UPORABA SUNČEVE ENERGIJE ZA GRIJANJE VODE, PROSTORA I PROIZVODNJU EL. ENERGIJE

Σχετικά έγγραφα
PARNA POSTROJENJA ZA KOMBINIRANU PROIZVODNJU ELEKTRIČNE I TOPLINSKE ENERGIJE (ENERGANE)

SOLARNI KOLEKTORI I NJIHOVA PRIMJENA

Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 7 (Regenerativni zagrijači napojne vode) List: 1

Predavanje: ISPLATIVOST PRIMJENE SOLARNIH TOPLINSKIH SUSTAVA 2. DIO Predavač: Prof.dr.sc. Igor BALEN, Fakultet strojarstva i brodogradnje

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

PT ISPITIVANJE PENETRANTIMA

EKONOMIČNA PROIZVODNJA I RACIONALNO KORIŠTENJE ENERGIJE

PREDNAPETI BETON Primjer nadvožnjaka preko autoceste

BIPOLARNI TRANZISTOR Auditorne vježbe

konst. Električni otpor

4 PRORAČUN DOBITAKA TOPLINE LJETO

Grafičko prikazivanje atributivnih i geografskih nizova

Dimenzije: visina mm širina mm dubina mm Težina kg

FAKULTET PROMETNIH ZNANOSTI

IZRAČUNAVANJE POKAZATELJA NAČINA RADA NAČINA RADA (ISKORIŠĆENOSTI KAPACITETA, STEPENA OTVORENOSTI RADNIH MESTA I NIVOA ORGANIZOVANOSTI)

( ) ( ) 2 UNIVERZITET U ZENICI POLITEHNIČKI FAKULTET. Zadaci za pripremu polaganja kvalifikacionog ispita iz Matematike. 1. Riješiti jednačine: 4

odvodi u okoliš? Rješenje 1. zadatka Zadano: q m =0,5 kg/s p 1 =1 bar =10 5 Pa zrak w 1 = 15 m/s z = z 2 -z 1 =100 m p 2 =7 bar = Pa

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

Opšte KROVNI POKRIVAČI I

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

Pošto pretvaramo iz veće u manju mjernu jedinicu broj 2.5 množimo s 1000,

1.4 Tangenta i normala

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

TRIGONOMETRIJA TROKUTA

Novi Sad god Broj 1 / 06 Veljko Milković Bulevar cara Lazara 56 Novi Sad. Izveštaj o merenju

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

21. ŠKOLSKO/OPĆINSKO/GRADSKO NATJECANJE IZ GEOGRAFIJE GODINE 8. RAZRED TOČNI ODGOVORI

PRORAČUN GLAVNOG KROVNOG NOSAČA

UPORABA SUNČEVE ENERGIJE ZA GRIJANJE VODE, PROSTORA I PROIZVODNJU EL. ENERGIJE. Uporaba Sunčeve energije SUNČEVO ZRAČENJE. prof.dr.sc.

Konstruisanje. Dobro došli na... SREDNJA MAŠINSKA ŠKOLA NOVI SAD DEPARTMAN ZA PROJEKTOVANJE I KONSTRUISANJE

TOPLINSKA BILANCA, GUBICI, ISKORISTIVOST I POTROŠNJA GORIVA U GENERATORU PARE

ENERGETSKI SUSTAVI ZA PROIZVODNJU ELEKTRIČNE I TOPLINSKE ENERGIJE

SEMINAR IZ KOLEGIJA ANALITIČKA KEMIJA I. Studij Primijenjena kemija

VJEŽBE 3 BIPOLARNI TRANZISTORI. Slika 1. Postoje npn i pnp bipolarni tranziostori i njihovi simboli su dati na slici 2 i to npn lijevo i pnp desno.

- pravac n je zadan s točkom T(2,0) i koeficijentom smjera k=2. (30 bodova)

INTEGRALNI RAČUN. Teorije, metodike i povijest infinitezimalnih računa. Lucija Mijić 17. veljače 2011.

Opća bilanca tvari - = akumulacija u dif. vremenu u dif. volumenu promatranog sustava. masa unijeta u dif. vremenu u dif. volumen promatranog sustava

OBRTNA TELA. Vladimir Marinkov OBRTNA TELA VALJAK

Dimenzioniranje nosaa. 1. Uvjeti vrstoe

18. listopada listopada / 13

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

Ĉetverokut - DOMAĆA ZADAĆA. Nakon odgledanih videa trebali biste biti u stanju samostalno riješiti sljedeće zadatke.

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

numeričkih deskriptivnih mera.

Apsolutno neprekidne raspodele Raspodele apsolutno neprekidnih sluqajnih promenljivih nazivaju se apsolutno neprekidnim raspodelama.

A+ A B C D F G. Q H,nd,rel % Zgrada nova x postojeća. Podaci o osobi koja je izdala certifikat. Podaci o zgradi > 250. Izračun

Sveučilište u Zagrebu Fakultet strojarstva i brodogradnje

Betonske konstrukcije 1 - vežbe 3 - Veliki ekscentricitet -Dodatni primeri

Računarska grafika. Rasterizacija linije

ENERGETSKA POSTROJENJA

Kaskadna kompenzacija SAU

Alarmni sustavi 07/08 predavanja 12. i 13. Detekcija metala, izvori napajanja u sustavima TZ

POVEĆANJE STEPENA KORISNOSTI KOTLA I TEHNO- EKONOMSKA ANALIZA UGRADNJE UTILIZATORA NA VRELOVODNOM KOTLU SNAGE 116 MW NA TOPLANI KONJARNIK

Periodičke izmjenične veličine

Efikasnim korištenjem energije u kućanstvu štedimo novac!

XII. tečaj 10. i 11. veljače 2012.

radni nerecenzirani materijal za predavanja

INTELIGENTNO UPRAVLJANJE

Pismeni ispit iz matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja sistema u zavisnosti od parametra: ( ) + 1.

Upotreba tablica s termodinamičkim podacima

7 Algebarske jednadžbe

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

(P.I.) PRETPOSTAVKA INDUKCIJE - pretpostavimo da tvrdnja vrijedi za n = k.

Elementi spektralne teorije matrica

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

radni nerecenzirani materijal za predavanja R(f) = {f(x) x D}

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

OSNOVI ELEKTRONIKE VEŽBA BROJ 1 OSNOVNA KOLA SA DIODAMA

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

OM2 V3 Ime i prezime: Index br: I SAVIJANJE SILAMA TANKOZIDNIH ŠTAPOVA

POMOĆNI SUSTAVI U ENERGETSKIM PROCESIMA SUSTAV ZA REKUPERACIJU KONDENZATA

MEHANIKA FLUIDA. Prosti cevovodi

BETONSKE KONSTRUKCIJE 2

SEKUNDARNE VEZE međumolekulske veze

EuroCons Group. Karika koja povezuje Konsalting, Projektovanje, Inženjering, Zastupanje

BLUEGREEN LINIJA PROZORA I VRATA ZA PASIVNE I NISKO-ENERGETSKE KUĆE

Primjena IC termografije u graditeljstvu i restauraciji umjetnina

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE DIPLOMSKI RAD. Bojan Jurinjak. Zagreb, godina.

VIESMANN. VITOCELL-W Spremnici PTV-a za zidne uređaje Volumen od 100 do 400 litara. Informacijski list VITOCELL 300-W VITOCELL 100-W

RIJEŠENI ZADACI I TEORIJA IZ

TABLICE I DIJAGRAMI iz predmeta BETONSKE KONSTRUKCIJE II

10. STABILNOST KOSINA

VIESMANN VITOCELL 100-V Stojeći spremnik PTV-a Volumen litara

Cenovnik spiro kanala i opreme - FON Inžinjering D.O.O.

MEHANIKA FLUIDA. Složeni cevovodi

Pismeni ispit iz matematike GRUPA A 1. Napisati u trigonometrijskom i eksponencijalnom obliku kompleksni broj, zatim naći 4 z.

a M a A. Može se pokazati da je supremum (ako postoji) jedinstven pa uvodimo oznaku sup A.

VIESMANN VITOCELL 100-L Spremnik PTV-a za instalacije sa zagrijavanjem pitke vode u sustavu za punjenje spremnika

MATRICE I DETERMINANTE - formule i zadaci - (Matrice i determinante) 1 / 15

Informacioni list. VITOCAL 300-G Oznaka BWC 301.A06 do A17, WWC 301.A06 do A17. VITOCAL 300-G Oznaka BW 301.A06 do A45, WW 301.

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

( , 2. kolokvij)

A 2 A 1 Q=? p a. Rješenje:

Pojednostavljeni postupak proračuna gubitaka topline prema EN12831

Antene. Srednja snaga EM zračenja se dobija na osnovu intenziteta fluksa Pointingovog vektora kroz sferu. Gustina snage EM zračenja:

2.7 Primjene odredenih integrala

PRELAZ TOPLOTE - KONVEKCIJA

Trigonometrija 2. Adicijske formule. Formule dvostrukog kuta Formule polovičnog kuta Pretvaranje sume(razlike u produkt i obrnuto

Transcript:

Fakultet strojarstva i brodogradnje/sveučili ilište u Zagrebu UPORABA SUNČEVE ENERGIJE ZA GRIJANJE VODE, PROSTORA I PROIZVODNJU EL. ENERGIJE Sunčani kolektori Sunčani sustavi Doc.dr dr.sc.. Damir Dović travanj 2010

Iskorištavanje energije sunca AKTIVNI SUSTAVI-grijanje PTV-a a i prostora, hlađenje,, proizvodnja pare i el. energije: pločasti i vakuumski kolektor, parabolični i koncentrirajući i kolektori, fotonaponske ćelije (PV) PASIVNI SUSTAVI-iskori iskorištavanje sunčeve energije za grijanje primjerenom: arhitekturom, rasporedom prostorija, odabirom ostakljenja, materijalom zidova, orijentacijom zgrade 2

Sunčani toplovodni sustavi 3

Tipovi sunčevih kolektora 4

Pločasti sunčani kolektor 5

Pločasti kolektor-dijelovi 6

Pločasti kolektor-dijelovi 7

Pločasti kolektori geometrija strujanja a) b) c) d) a) cijevi u obliku ''serpentine'' zavarene (zalemljene) za ploču apsorbera b) paralelni cijevni registar zavaren (zalemljen) za ploču apsorbera c) cijevi formirane u materijalu (plastika, guma) apsorbera d) valoviti kanal zavaren za ploču apsorbera 8

Pločasti sunčani kolektori -karakteristike Potrošna topla voda, niskotemp., max temp.. do 80 C, radna temp.. (40 60) C, god. efikasnost=(50 60)% Sastoji se od apsorberske ploče e sa pričvr vršćenim cijevnim registrom cijevi, pokrovnim staklom i stražnjom izolacijom, sve smješteno u kučište te(najčešće e Al) Apsorberska ploča selektivni premaz visoko-apsorpcijskih svojstava za kratkovalno zračenje (a=0.9 0.96) 0.96) i male emisivnosti Radni fluid: voda, (ε=0.06 0.2) 0.2) u području dugih valova (IC). propilen glikol/voda Pokrovno staklo- koef.. transmisije za kratkovalno zračenje je τ=0.9 0.950.95 a za dugovalno τ<0.02 Stražnja izolacija - 30 50 mm 9

Raspodjela koef.. transmisije po spektru valnih duljina 10

Selektivni premazi apsorbera-karakteristike a =ε 0.1 ρ = 1 a a =ε 0.9 Apsorberska ploča selektivni premaz visoko-apsorpcijskih svojstava za kratkovalno zračenje (a=0.9 0.96) 0.96) i malog emisijskog koef. (ε=0.06 0.2) 0.2) u području dugih valova (IC). 11

Za kvalitetno konstruiranje i projektiranje potrebno je poznavati osnovne mehanizme izmjene topline u kolektoru G sun 12

Raspodjela temperature na ponavljajućem segmentu apsorbera-rebru rebru (3D D CFD simulacija u Fluent-u) W 13

Raspodjela temperatura između stakla i apsorbera (2D CFD simulacija u Fluent-u) W 14

Matematički model izmjene topline u kolektoru Ukupni otpor izmjeni topline između apsorbera i okolišnog zraka r a z = r 1 sl. konv + r 1 zr, unut 1 + r kond + 1 r konv + r 1 zr, van 1 15

Izmjena topline u kolektoru Neto iznos sunčeve energije primljen od strane fluida Q kol [W] računa se kao razlika između apsorbiranog zračenja i toplinskih gubitaka Q kol = G sun ( ) ( ) τα Akol Akol Taps Tz / ra z r a-z (m 2 K/W) je ovdje ukupni toplinski otpor kolektora prema izmjeni (gubitku) topline između apsorbera i okoline Q kol jednak je upravo onoj toplini koja je izmijenjena između ploče apsorbera i fluida u cijevima Q kol kol ( ) T T r aps fluid a f = A / gdje r a-f (m 2 K/W) predstavlja ukupni otpor izmjeni topline između apsorbera i fluida u cijevima 16

Matematički model izmjene topline u kolektoru omogućuje uje provedbu simulacije rada kolektora odnosno optimiranje geometrijskih i radnih parametara poput: karakteristike premaza apsorbera (ε, a ) propusnost stakla ( (τ ) materijala i širine zavara ( (λ zav, C zav ) promjera i razmaka cijevi ( (d v, W) materijala i debljine apsorbera (λ aps, δ) razmaka apsorbera i stakla ( (B ) protoka fluida ( (α f ) i dr. 17

Efikasnost kolektora Efikasnost kolektora je definirana kao omjer topline predane fluidu i toplinskog toka upadnog sunčevog zračenja η kol = G Q sun kol A kol Efikasnost se najčešće e određuje eksperimentalno mjerenjem topline koja je predana fluidu. ( t t ) Q kol m cp f, iz f, ul = & Poznavanje ovisnosti efikasnosti o radnim parametrima omogućuje uje jednostavan izračun korisne topline predane fluidu pri bilo kojim radnim i vremenskim uvjetima Q kol = η kol G sun A kol 18

Eksperimentalno dobivena krivulja efikasnosti za pločasti kolektor 0,9 0,85 0,8 0,75 y = -1,2491x 2-4,1989x + 0,8436 ηc η kol 0,7 0,65 0,6 0,55 0,5-0,01 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 (T f,m -T air )/I Km 2 /W ( T f,sr -T z )/G sun Km 2 /W η o, konstante a 1 i a 2 su dobivene regresijskom analizom mjernih točaka η kol = η a o ( T T ) ( T T ) 2 f, sr z f, sr z 1 a2gsun G sun Gsun 19

Sunčani kolektori krivulje efikasnosti (TINOX premaz) η kol ( T f,sr -T z )/G sun Km 2 /W 20

Izmjena topline u kolektoru Utjecaj karakteristike apsorbera i stakla na efikasnost kolektora 0,9 0,8 η ηc kol 0,7 0,6 0,5 ε=0.05, τ=0.96 ε=0.05, τ=0.9 ε=0.12, τ=0.9 α=0.95 0,4 0,3 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 (T f,m -T air ) / I (Km 2 /W) ( T f,sr -T z )/G sun Km 2 /W 21

Analiza utjecaja kvalitete spoja cijevi i apsorbera (3D D CFD simulacija u Fluent-u) 22

Utjecaj kvalitete spoja cijevi i apsorbera - mjerene vrijednosti 0,9 0,8 0,7 prolemljeno duž cijele cijevi y = -3.768x + 0.7593 ηkol η 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 ljepljeno y = -5,3974x + 0,6347 djelomično lemljeno y = -7.0167x + 0.7657 0,1 0 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 (T( f,sr T-T z ) / I sun (Km 2 /W) f,sr -T z )/G sun Km 2 /W 23

Analiza utjecaja otpora apsorber-fluid - računske vrijednosti 0,9 0,8 prolemljeni 0,7 Q kol = α f ( T T ) 1 + d πl u zav f C 1 L zav η kol ηkol 0,6 1 k a f = 1 α + f duπ C zav 0,5 0,4 0,3 ka-f=350 W/m^2K ka-f=250 W/m^2K ka-f=120 W/m^2K izmjereno, ka-f=80 W/m^2K 0 0,02 0,04 0,06 0,08 ( T( f,sr T - T ) / q sun 2 f,sr -T z )/G sun Km 2 /W 24

Ocjena kvalitete laserskog zavara cijevi za apsorber širina zavara 1.5 mm Czav= = 115 W/(mK) k a-f = 408 W/m 2 K 25

Ocjena kvalitete laserskog zavara cijevi za apsorber širina zavara 1 mm C zav = 106 W/(mK) k a-f = 408 W/m 2 K 26

Ocjena kvalitete laserskog zavara cijevi za apsorber širina zavara 0.5 mm C zav = 30 W/(mK) k a-f = 304 W/m 2 K 27

Utjecaj koeficijenta prijelaza topline α f na efikasnost kolektora računske vrijednosti C zav =110 W/(mK) η kol ( T f,sr -T z )/G sun Km 2 /W 28

Utjecaj razmaka između apsorbera i stakla na toplinske gubitke br.stakla=1, t aps = 50 C ε aps = 0.95 Koef. prolaza topline aps-zrak, k a-z, W/m 2 K br.stakla=2, ε aps = 0.1 ε aps = 0.1 t aps = 50 C t aps = 30 C Nagib kolektora β=45 Razmak apsorber-staklo, mm 29

Vakuumski sunčani kolektor 30

Vakuumski kolektor s apsorberskim pločama 31

Vakuumski kolektor-ovalni ovalni apsorber difuzno zračenje vakuumska cijev apsorber reflektirajuće zrcalo 32

Kolektori i promjena položaja sunca na horizontu 33

Vakuumski kolektor heat pipe 34

Vakuumski kolektor heat pipe heat pipe-princip princip rada Kondenzator A vakuumska cijev B heat pipe C apsorber D kondenzator E koaksijalni izmj. topline (cijev u cijevi) Isparivač 35

Vakuumski sunčani kolektori - karakteristike Potrošna topla voda, grijanje prostora, max temp.. do 100 C, radna temp.. (40 60) C, efikasnost=(50 60)% Sastoji se vakumirane cijevi (Dewar-ova cijev) sa ili bez reflektirajućih ih zrcala koja usmjeravaju difuzno i direktno zračenje na selektivni apsorber (ε=0.9 0.95) Izlazna cijev Dewar cijev Dovodna cijev Apsorb.. cijev Ulazna cijev U-cijev Ulazna cijev Izlazna cijev Dewar cijev Površina apsorbera Radni medij: voda, alkohol, glikol Skuplji od pločastih tipova, osjetljivi na gubitak vakuuma, pogodniji za hladne klime s manjom insolacijom 36

Vakuumski kolektori-efikasnost efikasnost - veća a efikasnost u zimskim mjesecima a u ljetnim omogućuju uju postizanje većih temperatura - znatno viša a cijena od pločastih koja ne prati povećanje efikasnosti te gubitak vakuuma tijekom nekoliko godina korištenja a time i pad efikasnosti. - loš omjer radne površine apsorbera i ukupne površine kolektora (veća ugradna površina u odnosu na većinu pločastih kolektora) ( T f,sr -T z )/G sun Km 2 /W 37

Koncentrirajući i kolektori fokus fokus Promjena nagiba zrcala radi praćenja položaja sunca zrcalo voda zrcalo voda-ulaz voda-izlaz Dvodimenzijsko praćenje položaja sunca Linijsko fokusiranje Fokusiranje u točci 38

Koncentrirajući i kolektori parabolična korita zaštita apsorber zrcalo 39

Parabolični kolektori-karakteristike karakteristike Sunčeva energija se fokusira u os korita. Sastoje se od visoko-reflektivnog paraboličnog zrcala (aluminijski ili srebrni sloj na staklu ili plastici refleksivnosti 90 % 94% i apsorbera položenog u smjeru uzdužne osi usmjerene istok-zapad zapad. Korito se rotira oko uzdužne osi radi praćenja visine sunca (zenitnognog kuta θ z ). Omjer koncentracije obično do R=50,, teoretski R=45 000 Moguće e je postići i temperature do 400 500 500 C Apsorber je zasjenjen s gornje strane kako bi se smanjili gubici zračenjem na okolinu 40

Parabolični koncentratori Proizvodnja el. energije-ulje zagrijano do to 390 C, ukupni koeficijent iskoristivosti pretvorbe : (14 22)% generator pare konvencionalni zagrijač turbina el. generator parabolični kolektori solarni krug strujanje pare kondenzator rashl. toranj 41

Parabolični tanjurasti koncentratori Stirling-ov stroj pokretan sunčevom energijom 42

Parabolični tanjurasti koncentratori 43

Parabolični tanjurasti koncentratori - karakteristike Prate sunce u dvije dimenzije tj.. prate promjenu azimuta i zenitnog kuta. Omjere koncentracije do R=10000, Max. radna temperatura u praksi do 2700 C. Visoke temperature omogućuju uju direktnu proizvodnju mehaničkog rada npr. Stirling-ov stroj koji je smješten u fokusu tanjurastog koncentratora - temperature (700 1000) C i koeficijent iskoristivosti pretvorbe 30% se obično postižu. El. energija se može proizvesti bilo direktnom proizvodnjom pare ili termo-kemijskim skladištenjem topline putem odgovarajućeg medija.. U tom slučaju se proizvode vodik i dušik postupkom disocijacije amonijaka za što se energija dobiva od sunca. 44

Disocijacija i sinteza amonijaka kao spremnika energije u suns unčanoj elektrani-proizvodnja el. energije El. struja Sunčevo zračenje Podzemne cijevi s amonijakom ili parom toplinski stroj zrcalo Disocijacija (700 C) Sinteza (450 C) Izmjenjivač topline Izmjenjivač topline (30 C) Prema ostalim zrcalima 45

Solarni toranj (10MWe pri 500 C C ) u južnoj Kaliforniji,1818 ravnih zrcala 46

Efikasnost koncentratora 47

Sunčani kolektori neostakljeni apsorberi 48

Neostakljeni apsorberi - karakteristike - napravljeni od UV otporne gume ili plastike - za niskotemperaturne aplikacije (24( 32) C (npr. plivačke bazene) - niska efikasnost, propadanje materijala - niska cijena, jednostavna ugradnja 49

Sunčani kolektori krivulje efikasnosti (TINOX premaz) η kol ( T f,sr -T z )/G sun Km 2 /W 50

Raspodjela strujanja u kolektorima i spajanje u grupe 51

Raspodjela strujanja u kolektorima i spajanje u grupe 52

Raspodjela strujanja u kolektorima i spajanje u grupe 53

Raspodjela strujanja u kolektorima i spajanje u grupe Paralelni spoj kolektora Serijski spoj kolektora 54

Raspodjela strujanja u kolektorima i spajanje u grupe Paralelni spoj: : niži i pad tlaka, ali zatijeva veću u duljinu cjevovoda i promjere zbog većih vrijednosti protoka Serijski spoj: : uslijed nižih ih vrijednosti protoka veće e je povećanje temperature pri svakom prolazu fluida kroz grupu a time su i više e izlazne temperature znatno je veći i pad tlaka kroz pojedinu grupu uslijed duljeg puta pojedine strujnice fluida od ulaza do izlaza iz grupe Zbog većih radnih temperatura serijski spojeni kolektori rade s manjom efikasnošću, no ponekad je takav način spajanja neizbježan (pogotovo u područjima s niskom insolacijom) 55

Raspodjela strujanja u kolektorima i spajanje u grupe Tipične vrijednosti protoka su (40( 80) l/h po m 2 aktivne površine apsorbera. Ispitni protoci se kreću u obično oko 70 l/m 2 h (prema EN 12975-2). Broj kolektora u grupi ne bi trebao biti veći i od 8 10. Najveći broj proizvođača a preporučuje uje 5 to 6 kolektora u paralelnom spoju. U serijskom spoju ograničenje na dopušteni pad tlaka može e utjecati na broj kolektora u spoju, dok je kod paralelnog spoja prisutan problem nejednolike raspodjele fluida. 56

HVALA NA POZORNOSTI 57

Toplovodni sunčani sustavi - Niskotemperaturni sustavi (40 60 C) potrošna topla voda, grijanje prostora, grijanje plivačkih bazena - Osnovni dijelovi su pločasti ili vakuumski solarni kolektori kojima se zagrijava voda u spremniku Prisilno strujanje pumpa osigurava cirkulaciju fluida kroz kolektore, regulacija upravlja radom pumpe (on/off off) za uključenje potrebna određena razlika temperatura kolektor- spremnik Prirodna cirkulacija strujanje se uspostavlja uslijed razlike gustoća a vode u kolektoru i spremniku, nije potrebna pumpa niti regulacija, manji protoci, povratno strujanje noću 58

Toplovodni sunčani sustavi Sustav s jednim spremnikom 59

Toplovodni sunčani sustavi Sustav s dvostrukim spremnikom - spremnik u spremniku 60

Toplovodni sunčani sustavi Sustav s dvostrukim spremnikom - spremnik u spremniku topla voda spremnik krug grijanjapolaz pumpa solarnog kruga dogrijavanje krug grijanjapovrat hladna voda 61

Sustav s dva spremnika Toplovodni sunčani sustavi 62

Toplovodni sunčani sustavi Sustav s izmjenjivačem em topline u spremniku 63

Toplovodni sunčani sustavi Novije konstrukcije spremnika s dva spiralna izmjenjivača a topline 64

Toplovodni sunčani sustavi Sustavi s prirodnom cirkulacijom 65

Toplovodni sunčani sustavi Kompaktni sustav s prirodnom cirkulacijom 66

Toplovodni sunčani sustavi Sustavi s prirodnom cirkulacijom - prirodna cirkulacija nosioca topline - fluid se nakon zagrijavanja u kolektoru uslijed razlike u gustoći i diže do spremnika postavljenog iznad kolektora, tamo hladi i vraća a nazad u kolektor potiskujući i toplu vodu prema spremniku. - ne zahtijevaju regulaciju niti pumpu, - manja efikasnost zbog manjih protoka u kolektoru i većih toplinskih gubitaka ukoliko je spremnik montiran izvan objekta. - prikladniji za pripremu PTV-a a u manjim objektima u ljetnim mjesecima (cijena oko 25000 kn). 67

Toplovodni sunčani sustavi Sustavi za grijanje plivačkih bazena 68

Sustavi za grijanje plivačkih bazena Grijanje plivačkih bazena spada u jednu od najekonomičnijih nijih primjera korištenja sunčeve energije zahvaljujući i relativno niskoj zahtjevanoj temperaturi vode (24 32 C) što omogućuje uje korištenje jeftinih neostakljenih kolektora napravljenih od UV otporne gume ili plastike. Kolektori se ovdje koriste kako bi nadoknadili toplinske gubitke bazena uslijed isparavanja, konvekcije i zračenja na okolinu. Ukupni toplinski gubici sa vodene površine otvorenih bazena se mogu procijeniti kao 4 kwh/m 2 dan dok isti kod zatvorenih bazena iznose oko 2,5 kwh/m 2 dan (+ toplina potrebna za zagrijavanje svježe e vode) 69

Sunčani toplovodni sustavi Grijanje prostora - Sustavi koji su namijenjeni i zagrijavanju PTV-a a i grijanju prostora zahtijevaju veću u površinu kolektora i veću zapreminu spremnika. - javljaju se problemi viška prikupljene energije u ljetnim mjesecima, koja se onda može e koristiti primjerice za zagrijavanje bazena, apsorpcijsko hlađenje prostora ili pak za pokrivanje znatno većih potreba za PTV-om u ljetnim mjesecima, kao što je to slučaj s apartmanima u obiteljskim kućama i hotelima tijekom ljetne sezone. - najveća a se efikasnost sustava postiže e ukoliko je grijanje niskotemperaturno što povlači i upotrebu podnog ili zidnog grijanja ili pak većih površina radijatora. 70

Sunčani toplovodni sustavi Automatika - Zadatak automatike (regulacije) je osigurati najveću efikasnost rada solarnog sistema. - diferencijalna automatika uključuje uje pumpu kada je temperatura na izlazu iz kolektora nekoliko C C veća od one u spremniku na mjestu neposredno iznad izmjenjivača a topline, a isključuje uje kada je ta razlika manja od zatijevane. - isti sklop automatike upravlja i radom pumpe pomoćnog grijanja, el.grijača a te pumpom grijanja prostora objekta. 71

Dimenzioniranje sunčanih toplovodnih sustava - Kod sunčanih sustava namijenjenih isključivo ivo pripremi PTV-a a odabir broja kolektora i njihovog nagiba te veličine ine spremnika ponajviše e ovisi dnevnoj potrošnji vode u pojedinom dijelu godine, klimatskom području (kontinentalni ili primorski dio), te orijentaciji kolektora u odnosu na strane svijeta. - tipične vrijednosti za obitelj sa 4-54 članova su 4-64 6 m 2 kolektora u kontinentalnom dijelu i 4 m 2 u primorskom dijelu uz spremnik zapremine 200-300 Lit. - npr.. s TINOX kolektorima mont.. pod 45 kroz cijelu godinu moguće e je prikupiti oko 600 kwh/m 2 toplinske energije u kontinentalnom dijelu i oko 1000 kwh/m 2 u primorskom dijelu naše e zemlje. 72

Simulacija i ekonomično dimenzioniranje solarnih sustava Kako bi se ispravno dimenzionirao sunčnani nani sustav potrebno je provesti proračun prikupljene sunčeve energije i potrošnje topline tijekom svakog sata u karakterističnom danu za pojedini mjesec. Time je omogućen uvid u dinamičke procese tijekom rada sustava, što je potrebno kako bi se ispravno odredila potrebna površina kolektora, zapremina spremnika i snaga pomoćnog grijača. a. Na temelju provedenih proračuna izračunavaju se cijena i period povrata investicije te odabire optimalno rješenje. enje. Pored zahtjevnih dinamičkih simulacija rada sustava postoji još nekoliko metoda temeljenih na simulacijama koje omogućuju uju dimenzioniranje komponenti sustava uz pomoć diagrama: f-chart metoda, metoda iskoristivost; f,f - chart metoda itd. (detaljnije u Duffie,1991 ). 73

Simulacija i ekonomično dimenzioniranje sunčanih sustava Proračun jednostavnog solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode (PTV) Energija prikupljena na kolektorima tijekom jednog sata (t=1 h) Q kol = η G A t (kwh) c sun kol Toplina potrebna za zagrijavanje PTV-a P a sa t svj na t s Q PTV = mc & p ( t s t svj )t (kwh) Temperatura u spremniku t s može se odrediti kroz satnu simulaciju rada sustava tijekom dana 74

Simulacija i ekonomično dimenzioniranje sunčanih sustava Cijena instalacije solarnog sustava (C( invest ) može e se izraziti kroz sumu ukupne cijene samih kolektora (C( kol A kol ) (ovisna o površini) i fiksne cijene za ostatak sustava (C( fix ) C = C A + invest kol kol C fix (kn) ili (EUR) ili (USD)... Fiksni troškovi za određeni interval površina kolektora obuhvaćaju aju cijene spremnika, armature, cjevovoda, regulacije i instaliranja. 75

Simulacija i ekonomično dimenzioniranje sunčanih sustava Ušteda na gorivu ili el. energiji proporcionalna je energiji prikupljenoj pljenoj kolektorima energije Q kol dobivenoj iz simulacije. Visina ušteda u u novcu ovisi o gorivu na koje se referira. Ukoliko se vrši i usporedba u odnosu na lož ulje ili plin koji se koriste u konvencionalnom kotlovskom sustavu tada se ušteda u može e izraziti kao S Q = η Q kotao kol gorivo C gorivo (kn) or (USD) or (EUR)... Gdje je Q gorivo ogrijevna vrijednost (J/kg, J/mJ n3 ), dok je C gorivo specifična cijena goriva (kn/kg, kn/ / m 3 n ). Q coll (J ili kwh) je godišnja količina ina energije prikupljena kolektorima 76

Simulacija i ekonomično dimenzioniranje sunčanih sustava Jednostavni period povrata investicije izražen kroz broj godina P C = invest (godina) S Ukoliko su sredstva uložena u sustav dobivena putem bankovnog kredita tada kamatna stopa mora biti uključena u proračun povrata investicije jer ga povećava. S druge strane ne smije se niti zanemariti utjecaj stope inflacije koja smanjuje period povrata. 77

Dimenzioniranje sunčanih toplovodnih sustava 35 30 kol.površina, m 2 25 20 15 10 5 0 ZAGREB SPLIT 0 5 10 15 20 25 30 br.osoba 78

Dimenzioniranje sunčanih toplovodnih sustava 2500 2000 Split/el.energija Zagreb/el.energija SPLIT/plin ZAGREB/plin ušteda, EUR/god 1500 1000 500 0 0 5 10 15 20 25 30 br.osoba 79

Period povrata investicije - potrošnja PTV-a 80 Lit/osobi* osobi*dan. Kriteriji optimizacije: - energetske potrebe za PTV-om su 100% pokrivene u ljetnim mjesecima - minimalni period povrata investicije Usporedba s plinom kao konvencionalnim gorivom 30 25 20 ZAGREB SPLIT godina 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425 br.osoba 80

Period povrata investicije Usporedba s el. energijom kao izvorom energije 30 25 ZAGREB SPLIT 20 godina 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1920 21 22 23 24 25 br.osoba 81

Dimenzioniranje sunčanih toplovodnih sustava - Kod manjih sustava periodi povrata investicije se kreću u od 30-tak godina u kontinentalnom dijelu i 16 godina u primorskom dijelu u odnosu na plin kao energent, te u odnosu na električnu energiju 8,5 odnosno 5,5 godine - Za veće e sustave periodi povrata su manji jer solarni sustav postaje dio cjelokupnog sustava grijanja i pripreme PTV-a 82

HVALA NA POZORNOSTI 83