Sodobni solarni kolektorji za večje sisteme

1. Sodobni solarni kolektorji za večje sisteme mag. Slavko Može, univ. dipl. inž. Viessmann d. o. o. Maribor

2. Vsebina • Definicija velikega solarnega sistema • Možnosti uporabe in ciljne skupine • Tehnika velikih solarnih sistemov • Dimenzioniranje • Primeri iz prakse • Zaključki

3. Kaj so “veliki solarni sistemi”? • solarni sistemi za ogrevanje sanitarne vode in/ali podporo k ogrevanju • so izvedeni za specifično situacijo, kjer so različne komponente združene v celovit sistem Veliki solarni sistemi so vedno zgrajeni za specifičen primer stranke, pri čemer površina kolektorjev presega 30 m2 oz. prostornina hranilnikov 3.000 litrov. Zasnovani so s strani projektantov ali dobaviteljev opreme.

4. Koristi velikih solarnih sistemov • Varčevanje z energijo - Sonce ne pošilja računov - s solarnim sistemom pridobljena toplota je neodvisna od višanja cen fosilnih goriv • Gospodarnost - veliki solarni sistemi zagotavljajo večje specifične dobitke - neodvisnost od ostalih virov energij • Ugled - proizvod z ugledom med prebivalstvom - v prihodnost usmerjena rešitev

5. Možnosti uporabe • Ciljna skupina velikih solarnih sistemov so tisti uporabniki, ki potrebujejo toploto v obdobju intenzivnega sončnega sevanja – v poletnem času. • S solarnimi sistemi pridobljena toplota se uporablja večinoma za ogrevanje sanitarne vode. • Procesna toplota, solarna klimatizacija in daljinsko ogrevanje so možnosti uporabe, ki bodo v prihodnosti vse bolj aktualne.

6. Možnosti uporabe Ogrevanje sanitarne vode • večstanovanjske stavbe • hoteli • bolnišnice • domovi upokojencev • kasarne • kopališča

7. Smer: jug Nagib: 45o 200 litrov/dan 50oC Tehnika majhnih solarnih sistemov je znana

8. Tehnika velikih sol. sistemov je drugačna

9. Vmesni hranilnik toplote Sončni kolektorji TV Predgrevalnik sanitarne vode Kotel HV Ogrevalnik sanitarne vode Odjemni krog Prenosnik toplote Dt=5K Polnilni krog Prenosnik toplote Dt=5K Solarni sistem Sanitarna voda Opis sistema

10. Dimenzioniranje Določitev izhodiščnih ciljev • čim višja stopnja solarne pokritosti? • čim višji doprinos na kvadratni meter sončnih kolektorjev? • čim manjši stroški s solarnim sistemom proizvedene kWh toplote?

11. 60% 50% Solarna pokritost v % 40% 30% 20% 350 400 450 500 550 Doprinos na kv. meter kolektorjev v kWh/m2.a Dimenzioniranje visoka solarna pokritost ali visok doprinos na kv. meter kolektorjev?

12. Dimenzioniranje • Višja kot je solarna pokritost • višja je srednja temperatura kolektorjev • manjši je izkoristek kolektorjev • krajši je čas obratovanja kolektorjev • daljši je čas stagnacije 60% 50% Solarna pokritost v % 40% 30% 20% 350 400 450 500 550 Doprinos na kv. meter kolektorjev v kWh/m2.a

13. Izkoristek sončnih kolektorjev Vitosol Izkoristek kolektorja Razlika med srednjo temperaturo kolektorja in temp. okolice (K)

14. 60% Enodružinske hiše 50% Solarna pokritost v % 40% Večstanovanjske hiše 30% 20% 350 400 450 500 550 Doprinos na kv. meter kolektorjev v kWh/m2.a Izkušnje Stopnja pokritosti velikih solarnih sistemov za ogrevanje sanitarne vode, ki so optimirani glede na doprinos na kv. meter površine kolektorja jemed 30 in 40%

15. povprečna mesečna poraba J F M A M J J A S O N D meseci A – poraba za dimenzioniranje površine kolektorjev Določitev porabe tople sanitarne vode • za dimenzioniranje solarnega • sistema je ključnega pomena • najnižja poraba v obdobju • najintenzivnejšega • sončnega sevanja • maksimalna poraba je pomembna • le za dimenzioniranje ogrevalnikov • sanitarne vode in • dogrevanje s kotlom

16. Količina energije (kWh) Površina kolektorjev (m2) Poraba tople sanitarne vode (l/d) A – ravni kolektorji B – cevni vakuumski kolektorji Določitev površine kolektorjev

17. Dimenzioniranje kolektorskega polja • pretok skozi kolektorsko polje bistveno vpliva na obnašanje solarne naprave, zato mora imeti vsak kolektor v kolektorskem polju enak specifični pretok (litrov/h.m2) • obvezno je upoštevanje specifičnih parametrov izbranih kolektorjev

18. Dimenzioniranje hranilnika toplote • hranilnik toplote izravnava časovno razliko med ponudbo energije iz sončnih kolektorjev in porabo tople sanitarne vode • dimenzionirajo se tako, da njihova temperatura ne preseže 70 °C, saj se pri višjih temperaturah zniža izkoristek kolektorjev volumski pretok v l/min čas A – akumulirano v hranilniku toplote B – tipičen profil dnevne porabe tople sanitarne vode

19. Dimenzioniranje komponent polnilnega kroga A – sončni kolektorji B – polnilni prenosnik toplote C – hranilnik toplote

20. TV HV Dimenzioniranje komponent odjemnega kroga C – hranilnik toplote D – odjemni prenosnik toplote E – hranilnik predgrete sanitarne vode

21. Primeri iz prakse

22. Primeri iz prakse

23. Primeri iz prakse Dom starejših občanov Maribor Solarni sistem s 100 m2 ravnih kolektorjev za ogrevanje sanitarne vode. Kolektorji so nameščeni na ravno streho v obliki dveh polj s po 50 m2 ravnih kolektorjev.

24. Primeri iz prakse Dom starejših občanov Maribor Kolektorski polji neodvisno ogrevata 4 hranilnike toplote. Skupna prostornina hranilnikov toplote je 3.600 litrov.

25. Primeri iz prakse Dom starejših občanov Maribor Predgreta sanitarna voda se shranjuje v hranilniku prostornine 1.000 l in dogreva v 1.000 l ogrevalniku. Dogrevanje poteka z nizkotemperaturnim plinskim kotlom.

26. Zaključki • Gradnja velikih solarnih sistemov poteka pri nas, v primerjavi z majhnimi odločno prepočasi, • Pravilno zasnovani veliki solarni sistemi so rentabilnejši od manjših ob minimalnih obratovalnih stroških • Ključnega pomena so pravilna ocena porabe energije, zasnova solarnega sistema, dimenzioniranje komponent ter pravilno obratovanje sistema • Izkoristiti velja finančne spodbude in možnosti financiranja • Naraščanje cen goriv, zmanjševanje emisij toplogrednih plinov ter varčevanje z viri energij bodo odločilno vplivali na gradnjo velikih solarnih sistemov