubitaka javlja sena stranjem dijelu.

Glavni gubici ploastog kolektora


21/71

3.2.2010

21


Prozirna pokrivna zatitaKako bi se osigurala visoka propusnost i dug vijek trajanja, koriste se temperiranastakla s malim sadrajem eljeza te presvuena antirefleksnim slojem. Kljunifaktor je osigurati visoku propusnost , stabilnost pri visokim temperaturama i malutoplinsku dilataciju. Ploa takoer treba biti male mase te jeftina.

Apsorberska ploaNajee se izrauje iz bakra, ali se koriste i aluminijske ploe zbog nieg troka.Za primjenu gdje je prisutna korozija, nehrajui elik se koristi.

Glavni dijelovi ploastog kolektora

Aluminijski apsorberprivren na bakrenucijev laserskimzavarivanjem.



Struktura

selektivnog

premaza na

apsorberskoj

ploi


22/71

3.2.2010

22


Povrina ispod lijeve krivulje do valneduljine 2,5 m predstavlja 99% toplinedozraene na povrinu Zemlje.Crno tijelo zagrijano na 100 C zraienergiju u spektru valnih duljina iznad2,5 m to je prikazano crnompovrinom desno.

Idealna apsorberska ploa mora imatisljedea svojstva:-Veliku sposobnost apsorbiranja zraenjavalnih duljina manjih od 2,5 m- vrlo malu emisiju zraenja za valneduljine iznad 2,5 m kako bi se sauvalaapsorbirana toplina.

Prema Kirchoffovom zakonu, zraenje povrine za odreene valne duljine je vee to je veaapsorpcija te valne duljine. No takoer zraenje odreene valne duljine je manje to jerefleksija te valne duljine vea. Za valne duljine manje od 2,5 m povrina ne smije reflektiratizraenje (treba apsorbirati zraenje), a za valne duljine iznad 2,5 m treba dobro reflektiratizraenje (mala emisija). Dakle premaz na apsorberskoj ploi se treba ponaati SELEKTIVNOprema zraenju razliitih valnih duljina.



IzolacijaZbog mogue pojave visoke temperature, mineralna vuna ili kamena vuna seesto koristi kao izolacijski materijal kako bi smanjila toplinske gubitke nastranjoj strani apsorber. U nekim konfiguracijama dodatne poliuretanske ploekoriste se izmeu izolacije i stranje ploe kolektora.

KuiteKuite osigurava stabilnost i titi apsorber i izolaciju od utjecaja okolia.esto se sastoji od aluminija, elika, drva ili plastike.Dijelovi okvira mogu biti zalemljeni, prikovani ili zaljepljeni. Neki okviri suformiranis utorima tako da veza nije potrebna izmeu strana i stranje panelploe.


Kolektor sdvostrukimstaklom


23/71

3.2.2010

23


Standardni ploasti kolektori koriste se do postizanja temperature PTVod 80 C.Za podruje srednjih temperatura 80 C do 150 C, osnovni ploastikolektori se moraju poboljati da bi bili ekonomski isplativi.Za primjenu u temperaturnom podruju od 80 do 120 C, postoje brojnemogunosti za poboljanje kolektora. Da bi se to postiglo, potrebno jesmanjiti gubitke topline uglavnom na prednjoj strani kolektora, ali bezrtvovanja previe optikih performansi u isto vrijeme.

Poboljanja ukljuuju: nepropusno zatvorene kolektore sa inertnim plinom; dvostruko pokrivene kolektore; vakuumske ploaste kolektore i kombinacije navedenih.

Trenutni stupanj razvoja


Stupanj efikasnosti kolektora


24/71

3.2.2010

24


Izvor: Streicher 2007

Stupanj korisnosti jednostruko

ostakljenog ploastog kolektora

= 0.82


Stupanj efikasnosti

jednostruko, dvostruko i

trostruko ostakljenog AR

kolektora u odnosu na

klasini ploasti kolektor s

obinim solarnim staklomIzvor: Rommel, Matthias: MediumTemperature Collectors for Solar Process

Heat up to 250 C. Estec

2005

Stupanj efikasnosti kolektora

AR -anti-refleksno staklo

Prikazani rezultati su provjereni eksperimentima od Fraunhofer ISE.Dvostruko ostakljeni kolektori s inertnim plinom (SCHUCO), kao i vakuumskiploasti kolektori (Thermosolar) su ve dostupni na tritu.


25/71

3.2.2010

25


Openito, za sve aplikacije koje trebaju toplinu do 120 C, poboljani ploastikolektori imaju ekonomske prednosti u odnosu na koncentrirajue solarnesustave. To je osobito sluaj za podruja s visokim postotkom difuznog zraenja.Pogodno procesi su:

Procesna temperatura [ C]Suenje 30 - 90Pranje 40 - 80Kuhanje 95 - 105Toplinsko tretiranje 40 60

Budui da se osnovna konstrukcija za izgradnju standardnih kolektora esto moekoristiti za poboljane ploaste kolektore, mogu se postii razumne cijene. Ovo ih

takoer ini predodreenim za solarne klima ureaje i za solarno hlaenje.Jednostupanjski apsorpcijski rashladni uinak (optimalna temperatura oko 100C), kao i adsorpcijski rashladni agregati mogu biti opremljeni poboljanim

ploastim kolektorima [1]. Meutim, postizive temperature su preniske za njihovuupotrebu u dvostupanjskim rashladnim ureajima.

[1] Henning, Hans-Martin: Solar-assisted Air-conditioning in Buildings A Handbook for Planners.Springer Verlag Wien New York, 2005

Podruje primjene


Postoji nekoliko vrsta vakumskih cijevnih solarnih kolektora.Napopularniji su sa Sydney cijevima (dvostrukim staklenim

cijevima" ili "termosica cijevi") .

Razliite vrste cijevnih vakumskih kolektora imaju sline tehnikekarakteristike: kolektor se sastoji od niza paralelnih staklenih cijevi vakuum (


26/71

3.2.2010

26


Svaka vakumska cijev sastoji se od dvije staklene cijevi izraene od vrlo jakogborosilikatnog stakla.

Vanjska cijev je prozirna te doputa da zrake svjetlosti prou s minimalnomrefleksijom.

Unutarnja cijev je obloena s posebnim selektivnim premazom (Al-N/Al) ija jeznaajka odlina apsorpcija Sunevog zraenja i minimalna refleksija.

Na vrhu se dvije cijevi spajaju, a zrak koji se nalazi u prostoru izmeu dva slojastakla se ispumpa dok se cijevi izlau visokoj temperaturi.

Na primjeru termosice zna se da je vakuum odlian izolator. To je vano jerupijeno zraenje od sunca vakumska cijev pretvara u toplinu, koju ne elimoizgubiti! Izolacijska svojstva vakuuma su tako dobra da unutranjost cijevi moebiti 150 C, dok je vanjska cijev hladna na dodir.

Vakuumski kolektori


Reaktivni premaz je jo jedan zajedniki dio evakuiranih cijevi. On se koristi zaodravanje vakuuma iznutra. Tijekom proizvodnje veine evakuiranih cijevireaktivni materijal se izloi visokim temperaturama. To uzrokuje da se dnoevakuirane cijevi presvue slojem istog barija. Ovaj sloj barija eliminira CO, CO2,N2, O2, H2O i H2 iz vakuumske cijevi tijekom skladitenja i koritenja.

Sloj barija takoer prua jasan vizualni pokazatelj stanja vakuuma. Sloj barijasrebrne boje e postati bijel, ako doe do gubitka vakuuma. To omoguava lakuprovjeru ispravnosti cijevi (vidi sliku).

Vakuumski kolektori


27/71

3.2.2010

27


Vakumski cijevni kolektori mogu se svrstati u dvije glavne skupine: s izravnim protokom u cijevima: solarni fluid cirkulira kroz cijevi apsorbera s grijaim cijevima: apsorbirana toplina se prenosi pomou principa rada

grijae cijevi bez izravnog kontakta sa solarnom tekuinom.

Vakuumski kolektori


Vakuumski kolektori

Kolektor sU - cijevima

Sistemcijev u cijevi

Kolektors grijaim cijevima

s izravnimprotokomu cijevima


28/71

3.2.2010

28


Vakuumski kolektori

Novi tip vakuumske cijevi je Lenz cijev. Cijev za ulaz fluida je bakrena a izlaz odstakla. Osim rotacijske simetrije, druge veze izmeu stakla i metala nisu potrebneza odravanje vakuuma. Absorber je spojen na izlaznu cijev. Grafitni sloj izmeuapsorber i izlazne cijevi poboljava prijenos topline.


Najee koriten je Sydney cijevni kolektor. Sastoji se od dvije staklene cijevispojene zajedno, a izmeu njih je vakuum. Vanjski dio unutarnje cijevi je obinopresvuen selektivnim apsorberom (Al-N/Al). Unutar unutarnje cijevi toplina seodvodi bakrenim u-cijevima, koje su spojene s cilindrinim (aluminijskim) limom kojina njih prenosi toplinu.

Vakuumski kolektori


29/71

3.2.2010

29


Vakuumski kolektori

Prednost u odnosu na ploasteje da postie bolju efikasnost:- u zimskim mjesecima, a u ljetnim omoguuje postizanje veih temperatura- u sluajevima kad kolektor moramo montirati na mjestima koja nisu idealnau odnosu na poloaj Sunca.

Glavni nedostatakje znatno via cijena od ploastih koja ne prati poveanjeefikasnosti te gubitak vakuuma tijekom nekoliko godina koritenja, a time ipad efikasnosti.

= 0.82 2.19 (Tm Ta)/G

Tm = srednja temp. Kolektora(Tizlaz+Tulaz)/2 [ C]

Ta = Temp. okolnog zraka [ C]G = Solarno zraenje [W/m2]

Primjer karakteristika

ploastog i cijevnogvakumskog kolektora


The Pentagon evacuated heat pipe solar

system is the largest solar thermal system

of its type in North America with a rated

peak thermal output of 75.6 kW

Primjeri primjene


30/71

3.2.2010

30


Neostakljeni kolektori - bazenski

Napravljeni su od UV otpornegume ili plastike

Zbog velikih toplinskih gubitaka su prikladni samo za niskotemperaturneaplikacije (24 -32) C poput plivakih bazena.

Karakteristike su im niska efikasnost i propadnje materijala uslijed direktneizloenosti vremenskim uvjetima i UV zraenju

Odlikuju ih niska cijena i jednostavnost ugradnje


Konstrukcijski oblici bazenskih kolektora


31/71

3.2.2010

31


Bazeni Zatvoreni -1 m kolektoraodgovara 0.8 m pri 28 C (70%) Vanjski -1 m kolektora odgovara0.95 m pri 28 C (70%)

Neostakljeni kolektori - bazenski


Efikasnost kolektora


32/71

3.2.2010

32


Pasivni i aktivni:

Izraz pasivni i aktivni solarni toplinski sustav se odnosi na injenicu dali se cirkuliranje radnog medija odvija prisilno zbog ugraene pumpe iliprirodno uslijed termodinamikih zakona (bez pumpe - termosifonski).

Izvedbe solarnih toplinskih sustava


Sustavi s prirodnom cirkulacijom

Spojni cjevovodi trebaju biti izolirani da bi se izbjegli gubitci topline tenagnuti da bi se sprijeilo stvaranje zranih jastuka koji bi zaustavilicirkulaciju.

Kako je pokretaka sila cirkulacije mala razlika u gustoi radnogmedija vei promjeri cijevi se moraju koristiti kako bi gubitci trenja bilito manji.


33/71

3.2.2010

33


Sustav s prirodnom cirkulacijom


Sustav s prirodnom cirkulacijom


34/71

3.2.2010

34


Sustav s prisilnom cirkulacijom


Kod indirektnih sustava radni medij se nalazi u zatvorenom krugusolarnog kolektora. Topli radni medij crpkom se potiskuje uizmjenjiva topline gdje preko cijevi predaje toplinu potronoj vodi.Nakon toga ohlaeni radni medij se vraa u kolektor. Pri tomenema mijeanja potrone vode i radnog medija iz solarnogkolektora.

Indirektni sustav se obavezno primjenjuje kod klimatskih uvjetagdje se temperature sputaju ispod nule.

Indirektni solarni toplinski sustavi


35/71

3.2.2010

35


Indirektni solarni toplinski sustavi


Direktni solarni sustavi (otvorena petlja) su jednostavniji. Radnimedij je voda koja se zagrijava neposredno od suneve energije tekoristi za uporabu u kuanstvu.

Kontrolna jedinica prepoznaje kada je kolektor topao i spreman za

zagrijavanje vode. Tada se ukljuuje pumpa koja potiskuje hladnuvodu u kolektor gdje se zagrijava.

Zagrijana voda se sprema u klasini spremnik tople vode. U periodupoveane potronje tople vode ili kada je sunane energijenedovoljno , koristi se dodatni zagrija vode.

Sustav je osjetljiv na smrzavanje jer voda prolazi kroz vanjskikolektor.

Direktni solarni toplinski sustavi


36/71

3.2.2010

36


Direktni solarni toplinski sustavi

Sustav bezdodatnogzagrijaa vode


U spremniku su obino ugraena dva izmjenjivaa topline. Izmjenjiva toplinesolarnog kruga smjeten je u donjem dijelu spremnika, a izmjenjiva topline zaspajanje dodatnog izvora topline smjeten je u gornjem dijelu spremnika. Postojimogunost mijeanja vode u spremniku u stanju mirovanja, a kako se cirkulacijakroz sustav nosioca topline ne uspostavlja dok god je temperatura u spremnikuvia nego li je to temperatura u kolektoru, kolektori su neto loije iskoriteni negokod sustava s dva odvojena spremnika.

Kolektor

Regulator

CrpkaCrpka

Kotao nakonvencionalno gorivo

Spremnik potrone tople vode

Topla voda

Hladna voda

Sustavi s jednim spremnikom


37/71

3.2.2010

37


Za bolje iskoritavanje topline koriste se sustavi s dva spremnika PTV.

Varijanta 1Spremnici su spojeni u seriju. Samo prvi spremnik sadri izmjenjiva topline spojenna sustav Sunevih kolektora, a drugi spremnik ima izmjenjiva topline spojen nadodatni izvor topline (kotao ili dizalica topline) ili je neposredno u njega ugraenelektrini grija. Prvi spremnik je niskotemperaturni a drugi visokotemperaturni. Prvispremnik grije se Sunevom energijom, a voda zatim prolazi kroz drugi spremnikgdje se dogrijava na zahtijevanu temperaturu PTV uz pomo dodatnog izvoratopline.

Dodatni izvor topline

Visokotemperaturni

spremnik

Niskotemperaturnispremnik

Kolektor

Sustavi s dva spremnika

PTV

Hladna voda


Varijanta 2

Izmjenjiva topline spojen na sustav sunevih kolektora ugraen je u obaspremnika. Sunevom energijom mogu se grijati oba spremnika odvojeno. U sluajuda se prvi spremnik potpuno ugrije, automatska regulacija prebacuje rad u reimgrijanja dugog spremnika. Udio iskoritene suneve energije u odnosu na varijantu1 u ovakvim je sustavima vei.

Kolektor Spremnik 2

Spremnik 1

Dodatni izvortopline

Sustavi s dva spremnika

Hladna voda

PTV


38/71

3.2.2010

38


Spajanje kolektora


Spajanje kolektora


39/71

3.2.2010

39


Termografska mjerenja

- Kod velikog broja malih kolektora koji su spojeni u paralelni spoj dolazi doispada funkcije kolektora u sredini polja.- Povrina u kojoj protok zastaje, i koja je najtoplija, oznaena je tamnocrvenom

bojom.Serijsko spajanje kolektora je ogranieno zbog velikih otpora strujanju kojenastaje zbrajanjem pojedinanih duina cijevovoda u svakom kolektoru.

Spajanje kolektora


Naini ugradnje kolektora

na fasadu kue-montiran nastalku (slobodno)ugraen u kroviteugraen na krov

Tipini toplinski prinosipojedinih vrstakolektora te potrebaza toplinskomenergijom i PTVtijekom godine


40/71

3.2.2010

40


Sl. Ploasti kolektor montiran na stalku

Da si redovi kolektora meusobno ne rade sjenu,obavezno se treba pridravati minimalnih razmakakoji se izraunavaju:

a = c x cos ( - )

b = c x sin ( - ) / tan ( - )

d = (2x1.5) + c(n x [cos (-)] + (n-1) x sin [-] / tan ( - )

h = c2 - a2

n broj kolektora nagib podloge - minimalni kut sunca na horizontu

(21. prosinca za Zagreb je 20,7 ,a za Split 23 )

c duljina kolektora (iz katalogaproizvoaa)

Naini ugradnje kolektora


Naini ugradnje kolektora - primjeri


41/71

3.2.2010

41


Naini ugradnje kolektora - primjeri


Solarni sustavi za grijanje potronetople vode

Ova se solarna postrojenja imaju sljedeekarakteristike: u potpunosti pokrivaju potrebu za

energijom za grijanje potrone tople vode

ljeti, ponuda solarne energije usklaena je s

energijom potrebnom za grijanje PTV mogu se koristiti svi tipovi kolektora u sluaju loeg vremena opskrba toplom

vodom osigurana je zahvaljujui solarnomspremniku i konvencionalnom dodatnomgrijanju preko kotla za grijanje ilielektrinog grijaa.

Sl. Shematski prikaz solarnog postrojenja za grijanje

potrone tople vode


42/71

3.2.2010

42


Solarni sustavi za grijanje PTV i kaopotpora sustavu grijanja

Postrojenja imaju sljedee karakteristike: uz dobro dimenzioniranje postrojenje

moe pokriti do 30% ukupne godinjepotrebe za energijom za grijanjepotrone tople vode i grijanje objekta,

u ovoj izvedbi esto se koristi podnogrijanje

s fasadnim je kolektorima mogua boljaprilagodba potrebama za energijom,

mogu se prikljuiti razliiti ureaji za

proizvodnju topline, kao npr. kotlovi naloivo ulje i plinski kotlovi, dizalicetopline ili kotao na kruta goriva.

Sl. Shematski prikaz solarnog postrojenja za grijanje

potrone tople vode i kao potpora sustavu grijanja


Dimenzioniranje solarnog sustava

Uvod

Kako bi solarna postrojenja mogla efikasno raditi, morala bi se s obziromna njihove osobitosti paljivo planirati i dimenzionirati.Kod takozvanog malog postrojenja s povrinom kolektora do 30 m2 uobiteljskoj kui ili kui s vie stanova u prvom planu nalazi se ostvarenje

visokog stupnja pokrivanja solarnih energetskih potreba.Cilj smislenog dimenzioniranja je 100 %-tno pokrivanje energetskihpotreba za potronom toplom vodom u ljetnim mjesecima (od svibnja dokolovoza), odnosno 50 60 % godinjeg prosjeka.

Podno grijanje Kolektori se openito dimenzioniraju da pokriju 30 to 60% potreba zagrijanjem. 1 m kolektora odgovara 5 m grijane podne povrine.


43/71

3.2.2010

43


Stupanj dobivene energije od sunca opisuje se sljedeim parametrima:

-solarni udio (solar fraction - SF)-predstavlja odnos dobivene topline u solarnom kolektoru i ukupno potrebne toplineza grijanje tople vode:

SF = Qs/(Qs+Qaux) x 100 (%), gdje je

Qs = dobivena toplina od sunca (kWh/god)Qaux = dodatna potrebna toplina (kWh/god)

-uinkovitost sustava (system efficiency - SE)-to predstavlja odnos dobivene topline od sunca i ukupnog sunevog ozraenja

na kolektorskoj povrini:SE = Qs/(EGA) x 100 (%), gdje jeEG = ukupna godinja ozraenost (kWh/god)A = kolektorska povrina (m2)



Uinkovitost sustava ovisi o solarnom udjelu. Ako je solarni udio povean veimbrojem kolektora, uinkovitost sustava se smanjuje, i svaki naredni KWh koji seproizvede je sve skuplji. Meuodnos ovih dviju vrijednosti moe se vidjeti naslici nie.

Slika: Solarni udio i uinkovitost sustava



44/71

3.2.2010

44


Znaajan utjecaj na dimenzioniranje povrine kolektora i volumena spremnikaimaju: poloaj i zraenje potronja tople vode kut nagiba i usmjerenost kolektora izljevno mjesto zadane i maksimalne vrijednosti za toplu vodu eljeni stupanj solarne pokrivenosti

te kod sustava koji se koriste kao potpora grijanju: potreba zgrade za grijanjem temperatura sustava za grijanje

Orijentacijsko dimenzioniranje uvelike nam mogu olakati orijentacijskevrijednosti koje pomau u prethodnom dimenzioniranju, tj. izbjegavanjupredimenzioniranja.Za toan izraun sustava na raspolaganju su kompjutorski programi koji sobzirom na podruje vaenja i unesene vrijednosti daju tone rezultate.

DIMENZIONIRANJE POSTROJENJA


-Radi izbjegavanja nepotrebnog termikog optereenja sustava i boljeiskoristivosti postrojenja trebalo bi se prikladnim dimenzioniranjem ukoliko jemogue izbjei mirovanje kolektorskog polja.

-Za sustave koji se koriste kao potpora grijanju preporua se unato niemgodinjem prinosu od cca. 30 % u odnosu na kolektore jednake povrine ioptimalnog nagiba primjena fasadnih kolektora. Solarni prinos svjesno se

prebacuje u prijelazne mjesece u proljeu i jeseni. Nii uinak tijekom ljetnihmjeseci sprjeava pregrijavanje sustava uslijed manje potronje topline.

-Prekomjerna toplina izmeu ostalog moe se ljeti koristiti za grijanje vode ubazenima.

-Veliine volumena spremnika, ukoliko je odnos volumena spremnika i povrinekolektora iznad 90 l/m2, tek neznatno poveavaju stupanj solarne pokrivenosti.

- Sustavi grijanja za niske temperature osobito su prikladni za kombiniranapostrojenja koji se koriste kao potpora grijanju i za grijanje potrone vode.

-Temperatura za grijanje u povratnom vodu trebala bi se dovesti u spremnik sa toniim vrijednostima.

Upute za poveanje stupnja solarnepokrivenosti


45/71

3.2.2010

45


Od ukupne godinje potronje toplinske energije u kontinentalnom dijeluRH u prosjenom kuanstvu:- 20% na pripremu potrone tople vode- 73% na grijanje- 7% na kuhanje

Potrebe prosjenog graanina dnevno:-200-300 l pitke vode od ega: 40-70 l tople vode

Priprema potrone tople vode


Postrojenja za grijanje potrone vode

Za orijentacijsko dimenzioniranje solarno-termikogpostrojenja za grijanje potrone vode mogu seprimijeniti sljedea orijentacijska pravila:

Prethodno vai pod uvjetom:- manjih postrojenja maksimalne povrine kolektora do 15 m2

- primjene u podruju obiteljske kue ili kue s dva stana- maksimalnog odstupanja povrine kolektora 10 15 juno- optimalnog kuta nagiba kolektora 40 45-prosjene dnevne potronje vode do 50 litara pri 45 C po osobi (odgovara cca. 35litara pri 60 C)


46/71

3.2.2010

46


Preporuene veliine za potronju tople vode:

Odreivanje veliine spremnikaDimenzije spremnika za potronutoplu vodu u solarnom postrojenju

obino su 1,5 do 2 puta vei odpotronje. Time se moe pokritipotronja tijekom dan ili dvaloijeg vremena i poveati solarniprinos.

Za perilice za rublje s prikljukom za toplu vodu potrebno je predvidjeti dodatnih cca. 50 litara pri 45 C.

Postrojenja za grijanje potrone vode


Izrauju se od nehrajueg elika kojije u nekim izvedbama s unutranjestrane zatien slojem emajla, plastikeili premaza.

Radi smanjenja toplinskihgubitaka spremnici seizoliraju slojem mineralnevune ili spuve debljine 5-12 cm.

Dvije su osnovne izvedbe spremnika:jednostavan - samo za PTVkombiniran za grijanje i PTV

Spremnik tople vode


47/71

3.2.2010

47


Odreivanje povrine kolektora

Bitno za utvrivanje povrine kolektora je usklaivanje s veliinom spremnika!Kod premalih odnosa povrine kolektora prema veliini spremnika, spremnik nijepotpuno zagrijan dok se kod prevelikih povrina poveava stupanj solarnepokrivenosti, ali esto dolazi do zastoja rada kolektora i time do nepotrebnogvisokog termikog optereenja sustava.Kao razumna veliina pokazalo se da na volumen spremnika od 100 litara dolazipovrina kolektora od 1,25 1,65 m2. Ovaj izraun vrijedi uz uvjet optimalnognagiba kolektora za grijanje potrone vode od 30 -50 i ukoliko je kolektorusmjeren prema jugu.

Ovisno o orijentaciji i nagibu kolektorskog

polja povrina kolektora treba se poveatiza sljedee dodatne veliine:


Kod izrauna potrebne povrine te kod dijagrama koji prikazujuuinkovitost kolektora najee se daju podaci u odnosu napovrinu ostakljenog poklopca kroz koju prolazi Sunevo zraenje.

Odreivanje povrine kolektora


48/71


49/71

3.2.2010

49


Prethodno dimenzioniranje

Godinja potronja energije u zgradi nalazi se u podacima o potronji energije.Ukoliko podataka nema, potronju energije u zgradi je potrebno izraunati u skladu svaeim propisima. Dijagram za pojednostavljeno ustanovljivanje godinje potronjeenergije po uzoru na VDI 2067 je dan nie.

F = grijana iskoristiva povrina,Qa = god. potronja energije,A =specifini uinak grijanja)


Pri postizanju stupnja pokrivenosti izmeu 15 i 30 % povrina kolektora je:

Ovisno o orijentaciji i nagibukolektorskog polja utvrena povrinakolektora mora se poveatisljedeim dodatnim veliinama:



50/71

3.2.2010

50



Prikaz optimalnihkuteva premahorizontali


Rjeenje:Prema dijagramu kod 125 m2 grijane povrine pri specifinom uinku grijanja od 45W/m2 proizlazi priblina godinja potronja energije za grijanje i toplu vodu od cca.16 MWh/a.Povrina aperture kolektora = 0,6..0,9 m2/(MWh/a) x 16 MWh/a =9,614,4 m2

Zbog neoptimalnog nagiba krova povrina kolektora trebala bi se sukladno tablicipoveati za 10 %.Preporuena povrina kolektora tada iznosi 10,615,8 m2.

To daje kolektorsko polje od 4 6 kolektora (ovisno o povrini jednog kolektora)

PrimjerZadano je:-zgrada sa 125 m2 grijane povrine pri specifinom uinu grijanja od 45 W/m2

- nagib krova 40 s povrinom krova usmjerenom prema juguTrai se- veliina povrine kolektora- veliina spremnika



51/71

3.2.2010

51


Dimenzioniranjeekspanzijske posude potrebno je izvesti za sadraj tekuinecjelokupnom postrojenju za grijanje.Za razliku od postrojenja za grijanje ekspanzijska posuda za solarna postrojenjamora pored irenja volumena i tlaka nositelja topline podnijeti i ukupni sadrajtekuine kolektorskog polja te dio sadraja cjevovoda u parnom podruju.

VA = VWT + VR +VK + VPG

VA Volumen punjenja postrojenjaVK volumen kolektorskog poljaVPG volumen pumpne staniceVWT izmjenjiva toplineVR cjevovodi

ekspanzijska posudatekuinapumpna stanicacjevovod



Radni medijje tvar koja struji kroz sustav, tj. cijevi razvoda solarnog kruga odkolektora do spremnika u kojemu dolazi do izmjene topline s potronom toplomvodom ili ogrjevnim medijem sustava grijanja.Kao solarni medij najee slui voda, odnosno njezina smjesa s glikolom ilidrugim sredstvima za sprjeavanje smrzavanja.

Slika: irenja volumena uslijed porasta temperature



52/71

3.2.2010

52


Tablica 4-6: Sadraj tekuine REHAU SOLECTkomponenti

Predtlak ekspanzijske posude

po = hStat / 10 bar / m + ppara

po - predtlak ekspanz. posude [bar]

hStat - statika visina postrojenja [m]ppara - parni tlak medija za prijenostopline pri 120 C (0,8 bar)



Potreban nazivni volumen ekspanzijske posude

VN,Min = (n VA + VK + 0,1 VR + VV) pE + 1 / pE po

n - koeficijent ekspanzije medija za prijenos toplineVV - pri VA < 200 l vrijedi: VV = 3 l

pE - Granini tlak postrojenja (tlak dimenzioniranja )

Iz raspoloivih standardnih veliina odabrati po veliini najbliu ekspanzijskuposudu (npr. standardne veliine nekog proizvoaa su 18 l 24 l 35 l 50 l).

Pritisak punjenja postrojenja

pa,Min = [VN (po + 1) / VN - VV] 1

VN odabrani volumen ekspanzijske posude



53/71

3.2.2010

53


Primjer izraunavanja:Zadane veliine:- Solarno postrojenje s kombiniranim spremnikom 750/180,- 4 ploasta kolektora- pumpna stanica- 20 m ukupne duine cjevovoda Cu 18 x 1- statika visina postrojenja 10 m

Raunski postupak:VA = 13,8 l + 20 0,201 l + 4 1,5 l + 0,7 l = 24,52 litrepo = 10 m / 10 bar / m + 0,8 bar = 1,8 bar

VN,Min = (0,07 24,52 l + 6 l + 0,1 4,02 l + 3 l) 5,4 bar + 1 / 5,4 bar 1,8 bar

= 19,8 litaraOdabrano: ekspanzijska posuda 24 litre

pa,Min = 24 litre [1,8 bar + 1 / 24 litre 3 litre] -1pa,Min = 2,2 bar



Dimenzioniranje pumpne stanice i mree cjevovoda

U skladu s konfiguracijom postrojenja potrebno je izraunati pad tlaka pomoudijagrama ili raunski. Pri tome treba uzeti u obzir pojedine otpore u sljedeimsastavnim dijelovima postrojenja:

- Kolektor- Cjevovod ukljuujui pojedine lokalne otpore- Pumpna stanica- Izmjenjiva topline

Specifini volumen strujanja koji se odnosi na povrinu kolektorskog polja iznosiV = 40 l / m2h

Brzina strujanja u cijevi trebala bi se kretati izmeu 0,4 i 0,7 m/s.



54/71

3.2.2010

54


Slika : Pad tlaka u kolektorima

D - Gubitak tlaka po kolektoruV - Volumen strujanja

Pad tlaka u izmjenjivau topline

Pojedini proizvoai daju dijagrame pada tlakaza svoje komponente.

Ovdje je dan primjer tvrtke REHAU SOLECT.

Pad tlaka pumpne stanice

Dimenzioniranje pumpne stanice imree cjevovoda


Slika: Dijagram gubitka tlaka za bakrene cjevovode



55/71

3.2.2010

55


Standard EN 15316 je dio okvira zaizraun ukupne potronje energije u

zgradama. Dijagram okvira dan je naslici desno.

HRN EN 15316-4-3:2008 Sustavi grijanjau zgradama -- Metoda proraunaenergijskih zahtjeva i uinkovitosti sustava- Dio 4-3: Sustavi za proizvodnju topline,toplinski sustavi sunevog zraenja (EN15316-4-3:2007)

Proraun solarnih sustava za grijanjeprema EN 15316-4-3


Standard EN 15316-4-3 prikazuje metodu procjne energetskih svojstavasolarnih sustava za grijanje prostora i/ili zagrijavanje PTV.

Methoda se moe primijeniti za : Utvrivanje energetskih svojstava toplinskog solarnog sustava, Prosudbu usklaenosti s propisima u smislu energijskih ciljeva; Optimiziranje energetskih svojstava planiranog sustava; Procjenjivanje uinaka mjera utede energije na postojee

sustave.

Opseg standarda obuhvaa samo: ulazne parametre metodu prorauna Izlazne parametre



56/71

3.2.2010

56


Razmatraju se sljedei karakteristini solarni termalni sustavi:

PTV definirana s EN 12976 (tvorniki napravljeni) ili ENV 12977(prilagoeni izgraena);

Kombi-sustavi (za PTV i grijanje prostora) definirani u ENV 12.977 iliopisani u Direct Characterisation metodi razvijenoj u stavci 26 SolarniKombisustavi od IEA programa za Solarno grijanje i hlaenje

grijanje prostora definiranog u ENV 12977.



Utjecaj solarnog sustava o energetskoj uinkovitosti zgrade obuhvaa:

izlaz topline iz solarnih termalnih sustav u distribucijski sustav (zagrijanje prostora i / ili za PTV topla voda), ime se smanjujepotronja ostalih izvora topline (npr. konvencionalno generiranih);

uporabljive gubitke solarnog termalnog sustav koji se mogu koristiza grijanje prostora, ime se smanjuje potronja topline za grijanje;

elektrinu energiju isporuenu solarnom termalnom sustavu, imese poveava potronja elektrine energije;

smanjenje vremena rada konvencionalnog izvora grijanja. U nekimsluajevima, konvencionalni grija se moe iskljuiti za vrijeme ljeta,ime se smanjuju stand-by gubici topline i pomone elektrineenergije.



57/71

3.2.2010

57


Vaan korak u metodi je odreivanje toplinske potranje zgrade, jer supovezane potranja i proizvodnja toplinske energije

Energije potrebna za grijanje prostora: Toplinsko optereenje prostora (vidi EN ISO 13790 i Papir IP92); Toplinski gubici iz prostora za grijanje (vidi EN 15316-2-1, IP97); Toplinski gubici distribucijskog sustava za grijanje prostora

(vidi EN 15316-2-3; IP98).

Energija potrebna za zagrijavanje tople vode (PTV): Potrebna energija za PTV, ukljuujui i gubitke zraenjem(vidi EN 15316-3-1, IP99);

Toplinski gubici sustava distribucije tople vode (EN 15316-3-2; iP100).


Princip metode


Na temelju tih podataka, primjena EN 15316-4-3 osigurava sljedee izlaze:

Toplina koju isporuuje solarni sistem;

Potronja energije pomonih ureaja (pumpe, zatita od zamrzavanja, itd.)

Iskoristiva i iskoritena pomona energija;

Iskoristiva i iskoritena energija toplinskih gubitaka spremnika PTV.

Proraunsko razdoblje

Cilj prorauna je odreivanje godinje potrebe topline. Ovo se moe postii:

Koritenjem godinjih podataka za funkcioniranje sustava i raunanjempomou prosjene godinje vrijednosti, ili;

Podjelom godine na proraunska razdoblja (mjeseci ili razdoblja radadefinirana u EN ISO 13790), izraunom za svako razdoblje i zbrojemrezultata za cijelu godinu dana.



58/71

3.2.2010

58


Opis metodeDvije razliite metode mogu se koristiti za izraunavanje energetske uinkovitostitoplinskih solarnih sistema. To omoguava koritenje razliitih tipova ulaznihpodataka: Metoda A: Rabi sistemske podataka iz sustava testova, zadane vrijednosti su

dane u obliku EN 12976-2 (indikatori) ili sustava simulacije; Metoda B: Rabi podatake stvarnih komponenti (dobivenih ispitivanjem ili

uporabom zadanih vrijednosti)

Metoda A je ograniena samo na sustave za isporuku tople vode, koji sutestirani prema EN 12976-2. Za kombi-sisteme s kolektorima povrine manjeod 6 m2, koji su testirani prema EN 12976-2, metoda se takoer moe koristiti,ali grijanje prostora se tada ne razmatra u izvoenju izrauna.

Metoda B je fleksibilnija i moe se koristiti za vie razliitih sustava, na primjerza termike solarne sustave za grijanje prostora. Budui da je bazirana napodatcima komponenti, ova metoda je ire primjenjiva, ali manje tona.

Vie informacija na www.iee-cense.eu Informativni list P104



1. Klimatski podaci na lokaciji postavljanja solarnog sustava- zemljopisna irina- satne vrijednosti ozraenosti- satne temperature zraka okoline

2. Podaci o solarnom kolektoru

- optiki stupanj djelovanja- efektivni koeficijent prolaza topline- kut nagiba kolektora- povrina kolektora- ulazna temperatura u kolektor

3. Podaci za odreivanje potrebne topline- broj potroaa (osoba)- potronja tople vode po osobi i danu- temperatura hladne vode- temperatura tople vode

Dimenzioniranje solarnih sustava -potrebni podaci


59/71

3.2.2010

59


1. Procjeniti dnevne potrebe za toplom vodom

2. Odrediti raspoloivu solarnu snagu

3. Izraunati dimenzije solarnog sustava

4. Izraunati godinju utedu u energiji

5. Izraunati godinju utedu u novcu

6. Izraunati cijenu sustava

7. Izraunati omjer utede prema investiciji i jednostavni period povrata

Prilika se prua kod: velikih potreba za toplim vodom,

visoke cijene konvencionalng izvora energije,

stalnih potreba za toplom vodom,

kada postoji prostor za smjetaj kolektora

Procjena isplativosti toplinskog

solarnog sustava


EAR-tower Pritina, KosovoSolarna klimatizacija zgrade

Solarna energija za grijanje(zimi) i klimatizaciju te sanitarnutoplu vodu (ljeti), zamjenaza elektrini kompresorski

rashladni ureajPovrina kolektora: 227 mSpremnik: 4 mSnaga: 500 kWh/m*god.God. uteda: 10.000 /god.Obnova zgrade: 2002/2003 g.Povrina graevine: 2300 mKomentar: Ukupna rashladnasnaga 108 kW, ukupno godinjesmanjenje emisije CO2 52 t.


60/71

3.2.2010

60


Najvea banka u Portugalu CGD (Caixageral de Depositos) Lisabon

Povrina: 1.579 mVisoko-temperaturni HT kolektori-Volumen spremnika topline:

2 x 5,5 m- Rashladna snaga: 545 kW- Snaga za grijanje zraka (zimi) :max: 700 kW- Snaga predviena za pripremutople vode: max. 150 kW- U upotrebi od 2008.


EN ISO 9488Pojmovnik toplinskih solarnih ureaja i njihovih sastavnica (ISO/DIS 9488; 1995)

EN 12975-1Toplinski solarni ureaji i njihove sastavnice; Kolektori, dio 1: Opi zahtjevi

EN 12975-2Toplinski solarni ureaji i njihove sastavnice; Kolektori Dio 2: Ispitni postupak

ENV 1991-2-3Eurokod 1 - naela projektiranja nosivih konstrukcija i djelovanje na nosivekonstrukcije, dio 23: Djelovanje na nosive konstrukcije, optereenje snijegom

EN 12976-1Toplinski solarni ureaji i njihove sastavnice;Prefabricirani sustavi, dio 1: Opi zahtjevi

EN 12976-2Toplinski solarni ureaji i njihove sastavnice;Prefabricirani sustavi, dio 2: Ispitni postupak

120/31

PREGLED STANDARDA ZASOLARNI SUSTAV, OPENITO


61/71

3.2.2010

61


ISO 9459-2 Sustavi za potronu toplu vodu zagrijavani solarnim kolektorima.Odreivanje karakteristika i godinjih svojstava na osnovi mjerenja na otvorenom.

ISO 9459-5 Sustavi za potronu toplu vodu zagrijavani solarnim kolektorima.Odreivanje karakteristika i godinjih svojstava na osnovi ispitivanja kompletnogsustava i kompjuterske simulacije.

ISO/TR 10217Solarna energija - Sustavi grijanja vode - Vodi za izbor materijala u odnosu naunutarnju koroziju

12131

Kolektori i montaa kolektoraENV 1991-4-3Eurokod 1 - naela projektiranja nosivih konstrukcija i djelovanje na nosivekonstrukcije, dio 24: Djelovanje na nosive konstrukcije, optereenje vjetrom



Spremnik tople vodeSmjernica o tlanim ureajima 97/23/EGSmjernica Europskog parlamenta i savjeta od 29. svibnja 1997. godine zaizjednaavanje zakonskih propisa zemalja lanica o tlanim ureajima

EN 12897Vodovodne odredbe za neizravno zagrijavana, neprovjetrena (zatvorena)postrojenja spremnika tople vode

EN 806-1Tehniki propisi za instalacije pitke vode unutar graevina za pitku vodu za ljudskuuporabu, dio 1: Openito

ENV 12977-3Termiki solarni sustavi i njihovi elementi postrojenja izraena prema eljamakupaca ispitivanje uinka spremnika tople vode za solarne sustave

122/31



62/71

3.2.2010

62


EN 1717Zatita pitke vode od oneienja u instalacijama pitke vode i opi zahtjevi zasigurnosne naprave kod sprjeavanja oneienja pitke vode kroz povratnoprotjecanje.

EN 60335-2-21Sigurnost elektrinih ureaja za uporabu u kuanstvima i sline namjene;Dio 2: Posebni zahtjevi za grijae vode (spremnike tople vode i bojlere tople vode)(IEC 335-2-21: 1989 i dopune 1; 1990 i 2; 1990, preinaena)

123/31

Gromobranska zatitaENV 61024-1Gromobranska zatita konstrukcijskih sustava Dio 1: Opa temeljna naela(IEC 1024-1: 1990; preinaeno)

Ostale norme vezane zasolarne kolektore


EN 12975-2 Toplinski solarni ureaji i njihovesastavnice; Kolektori Dio 2: Ispitni postupak

Podruje primjene: mjerenje toplinskog uina kolektora s i

bez vjetra odreivanje koeficijenta promjene

upadnog kuta odreivanje toplinskog kapaciteta

odreivanje pada tlaka

Test kvalitete obuhvaa: tlanu probu otpornost na visoku temperaturu otpornost na dugotrajnu insolaciju otpornost na vanjski i unutarnji ok propusnost za obornine otpornost na smrzavanje otpornost na mehanika optereenja

(oborine) otpornost na udarce (tua, kamenje)

124/31


63/71

3.2.2010

63

Veleuilite u Slavonskom Brodu Izobrazba za energetsko certificiranje zgrada125/3

1

EN 12975-2 Toplinski solarni ureaji i njihovesastavnice; Kolektori Dio 2: Ispitni postupak


Odnose se na veliine sustava do 10 m2

I spremnika do 900 litara(trajanje ispitivanja 3 mjeseca)

otpornost na smrzavanje

zatita od pregrijavanja

tlana proba

prikladnost za pitku vodu

otprnost na vanjske utjecaje

zatitna i sigurnosna oprema

oznaivanje

126/31

EN 12976-2 - Toplinski solarni ureaji i njihove sastavnice;Prefabricirani sustavi, dio 2: Ispitni postupak


64/71

3.2.2010

64


kolektori i elementi sustava su oprema pod tlakom u odreenim sluajevima potpadaju pod tlanu opremu akumulacijski spremnici potpadaju pod direktivu za graevne

proizvode pumpe i regulacija potpadaju pod direktivu za niski napon i EM

kompatibilnost

Kolektor gdje je PS*V> 50 bar*lit oznauje se CE-oznakom premadirektivi za tlanu opremu (PED).Kolektor gdje je PS*V< 50 bar*lit ne oznauje se CE-oznakom.

(Najee je radni tlak kolektora do 10 bar, a volumeni se kreu od 1 do 2litre pa ne potpadaju pod PED.

Ekspanzione posude su npr. 2,5 bara i 12 do 50 litara, pa jednim dijelompotpadaju pod PED direktivu.

Spremnici tople vode mogu biti tlaka do 10 bara i volumena do 4000 litarapa najee potpadaju pod PED.

127/31

CE oznaavanje kolektora i sustava


Dijagram na osnovu kojeg se odluuje da li oprema potpada pod PED

128/31

CE oznaavanje kolektora i sustava


65/71

3.2.2010

65


Iako se sva poticajna i druga regulativa koja se odnosi na ugradnju iuporabu solarnih sustava poziva na EN, u mnogim sluajevima zahtjeviza certificiranjem opreme se razlikuju u pojedinim zemljama.

Iz tog razloga je Europska udruga proizvoaa solarne opreme (ESTIF)s CEN-om i Europskom komisijom donijela odluku o uvoenjuposebnog programa ispitivanja solarnih kolektora, sustava i drugeopreme koji e provoditi nezavisne i za to akreditirane institucije.

Oprema ispitana na taj nain nositi e oznaku Solar Keymark.

Procedura i oznaka Solar Keymark dobro su prihvaeni uzemljama lanicama EU.

CE oznaku stavlja proizvoa

Solar Keymark oznaku stavlja akreditirana institucija

Solar Keymark logo

129/31

Solar Keymark


PRIMJERI CERIFIKATA SOLAR KEYMARK

130/31


66/71

3.2.2010

66


Na snazi je Pravilnik o tlanoj opremi i pravilnik o graevnim proizvodimadoneseni na osnovi Zakona o tehnikim zahtjevima za proizvode i ocjenusukladnosti.Europske norme prihvaene su kao Hrvatske norme HRN ENNa taj nain stvoreni su preduvjeti za obavljanje mjerenja i certificiranjesolarne opreme.

131/31

Hrvatska zakonska regulativa



67/71

3.2.2010

67




68/71

3.2.2010

68




69/71

3.2.2010

69



C: collector area; ST: hot water storage; HWD: hot water demand / day with 60 C; TS: thermo siphon system; PS: pumpedsystem; PDS: pumped, drain back system

Table 7: Reference systems for domestic hot water systems for single family houses and the percentage of the total col lector area in oper ation(flat-plate and evacuated tube collectors)


70/71

3.2.2010

70


Sunevi toplinski sustavi u Hrvatskoj

Potencijali odlini

Primjena vrlo niska

Poticaji za koritenje najavljeni

Oekuje se nagli porast trita!!!

Trite dosad nerazvijeno (nerealno visoke mare i cijenesustava, uvoz uglavnom iz Austrije, Turske i Njemake)

Nedovoljno educiranih instalatera u Istri i Kvarneru

Sustave nerijetko postavljaju slovenski instalateri Nedostatak javne svijesti o prednostima solarnih sustava

Nepostojanje poticaja za ugradnju sustava


Koncept za izradu podzakonskih akata koji potiu proizvodnjutoplinske/rashladne energije iz obnovljivih izvora energije (2008.)

Naruitelj : Ministarstvo gospodarstva, rada i poduzetnitva Analiza toplinskih i rashladnih potreba do 2020. godine (MAED model) Izraen je bazni scenarij i dva scenarija s veim udjelom OIE - Top-down iBottomup pristup

Odreeni su granini trokovi za sunane kolektore na obali(topla zona) i kontinentu (hladna zona) Potrebno poticanje: 27,0%

Rezultati modeliranja :Sustavom poticanja proizvodnje toplinske i rashladne energije, premarezultatima modela, bi bilo obuhvaeno: do 2010. godine 16.350 obiteljskih kua do 2020. godine 320.000 obiteljskih kua(1/3 kua ili 1/5 kuanstava)

Izvor. Dr.sc. Branka Jelavi , Aktivnosti EIHP-a u koritenju Suneve energije, Meunarodnakonferencija TRANS-SOLAR Zagreb, 23. travnja 2009.


71/71

3.2.2010


Trokovi poticanja

Izvor. Dr.sc. Branka Jelavi , Aktivnosti EIHP-a u koritenju Suneve energije, Meunarodnakonferencija TRANS-SOLAR Zagreb, 23. travnja 2009.

Documents

Bosnjakovic - solarno grijanje