Συστήματα Ηλιοθερμίας Ημερίδα ΠΣΔΜ-Η 4 Ιουλίου 2014

Transcript

1 Συστήματα Ηλιοθερμίας Ημερίδα ΠΣΔΜ-Η 4 Ιουλίου 2014 Βασίλης Φούρλας Διπλ. Μηχ/γος Μηχ/κος ΕΜΠ Μέλος Διοικητικού Συμβουλίου ΕΝ.E.ΕΠΙ.Θ.Ε

2 Η αναγκαιότητα των Α.Π.Ε.. Δαπάνη Κατανάλωσης Πετρελαίου Θέρμανσης ανά έτος για μονοκατοικία 130 τμ Στοιχεία Eurostat σε Πανευρωπαϊκό Επίπεδο 2

3 Η αναγκαιότητα των Α.Π.Ε.. Μέση Κατανάλωση σε Μονοκατοικία 130τμ, ανά Έτος Συμβατική Εγκατάσταση Εγκατάσταση Με Ηλιοθερμία 3

4 Ο ήλιος Ηλιακή Ενέργεια Προσπίπτουν στη Γη W/m2 επιφάνειας Ευρωπαϊκός M.O. - Σε 3 ώρες η γη δέχεται από τον ήλιο τόση ενέργεια, όση είναι η παγκόσμια ημερήσια κατανάλωση σε ενέργεια κάθε μορφής. 4

5 Θερμικό ηλιακό σύστημα (Θ.Η.Σ.) Βασικά στοιχεία Θ.Η.Σ. Ηλιακοί Συλλέκτες Ηλιακός συλλέκτης. Ζεστό νερό Δεξαμενή Αποθήκευσης. Ηλιακό κύκλωμα Υποσύστημα μεταφοράς θερμικής ενέργειας. Υποσύστημα ελέγχου. Ηλιακός Σταθμός Λέβητας με Πίνακα Κρύονερό Δοχείο με δύο εναλλάκτες 5

6 Ηλιακοί Συλλέκτες Συνηθέστερες κατηγορίες ηλιακών συλλεκτών : Επίπεδοι συλλέκτες ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Μεσαίου κόστους Απορροφητής χαλκού-αλουμινίου με μαύρη ημιεπιλεκτική ή επιλεκτική επιφάνεια ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Για Ζεστό Νερό Χρήσης Για θέρμανση χώρων και θέρμανση πισίνας 6

7 Συλλέκτες κενού ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ: Αρκετά υψηλό κόστος. Μικρές απώλειες θερμότητας λόγω μεταφοράς. Υψηλή θερμοκρασία λειτουργίας. Ιδανικοί για ψυχρά κλίματα. Εξαιρετικά ευαίσθητοι. Πολύπλοκη εγκατάσταση. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ: Ηλιακός Κλιματισμός. Βιομηχανικές εφαρμογές (αποστείρωση). Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Οικιακές εφαρμογές (υπό προϋποθέσεις λόγω υψηλής θερμοκρασίας το καλοκαίρι - έως 300 C) 7

8 Αποδοτικότητα συλλεκτών [%] Καμπύλες απόδοσης & εφαρμογές. Θέρμανση πισίνας Παραγωγή ΖΝΧ Θέρμανση χώρων Ειδικές διεργασίες / ηλιακή ψύξη Επίπεδοι συλλέκτες 60 Συλλέκτες κενού Διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ συλλεκτών και περιβάλλοντος [K] 8

9 Τρόποι εγκατάστασης συλλεκτών. Ενσωματωμένοι στην κεραμοσκεπή in roof Πάνω σε τοίχο Πρόσοψης facade Πάνω στην κεραμοσκεπή on roof Σε επίπεδη στέγη 9

10 Δοχείο αποθήκευσης θερμικής ενέργειας Βασικές κατηγορίες δοχείων αποθήκευσης Δοχεία αποθήκευσης μόνο για Ζ.Ν.Χ (Boiler) Δοχεία αποθήκευσης μόνο για θέρμανση χώρων (Buffer) Δοχεία αποθήκευσης για Ζ.Ν.Χ. & για θέρμανση χώρων (Combi) 10

11 Δοχεία αποθήκευσης μόνο για ΖΝΧ Έξοδος Ζεστού Νερού Χρήσης Εναλλάκτης Θέρμανσης (από Λέβητα) Εναλλάκτης Θέρμανσης (από Ηλιακά) Είσοδος Κρύου Νερού Τυπικό δοχείο με σερπαντίνες 11

12 Δοχεία αποθήκευσης μόνο για ΖΝΧ Υδραυλική Σύνδεση Boiler ΖΝΧ (διπλής Ενέργειας) Ηλιακοί Συλλέκτες dt Λέβητας Θερμαντήρας 2 ης Ενέργειας 12

13 Δοχεία αποθήκευσης θέρμανσης Με εσωτερική σερπαντίνα Με εξωτερική σερπαντίνα διαστρωμάτωσης Με εξωτερικό πλακοειδή εναλλάκτη. 13

14 Δοχεία αποθήκευσης θέρμανσης Ενδεικτική Συνδεσμολογία Εξωτερικός εναλλάκτης 14

15 Δοχεία αποθήκευσης για ΖΝΧ & θέρμανση Α). - Δοχείο αποθήκευσης tank in tank Β). - Δοχείο αποθήκευσης με σύστημα διέλευσης Ομοιόμορφης θερμοκρασίας Θερμοκρασιακής διαστρωμάτωσης

16 Δοχεία αποθήκευσης για ΖΝΧ & θέρμανσης Υδραυλική σύνδεση δοχείου αποθήκευσης tank in tank Ηλιακή Εγκατάσταση Λέβητας dt Boiler Συνδυασμένης Λειτουργίας dt 16

17 Δοχεία αποθήκευσης για ΖΝΧ & θέρμανσης Υδραυλική σύνδεση δοχείου αποθήκευσης ομοιόμορφης θερμοκρασίας σε σύστημα διέλευσης 17

18 Δοχεία αποθήκευσης για ΖΝΧ & Θ.Χ. Υδραυλική σύνδεση δοχείου αποθήκευσης Θερμοκρασιακής διαστρωμάτωσης σε σύστημα διέλευσης 18

19 Υποσύστημα μεταφοράς θερμικής ενέργειας. Υλικά δικτύου Σίδερο, χαλκός ή ανοξείδωτος σωλήνας (θερμοκρασία λειτουργίας έως 160 ). Υδραυλική εξισορρόπηση πεδίων με ροόμετρα TICHELMANN 19

20 Υποσύστημα μεταφοράς θερμικής ενέργειας. Απαέρωση Αυτόματο εξαεριστικό ποιότητας solar

21 Υποσύστημα μεταφοράς θερμικής ενέργειας. Απαέρωση Απαερωτής δικτύου

22 Υποσύστημα μεταφοράς θερμικής ενέργειας. Απαέρωση Συγκρότημα απαέρωσης

23 Υποσύστημα μεταφοράς θερμικής ενέργειας. Ηλιακός σταθμός Περιλαμβάνει: Βαλβίδες ασφαλείας Δοχείο διαστολής 23

24 Υποσύστημα ελέγχου Ηλιακός ελεγκτής ή διαφορικός θερμοστάτης Στις σύγχρονες εγκαταστάσεις, μέρη των προαναφερόμενων υποσυστημάτων είναι ενσωματωμένα σε μία συσκευή «πολλαπλών λειτουργιών» τον Ηλιακό Σταθμό. 24

25 Επιπλέον εφαρμογές της ηλιοθερμίας Θέρμανση νερού κολυμβητικών δεξαμενών Ηλιακός κλιματισμός. 25

26 Θέρμανση νερού κολυμβ. δεξαμενής. Υδραυλικό διάγραμμα για τη θέρμανση του νερού μιας κολυμβητικής δεξαμενής με τη χρήση ενός Θ.Η.Σ. 26

27 Ηλιακός κλιματισμός Χαρακτηριστικά Το ψυκτικό φορτίο συμπίπτει γενικά με τη διαθεσιμότητα της ηλιακής ενέργειας και συγκεκριμένα οι απαιτήσεις σε ψύξη ενός κτίριο συμπίπτουν με την υψηλή ηλιακή ακτινοβολία. Τα συστήματα Ηλιακής ψύξης έχουν το πλεονέκτημα ότι χρησιμοποιούν απολύτως αβλαβή ρευστά όπως το νερό, ή διαλύματα αλάτων για την λειτουργία τους. Είναι ενεργειακά αποδοτικά και περιβαλλοντικά φιλικά. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε ως αυτόνομα συστήματα, είτε σε συνδυασμό με συμβατικό κλιματισμό. 27

28 Μελέτη / διαστασιολόγηση Θ.Η.Σ. Ερωτήσεις για τον σχεδιασμό ενός ηλιοθερμικού συστήματος. - Υπάρχει αρκετός χώρος για τους συλλέκτες και το δοχείο; - Μπορούν οι συλλέκτες να προσανατολιστούν σωστά; - Υπάρχει πιθανότητα σκίασης των συλλεκτών; - Είναι δυνατόν να ενσωματωθούν περαιτέρω καταναλώσεις (π.χ. πισίνα, πλυντήριο, κλπ); - Ποιες είναι ακριβώς οι απαιτήσεις θέρμανσης και ποια η επιφάνεια του χώρου; - Τι θερμοκρασίες χρειάζεται το σύστημα θέρμανσης; - Πόσοι είναι οι κάτοικοι και πότε χρειάζονται το ζ.ν.χ.; Το πρωί, το απόγευμα, ή ολόκληρη την ημέρα; - Τι ζητά ο πελάτης από το ηλιοθερμικό του σύστημα; Υψηλή κάλυψη των αναγκών ή υψηλή αποδοτικότητα;

29 Μελέτη / διαστασιολόγηση Θ.Η.Σ. Οι υπολογισμοί στα ηλιοθερμικά συστήματα γίνονται σε δύο επίπεδα : α).- Ενεργειακοί υπολογισμοί Θ.Η.Σ. Υπολογισμός θερμικών ενεργειακών καταναλώσεων ανά περίοδο ( Q ). Υπολογισμός ηλιακής ακτινοβολίας (Η Τ ). Υπολογισμός επιφάνειας συλλεκτών (Α c ), για το βέλτιστο ποσοστό κάλυψης ( f ). Υπολογισμός ογκομετρικής χωρητικότητας αποθήκης θερμικής ενέργειας ( V δ ). β).- Υδραυλικοί υπολογισμοί Θ.Η.Σ. Υπολογισμός παροχών ηλιακού κυκλώματος. Υπολογισμός διαμέτρων δικτύου Υπολογισμός κυκλοφορητή/-ών Υπολογισμοί δοχείου διαστολής- - βαλβίδα ασφαλείας - πιέσεων ρύθμισης. 29

30 Μελέτη / διαστασιολόγηση Θ.Η.Σ. Προσομοίωση ηλιοθερμικού συστήματος: αποτελέσματα Ποσότητα Εξοικονoμούμενου καυσίμου. % Ετήσια κάλυψη αναγκών. % Απόδοση του συστήματος. Θερμοκρασίες συλλεκτών. Απόσβεση επένδυσης. 30

31 Ηλιοθερμικές Εγκαταστάσεις 31

32 Ηλιοθερμικές Εγκαταστάσεις 32

33 Ηλιοθερμικές Εγκαταστάσεις 33

34 Ηλιοθερμικές Εγκαταστάσεις 34

35 Ηλιοθερμικές Εγκαταστάσεις 35

36 Ηλιοθερμικές Εγκαταστάσεις 36

37 Ηλιοθερμικές Εγκαταστάσεις 37

38 Ηλιοθερμικές Εγκαταστάσεις 38

39 Συμπεράσματα ΤΑ ΗΛΙΟΘΕΡΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 1. μπορούν να εξοικονομήσουν μεγάλα ποσά θερμικής ενέργειας στα κτήρια έως 95% για ξενοδοχεία & έως 60% για κατοικίες! 2. Έχουν απόσβεση (ROI) σε λιγότερο από 7 χρόνια (χωρίς επιδοτήσεις). 3. Έχουν διάρκεια ζωής μεγαλύτερη από 20 χρόνια, με ελάχιστο κόστος συντήρησης. 4. Καλύπτουν έως το 85% των θερμικών ενεργειακών αναγκών ενός κτηρίου. (Εφαρμογές υψηλής θερμικής κατανάλωσης, όπως ΖΝΧ, θέρμανση χώρων & κολυμβητικών δεξαμενών, κλιματισμός, κλπ). 5. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε κάθε τύπο κτηρίου ακόμα και σε διατηρητέα, πέτρινα, ξύλινα, κλπ. 39

40 Συμπεράσματα ΤΑ ΗΛΙΟΘΕΡΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 6. Μπορούν να συνδυαστούν σε υβριδικά συστήματα ενός κτηρίου, πχ: λέβητες Πετρελαίου, αερίου, Αντλίες Θερμότητας, κλπ. 7. Ταιριάζουν απόλυτα στο κλίμα και στη γεωγραφική θέση της Ελλάδας. 8. Το μεγαλύτερο ποσοστό των υλικών παράγεται στην Ελλάδα. 9. Ο ήλιος προσφέρει αδιάκοπη, ανεξάντλητη, ΔΩΡΕΑΝ ενέργεια που είναι ανεξάρτητη από την τιμή των υπόλοιπων καυσίμων. 40

41 ΕΝΩΣΗ ΕΛΛΗΝΙΚΩΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Ευχαριστώ για την προσοχή σας Ευχαριστούμε για την προσοχή σας