Modelování energetických systémů budov T*SOL Pro – navrhování solárních systémů

1

Modelování energetických systémů budovModelování energetických systémů budov

T*SOL Pro – navrhování solárních systémůT*SOL Pro – navrhování solárních systémů

2

• globální záření 1367 W/m2 (zemská atmosféra)• energie záření na zemský povrch 50-1000 W/m2

• množství dopadené energie ~ 1000 kWh/m2,rok (75% léto)

• využitelná energie 300-600 kWh/m2

• denní zisk ~ 8 kWh/m2 (jih, jasný den), 2-3 kWh/m2

dopadající energie – přímé a difúzní záření

jasná obloha 800 – 1000 W/m2

lehce zataženo

400 – 700 W/m2

zcela zataženo

50 – 300 W/m2

3

prvky zajišťující využití sluneční energie v době slunečního svitu► potřeba akumulace ( velikost ?)► potřeba rozdílu teplot pro sdílení tepla

nízká teplota v zásobníku, nízkoteplotní soustavy

solární systémy

1 solární kolektor

2 tepelný výměník

3 přívod studené vody

4 odběr teplé vody

5 oběhové čerpadlo

6 automatická regulace

7 expanzní nádoba

4

ideální je sledovat dráhu slunce (kolmo na sluneční paprsky)• léto 30° • přechodné období, zima (50-60°)• ± 30° od jihu ztráta cca 5-10%• ± 40° od jihu ztráta cca 10%-20%

sklon a orientace

5

tam, kde nebude stíněn a co nejblíže k akumulační nádrži• střechy, fasády, zahrady• integrace do konstrukce

umístění kolektoru

6

► vysoká účinnost přeměny záření na teplo, malé ztráty• ploché, trubicové, koncentrační• absorbéry bez zakrytí, selektivní vrstvy, vakuum, vzácné plyny

druhy kolektorů

7

► volby systému je velmi specifická• pro jaké účely, stupeň využití, dodatečné krytí tepla …. • co sledujeme – návratnost, energetický zisk (audit), osobní

přístup

druhy systémů

8

Solární příprava teplé vody

• teplota ohřáté vody 45-55°C• potřebná provozní teplota v okruhu 50-70°C

parametry

• spotřeba teplé vody ??? (20-80 l/os, den), letní pokles o 25%• 1-1,5 m2 plochy kolektoru, 70 -100 litrů zásobník• léto (80-100% krytí potřeby)

doporučené hodnoty pro návrh soustavy na osobu

• průměrné pokrytí potřeby 40-60%• letní pokrytí potřeby 70-100%

stupeň pokrytí (pro ekonomický návrh)

9

Solární příprava teplé vody

• kolektory, potrubí, zásobník …• 5-15%

ztráty při ohřevu

• RD – duben a zářís 60% krytímzásobník - 1,5-2x objem denní potřeby teplé vody

• BD – červenec 40-50% krytízásobník - 1x denní potřeba teplé vody

návrhové parametry

10

SOFTWARE

F-ChartPolysun (polysun4 – česká verze) SHW-Win (freeware-NJ)T*Sol (online, demo)TRNSYSfiremní SW (Aquatherm 2008)

11

T*SOL Pro

• T*SOL Professional – program pro simulaci tepelných solárních zařízení v oblasti přípravy teplé vody, podpory vytápění a ohřevu bazénů

• umožňuje zjistit jaký vliv mají jednotlivé části zařízení na provozní chování solární soustavy

• výsledkem simulace jsou tabulky a grafy znázorňující parametry jednotlivých částí zařízení a celkové bilance energií

• obsahuje rozsáhlou databázi prvků pro sestavení různorodých solárních zařízení

• umožňuje ekonomické hodnocení provozu soustavy

POPIS

12

T*SOL Pro

• simulace zařízení v časově volitelných obdobích (minuta až rok)• zohlednění případného zastínění kolektorové plochy• výkladový asistent s optimalizací zařízení• databáze komponentů (kolektory, zásobníky, kotle…)• databáze klimatických údajů (hodinové intenzity záření)• porovnání více zařízení jednoho projektu pomocí paralelního zpracování

variant• předdefinované spotřební profily teplé vody a jejich možná úprava• bilance energií, emisí škodlivých látek a nákladů

CHARAKERISTIKA

13

T*SOL Pro

• samostatná nezávislá aplikace, jejíž výsledky je možno převzít do výpočtové části programu

• pomocný modul k dimenzování zařízení, neznáme-li :– plochu kolektorového pole

– velikost zásobníku

• během podrobného zadávání soustavy lze kdykoli modul použít a nezávisle na zadání vyhodnotit navrhovaný solární systém

• omezený počet předdefinovaných solárních sestav• zkrácená simulace po hodinovém kroku• výstupem je porovnání variant různých objemů zásobníků a počtu

kolektorů v závislosti na stupni pokrytí potřeby energie solárním systémem

DESIGN ASSISTENT

14

• Na případové studii spotřeby teplé vody při běžném provozu v rodinném domě proveďte návrh solárního zařízení pro zadané okrajové podmínky. V první variantě vyhodnoťte optimální návrh plochy kolektorů a velikosti zásobníku vzhledem k nabízeným možnostem programu podle stupně účinnosti soustavy.

VSTUPNÍ PARAMETRY

• KLIMATICKÁ OBLAST : PRAHA• VYUŽITÍ SOLÁRNÍ ENERGIE : OHŘEV TEPLÉ VODY• SYSTÉM : TEPELNÝ ZÁSOBNÍK S NEPŘÍMÝM

NABÍJENÍM, PŘÍMÝM VYBÍJENÍM A EXTERNÍM DOHŘEVEM PLYNOVÝM KOTLEM PŘES VNITŘNÍ TEPELNÝ VÝMĚNÍK

• SPOTŘEBA TEPLÉ VODY : 4 OSOBY (40-60 l/os,den)

TEPLOTA 55°C• KOLEKTORY : STANDARDNÍ PLOCHÉ KOLEKTORY• ORIENTACE A SKLON : JIH, 45°• DÉLKA POTRUBÍ UVNITŘ/VNĚ : 16m/2m• STUPEŇ VYUŽITÍ OHŘEVU : 50%• EXTERNÍ ZDROJ : PLYNOVÝ KOTEL 10 kW

T*SOL Pro

200,0 Liter/Day55 °C

6 x Standard Flat-Plate CollectorTotal Gross Surface Area: 6,00m2Azimuth: 0°Incl:45°

DHW Tank - 600

11 kW

15

výsledky simulace – varianta 1

T*SOL Pro



DHW Tank - 600

11 kW

Results of Annual Simulation

Collector Surface Area Irradiation: 6,90 MWh 1 149,26 kWh/m² Energy Produced by Collectors: 2,71 MWh 452,29 kWh/m² Energy Produced by Collector Loop: 2,24 MWh 373,33 kWh/m²

DHW Heating Energy Supply: 3,82 MWh Solar Contribution to DHW: 2,24 MWh Energy from Auxiliary Heating: 2,24 MWh

Natural Gas Savings: 241,8 m³ CO2 Emissions Avoided: 548,56 kg

DHW Solar Fraction: 49,9 %

System Efficiency: 32,5 %

16


80 % krytí potřeby

T*SOL Pro



DHW Tank - 600

11 kW


Collector Surface Area Irradiation: 24,13 MWh 1 149,26 kWh/m² Energy Produced by Collectors: 5,3 MWh 252,43 kWh/m² Energy Produced by Collector Loop: 4,24 MWh 201,90 kWh/m²





17


orientace Z, 10°

T*SOL Pro



DHW Tank - 600

11 kW


Collector Surface Area Irradiation: 6,00 MWh 999,20 kWh/m² Energy Produced by Collectors: 2,11 MWh 350,96 kWh/m² Energy Produced by Collector Loop: 1,7 MWh 283,79 kWh/m²





Documents

Modelování energetických systémů budov T*SOL Pro – navrhování solárních systémů