Használati-melegvíz készítő napkollektoros rendszer méretezése

Átírás

1 Használati-elegvíz készítő nakollektoros rendszer éretezése Kiindulási adatok: A éretezendő létesítény jellege: Családi ház Melegvíz felhasználók száa: n 6 fő Szeélyenkénti elegvíz fogyasztás: 1 50 liter/fő.na A figyelebe vett elegvíz hőérséklet: t 50 C A nakollektorok elhelyezésére alkalas felület dőlésszöge: 30 tájolása: Dél-kelet Az átlagos nai elegvíz-szükséglet: n 1 liter / na liter / na A elegvíz előállításához szükséges hőennyiség: Q,1 c T 1,1 c HM ahol: c 4,18 kj/kg.k [kg]: a nai elegvíz fogyasztás töege ρ 1000 kg/ 3 a víz fajsúlya, t h 10 C a hálózati hidegvíz hőérséklete, t 50 C a felhasználásnál figyelebevett elegvíz hőérséklete. ρ 1 ( t t ) h [ kj ] A kéletben az 1,1-es szorzó a tárolási és felhasználási veszteségeket veszi figyelebe. Q HM 1,1 4, (50 10) 55, kj Q HM 55, kj (1/3600) 55, Wh Wh 15,3 kwh A nakollektorokkal elegvíz készítés esetén hasznosítható hőennyiség az alábbi diagraon látható. A nyári félévben, derült idő esetén a hasznosítható hőennyiség: Q knyár,8 kwh/.na A téli félévben hasznosítható hőennyiség: Q ktél 1,1 kwh/.na A nakollektoros rendszert családi házak esetén úgy célszerű éretezni, hogy átlagos, derült nyári naon a szükséges elegvíz ennyiséget 100%-ban előállítsa. Így a szükséges nakollektor-felület: A koll Q HM / (k. Q knyár ) [ ]

2 Ahol k a kollektorok tájolástól és dőlésszögétől függő korrekciós tényező. k értéke a diagra alaján: 4 A szükséges nakollektor-felület: A koll 15,3 kwh / (4,8 kwh/ ) 5,81 Ha a választott nakollektor abszorber felülete 1,76, akkor a szükséges nakollektor darabszá: n koll A koll / 1,76 5,81 / 1,76 /db 3,3 db Tehát a választott nakollektor tíusból legalább 3 db, esetleg 4 db szükséges. A elegvíz tároló térfogatának eghatározása: A választott tároló térfogata legalább legyen egegyező, vagy nagyobb, int a nai vízfogyasztás 45 C-os vízből. Az eredetileg 50 C-ra egadott vízfogyasztás átszáolása 45 C-ra: 45 (50 t (45 t h h ) ) liter A kereskedeli forgaloban 300, 400 és 500 literes tárolók kahatók. Javasolt 400, esetleg 500 literes tároló alkalazása. Méretezés Naloó száítógées rograal: Eredények: Rendszernagyság Szoláris részarány Hasznosított hőennyiség 3 db nakollektor, 300 literes tároló 50,4% 56 kwh/ 3 db nakollektor, 400 literes tároló 53,4% 559 kwh/ 4 db nakollektor, 400 literes tároló 59,5% 469 kwh/ 4 db nakollektor, 500 literes tároló 60,7% 491 kwh/ 5 db nakollektor, 500 literes tároló 64,8% 44 kwh/ A választott rendszer: 4 db nakollektor (abszorberfelület 4 x 1,76 7,04 ) 500 literes, két hőcserélős elegvíztároló

3 Hidraulikus éretezés Kacsolási vázlat: Nakollektor köri térfogatára eghatározása: Javasolt térfogatára norál keringtetés (hight flow) esetén: ~35 l/h. Nakollektor kör nyoásvesztesége: & koll 7,04 35l / h 46 l / h Nakollektorok nyoásvesztesége: Térfogatára 1 db kollektorban: 1,76 35 l/h 61,6 l/h Nakollektorok nyoásvesztesége gyári katalógus alaján: 5 kpa Mivel a nakollektorok kacsolása árhuzaos, ezért a teljes kollektorező nyoásvesztesége 5 kpa Kollektorok nyoásvesztesége Egyenes csővezeték nyoásvesztesége Csővezeték hossza: ~ x 1 -es vörösréz csővezeték nyoásvesztesége: ~417 Pa/ 30 esetén: 417 x Pa 18 x 1 -es vörösréz csővezeték nyoásvesztesége: ~10 Pa/ 30 esetén: 157 x Pa

4 Egyenes vörösréz csővezeték nyoásvesztesége Kiválasztva: 18 x 1 -es vörösréz cső belső átérő: d 16 0,016 Keresztetszet: A d π/4 0,016 π / Térfogatára: 46 l/h 0,46 3 /h 6, /s Áralási sebesség: v /A (6, /s) / ( 10-4 ) 0,34 /s Csővezetéki szerelvények, idook nyoásvesztesége: v kg ρ ζ v 3 ρ 1000 / (0,34 / ) 58,3 s N Megnevezés Darabszá (n) Alaki ellenállás tényező (ζ) n ζ Nyoásveszteség [Pa] 90 -os ív 8 db 0,7 19, isszacsaó szele 1 db Golyóscsa 3 db 0,5 1,5 80 Szabályozó szele 1 db,5,5 133 T-elágazás 5 db 0,3 1,5 80 Érzékelő erülőhüvely db 0,6 1, 64 Összesen: 3,3 1.7 Teljes nakollektor kör nyoásvesztesége: Nakollektorok: Egyenes csővezeték Szerelvények, idook Térfogatára iulzusadó (katalógusból) Tároló belső hőcserélő Összesen: Pa Pa 1.7 Pa 4.00 Pa 900 Pa Pa 1,65 Szivattyú kiválasztás: Grundfos UPS 5-40

5 A nakollektor kör térfogata: Kollektorok 4 db 1,57 liter/db 6,8 liter Csővezeték 18 x , liter/ 15,00 liter Tároló alsó hőcserélő 1 db 10,8 liter 10,80 liter Szoláris egység 1 db 0,8 liter 0,8 liter Tágulási tartály (előzetes) 1 db,5 liter,5 liter Összesen: 35,38 liter Fagyálló folyadék szükséglet, 40%-os töénység esetén: 0,4 x 35,38 liter 14,15 15 liter Tágulási tartály térfogatának kiszáítása: A kollektor kör térfogata: rendszer 35, 38 liter Az alkalazott közeg: 40% roilénglikol 60% víz Átlagos axiális hőérséklet: 150 C Közeg relatív terfogatváltozása: rel 0,1 Kollektor kör axiális nyoása: ax 5,5 bar (6,5 abszolút), 6 bar-os biztonsági szele esetén Feltöltési nyoás hideg állaotban: hideg 4,0 bar (5,0 abszolút) Tágulási tartály levegő oldali előnyoása: elő hideg 4,0 3,6 bar (4,6 abszolút) Proilénglikol fagyálló folyadék relatív térfogatváltozása A tágulási térfogat: rel rendszer 0,1 35,38 4,4 liter A tágulási tartály térfogata: A választott tágulási tartály térfogata: 5 liter 0, 41 tart ax ax hi deg 4,4 6,5 5 6,5 liter Tágulási tartály térfogata, az üresjárat esetén esetlegesen előforduló kollektor köri elgőzölgést is figyelebe véve: A tágulási térfogat: rel rendszer + koll 0,1 35,38 + 6,8 10,53 liter 50, 7 tart ax ax hi deg 10,53 6,5 5,0 6,5 liter A választott tágulási tartály térfogata: 50 liter Csővezeték hőszigetelése: Aeroflex SSH: Ø18 x 19, (λ0,04 W/.K)

6 Külső hőcserélő éretezése: Alakélet: Q& c & T Ahol: Q & : hőteljesítény [kj/s], [kw] c : fajhő [kj/kg.k], (a roilénglikol-víz keverék fajhője ~3,8 kj/kg.k, víz fajhője: 4,18 kj/kg.k) & : töegára [kg/s] T : hőérséklet különbség, [K] 1 kj/s 1 kw 1 3 /h 1000 l/h 1/3600 kg/s (1000 kg/ 3 fajsúly esetén) Nakollektorok hőteljesíténye: Q & koll η koll Q & na Jellező nasugárzási érték: W/ Jellező nakollektor hatásfok: % Példa: Nakollektor hatásfok: η koll 0,8 4,0 X 0,01 Q na X Nasugárzás: Q na 900 W/ Külső levegő hőérséklet: 0 C Kollektor hőérséklet: 60 C / 44 C 5 C Kollektor hatásfok araétere: X (T koll T levegő ) / Q na (5-0)/900 0,036 Kollektor hatásfok: η 0,8 4,0 0,036 0, ,036 0,64 Kollektor teljesítény: Q koll η koll Q na 0, W/ Hőcserélő éretezésnél jellező kollektor teljesítény: ~ 550 W/

7 A hőcserélő száítógées éretezésének enete: 1. Hőcserélő tíust kiválasztani (lehetőleg hosszúkás, karcsú és ne rövid, tözsi legyen). Megállaítani a nakollektor felületet (A koll ) W/ -el kiszáítani a nakollektor teljesítényt (Q koll 550 A koll ) 4. Megadni a hőhordozó közegeket (roilénglikol, ill. víz) 5. Megállaítani a térfogatáraokat a kollektor és a tároló körben (a két kör térfogatáraa közel azonos) high flow esetén: ~30-35 l/h., low flow esetén: ~15 l/h. 6. Megállaítani a hőcserélő beléő hőérsékleteket, úgy hogy a hőcserélőn a T~5 C legyen a. l. a tároló alsó hőérséklete hőcserélő beléő hőérséklet a szekunder körben: T s, be 40 C b. felelegedés a szekunder körben: T s Q koll / (c viz viz ) 0,55 /(4,18 0,01) 13. C c. átlagos hőérséklet a szekunder körben: T s, átlag T s, be + T s / , / 46,6 C d. átlagos hőérséklet a kollektor körben: T k, átlag T s, átlag + 5 C 46, ,6 C e. felelegedés a kollektor körben: T k Q koll / (c glikol glikol ) 0,55 /(3,8 0,01) 14.5 C f. hőcserélő beléő hőérséklet a kollektor körben: T k, be T k, átlag + ( T k /) 51,6 + (14,5 /) 58,8 C 7. Megadni a axiális nyoásesést indkét oldalon (10-0 kpa)