Solární tepelné soustavy
Ing. Stanislav Bock
3.května 2011
Princip
sluneční kolektory
solární akumulační zásobník
kotel pro dohřev
čerpadlo
Možnosti využití
nízkoteplotní aplikace do 90 °C
ohřev bazénové vody
příprava teplé vody
příprava teplé vody a vytápění
vysokoteplotní aplikace do 250 °C
technologický ohřev
solární chlazení
Solární kolektory – rozdělení
Teplonosná látka (kapalinové, vzduchové)
Absorber (plastový, kovový (neselektivní x selektivní), akumulační)
Konstrukce (ploché, trubicové, koncentrační)
Zasklení (bez zasklení, jednoduché, vícevrstvé, struktura)
Tlak výplně (atmosférický, subatmosférický („vakuový“)
Vzduchový solární kolektor
použití: zemědělství – sušení, obytné budovy – ohřev větracího vzduchu
Nezasklený plochý kolektor
plastový, EPDM (UV odolný)
kanálky blízko sebe
Plochý kolektor (neselektivní x selektivní x vakuový)
ploché zasklení - solární sklo, prizmatické sklo
plochý absorbér - selektivní, neselektivní celoplošný, dělený (lamely)
měděný, hliníkový
trubkový registr - lyrový, dvojlyra, serpentina
skříň - rámová (větraná), lisovaná vana (těsná)
Zdroj: Thermosolar
Solární kolektory – princip
Zdroj: Solární společnost
Trubkový kolektor „evropský“ (typ Dornier)
válcové zasklení (vakuová trubka) - solární sklo
plochý absorbér - měděná lamela, selektivní povrch
přenos tepla do kapaliny
přímo protékaný: U-trubka, koncentrická trubka
tepelná trubice: suché napojení, mokré napojení
Zdroj: Viessmann
Trubkový kolektor „čínský“ (typ Sydney)
válcové zasklení (vakuová trubka) - solární sklo
válcový absorbér (skleněná trubka) - napařený selektivní povrch
přenos tepla do kapaliny (teplosměnná lamela - hliník, měď)
přímo protékaná U-trubka
tepelná trubice
reflektor - plochý, válcový, parabolický
Evropský kolektor
x
Čínský kolektor
Zdroj: Solární společnost
Trubkové solární kolektory s reflektorem
Zdroj: Solární společnost
Parametry solárních kolektorů
Křivka tepelného výkonu, účinnosti, modifikátoru úhlu dopadu
Vztažná plocha
plocha absorbéru AA - plocha, na které dochází k přeměně slunečního záření v teplo;
plocha apertury Aa - plocha průmětu otvoru, kterým vstupuje do kolektoru
nesoustředěné sluneční záření, zpravidla plocha průmětu zasklení nebo reflektoru;
celková obrysová (hrubá) plocha AG - plocha průmětu celkového obrysu kolektoru.
PK
TP
TV
TR
Zdroj: Solární společnost
Zdroj: Solární společnost
Účinnost solárního kolektoru
η0 - „optická“ účinnost [-]
a1 - součinitel tepelné ztráty (lineární) [W/(m2.K)]
a2 - součinitel tepelné ztráty (kvadratický) [W/(m2.K2)]
Tyto hodnoty udává výrobce, dodavatel kolektoru, případně zkušebna
te - venkovní teplota
tm - střední teplota teplonosné kapaliny
G - sluneční ozáření
t m − te
(t m − te ) 2
− a2
η = η 0 − a1
G
G
Typické křivky účinnosti solárních kolektorů
Zdroj: Solární společnost
Jak vybrat vhodný solární kolektor
Nestačí pouze informace o typu kolektoru (plochý, vakuový…)
Nestačí pouze křivka účinnosti, je nutné znát i optickou charakteristiku
(zvláště u trubkových kolektorů)
Nutné znát provozní a klimatické podmínky v jakých bude solární
kolektor nasazen
Nutné znát konkrétní účel hodnocení – vztažení zisků na plochu apertury
nebo na hrubou plochu?
Protokol o zkouškách v souladu s ČSN EN 12975 – žádné jiné
certifikáty k prokázání vlastností nejsou potřeba!
Orientační průměrné ceny solárních kolektorů
ploché atmosférické kolektory – 7 000 Kč/m2 bez DPH
trubkové vakuové s plochým absorbérem – 21 700 Kč/m2 bez DPH
trubkové vakuové Sydney bez reflektoru – 17 300 Kč/m2 bez DPH
trubkové vakuové Sydney s reflektorem – 15 600 Kč/m2 bez DPH
Možnosti umístění – sklon a orientace
Zdroj: Solární společnost
Možnosti umístění – sklon a orientace
Zdroj: Solární společnost
Zkoušení dle ČSN EN 12975
křivka výkonu a účinnosti
vnitřní přetlak
odolnost proti vysokým teplotám
vystavení vnějším vlivům
vnější tepelný ráz
vnitřní tepelný ráz
průnik deště (zasklené)
mechanické zatížení
odolnost proti nárazu
Značka CE a solární termické kolektory
Kolektor o běžné velikosti do 3 m2 nesmí být označen CE
Norma EN 12975-1 (požadavky na kolektory) není harmonizovaná
Směrnice o tlakových zařízeních 27/93/EC (PED), NV 26/2003 Sb.
pravidla vydaná ke směrnici nepokládají SK za tlakové zařízení
vzhledem k malému součinu tlak x objem < 50 bar*l
může se vztahovat na velkoplošné kolektory (větší objem)
Neoprávněné označení CE může být postiženo sankcí ze strany České
obchodní inspekce dle zákona č. 22/1997 Sb.
Solar Keymark
vyráběné solární kolektory, solární soustavy
dobrovolná certifikace třetí stranou, komplexní shoda s danou EN
nejde o CE značku
zdokumentovaná inspekce výroby (ISO 9000)
inspektor vybírá jakýkoli kolektor ze skladu
kontinuální shoda (stálý dohled - revize výrobku v časových intervalech)
celkem 28 laboratoří zmocněných pro udělování značky
informace: kolektor prošel VŠEMI zkouškami podle EN 12975-2
neříká, zda kolektor JE nebo NENÍ účinný,
Chlad ze slunce
Hotel DUO Praha
absorpční chladící jednotka
Hybridní solární panely
Kombinace fotovoltaiky a solárních termický kolektorů
Pod tvrzenou antireflexní čirou vnější ochrannou vrstvou se nacházejí
fotovoltaické články, pod nimi se nachází vrstva termoelektrického
materiálu, pak vrstva s plastovými trubicemi, která plní dvě funkce.
Primárně je schopna odvádět ohřívanou vodu a zároveň plní funkci
ochlazování vrstev s fotovoltaikou, a nakonec se zde nachází vrstva
tvrzeného plastu. Fotovoltaické články konvertují sluneční
elektromagnetické záření na elektřinu a současně se předává solární
energie na proudící teplou vodu, kterou lze používat v budovách, kde
jsou hybridní panely nainstalovány.
Děkuji Vám za pozornost!
Ing. Stanislav Bock
[email protected]
Download

Solární tepelné soustavy