ELTE-TTK, Környezettudományi szak, Védés 2012 Egyedi készítésű napkollektorok vizsgálata és felhasználási lehetőségei Készítette: Kálmán Ákos Környezettudós hallgató Témavezető: Pávó Gyula Mérnök-oktató 2012. 06.08
Tartalom Bevezető Motiváció Kollektorok megvalósítása, eredmények Saját készítésű levegős kollektor Saját készítésű folyadékos kollektor Összehasonlító eredmények Teljesítmény, hatásfok Konklúzió, kitekintés Kálmán Ákos 2
Bevezető Motiváció Tapasztalat Körülmények Fűtésdíj csökkentése Kálmán Ákos 3
Tartalom Bevezető Motiváció Kollektorok megvalósítása, eredmények Saját készítésű levegős kollektor Saját készítésű folyadékos kollektor Összehasonlító eredmények Teljesítmény, hatásfok Konklúzió, kitekintés Kálmán Ákos 4
Levegős kollektor Felépül: Abszorber: Al ötvözet Hőszigetelt fakeret Zártcellás polikarbonát Gyűjtő: Al lemez Csőrendszer: PVC lefolyócső Ventilátor (keringetés): PC-processzor hűtő Hőmérők Kálmán Ákos 5
Levegős kollektorral végzett kísérletek Első eset: a levegő akadálymentes átjutása az oszlopon Második eset: oszlop megtöltése fémvagdalékkal (csővel azonos anyagú palackokból kivágott 2-3 cm-es szabálytalan háromszögek) Harmadik eset: oszlop megtöltése fémforgáccsal (Al esztergálás során keletkezett hulladék; spén ) Kálmán Ákos 6
T( C) Levegős kollektorral végzett kísérletek ÖSSZEHASONLÍTÁS 50 45 40 35 30 Üres 25 20 15 Fémhulladékkal teli Fémforgáccsal teli 10 5 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 t(s) Kálmán Ákos 7
Levegős kollektorral végzett kísérletek Kálmán Ákos 8
Levegős kollektorral végzett kísérletek Kálmán Ákos 9
Levegős kollektorral végzett kísérletek Kálmán Ákos 10
Levegős kollektorral végzett kísérletek Kálmán Ákos 11
Levegős kollektorral végzett kísérletek Kálmán Ákos 12
Levegős kollektorral végzett Összegzés: kísérletek Típus T kezdeti ( C) T max ( C) ΔT Telítési pont ( C) Üres 25 36 11 36,6 Fémhulladék 24 43 19 51,6 Fémforgács 23,5 42 18,5 47,6 Kálmán Ákos 13
Egyoszlopos kísérleti kollektor U (V) v-lev (km/h) 14,5 9,1 13,5 8,5 12,5 8,1 11,5 7,6 10,5 7,0 9,5 6,5 8,5 5,9 7,5 5,2 Kálmán Ákos 14
Kísérleti kollektor eredménye Kálmán Ákos 15
Tartalom Bevezető Motiváció Kollektorok megvalósítása, eredmények Saját készítésű levegős kollektor Saját készítésű folyadékos kollektor Összehasonlító eredmények Teljesítmény, hatásfok Konklúzió, kitekintés Kálmán Ákos 16
Felépül: Saját készítésű folyadékos kollektor Abszorber: rézcső Keret: fából Hőszigetelt polikarbonát Gyűjtő: PVC nyomócső, idomok Csőrendszer: PVC nyomócső Hőmérők Kálmán Ákos 17
Folyadékos kollektor építésének menete Kálmán Ákos 18
Folyadékos kollektor építésének menete Kálmán Ákos 19
Folyadékos kollektor építésének menete Kálmán Ákos 20
Kész kollektorok Kálmán Ákos 21
Kész kollektorok Kálmán Ákos 22
Kész kollektorok Kálmán Ákos 23
Kész kollektorok Kálmán Ákos 24
Tartalom Bevezető Motiváció Kollektorok megvalósítása, eredmények Saját készítésű levegős kollektor Saját készítésű folyadékos kollektor Összehasonlító eredmények Teljesítmény, hatásfok Konklúzió, kitekintés Kálmán Ákos 25
Összehasonlító eredmények Leolvasás Levegős kollektor Folyadékos kollektor Kálmán Ákos 26
10:00:00 10:20:00 10:40:00 11:00:00 11:20:00 11:40:00 12:00:00 12:20:00 12:40:00 13:00:00 13:20:00 13:40:00 14:00:00 14:20:00 14:40:00 15:00:00 15:20:00 15:40:00 16:00:00 16:20:00 16:40:00 17:00:00 17:20:00 17:40:00 18:02:00 18:20:00 18:40:00 19:00:00 19:20:00 19:40:00 20:00:00 20:20:00 20:40:00 21:00:00 C 10:00:00 10:20:00 10:40:00 11:00:00 11:20:00 11:40:00 12:00:00 12:20:00 12:40:00 13:00:00 13:20:00 13:40:00 14:00:00 14:20:00 14:40:00 15:00:00 15:20:00 15:40:00 16:00:00 16:20:00 16:40:00 17:00:00 17:20:00 17:40:00 18:02:00 18:20:00 18:40:00 19:00:00 19:20:00 19:40:00 20:00:00 20:20:00 20:40:00 21:00:00 C Összehasonlító eredmények Felhős, változékony időben (2011.04.17) Folyadékos kollektor be-és kimeneti hőmérsékletének és a kinti hőmérsékletnek a változása 35 30 25 20 15 LEVEGŐ F-KOLLEKTOR F-CSŐ VÉGI 10 5 0 Levegős kollektor kimeneti és csővégi hőmérsékletének és a kinti hőmérsékletnek a változása 70 60 50 40 30 LEVEGŐ L-KOLLEKTOR L-CSŐ VÉGI 20 10 0 Kálmán Ákos 27
Összehasonlító eredmények Tiszta, derült időben(2011.04.20) C 10:47:00 10:47:00 11:12:00 11:12:00 11:37:00 11:37:00 12:02:00 12:02:00 12:27:00 12:27:00 12:52:00 12:52:00 13:17:00 13:17:00 13:42:00 13:42:00 14:07:00 14:07:00 14:32:30 14:32:30 14:57:00 14:57:00 15:22:00 15:22:00 15:47:00 15:47:00 16:12:00 16:12:00 16:37:00 16:37:00 17:02:00 17:02:00 17:27:00 17:27:00 17:52:00 17:52:00 18:17:30 18:17:30 18:42:00 18:42:00 19:07:00 19:07:00 19:32:00 19:32:00 19:57:00 19:57:00 20:22:00 20:22:00 20:47:00 20:47:00 21:12:00 21:12:00 21:37:00 21:37:00 22:02:00 22:02:00 22:27:00 22:27:00 22:52:00 22:52:00 23:17:00 23:17:00 23:42:00 23:42:00 Folyadékos kollektor be-és kimeneti hőmérsékletének és a kinti hőmérsékletnek a változása 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 LEVEGŐ F-KOLLEKTOR F-CSŐ VÉGI Levegős kollektor kimeneti és csővégi hőmérsékletének és a kinti hőmérsékletnek a változása 70 60 50 o C 40 30 LEVEGŐ L-KOLLEKTOR L-CSŐ VÉGI 20 10 Kálmán Ákos 28 0
10:47:00 11:12:00 11:37:00 12:02:00 12:27:00 12:52:00 13:17:00 13:42:00 14:07:00 14:32:30 14:57:00 15:22:00 15:47:00 16:12:00 16:37:00 17:02:00 17:27:00 17:52:00 18:17:30 18:42:00 19:07:00 19:32:00 19:57:00 20:22:00 20:47:00 21:12:00 21:37:00 22:02:00 22:27:00 22:52:00 23:17:00 23:42:00 C 10:00:00 10:20:00 10:40:00 11:00:00 11:20:00 11:40:00 12:00:00 12:20:00 12:40:00 13:00:00 13:20:00 13:40:00 14:00:00 14:20:00 14:40:00 15:00:00 15:20:00 15:40:00 16:00:00 16:20:00 16:40:00 17:00:00 17:20:00 17:40:00 18:02:00 18:20:00 18:40:00 19:00:00 19:20:00 19:40:00 20:00:00 20:20:00 20:40:00 21:00:00 C Összehasonlító eredmények Folyadékos - Levegős kollektor kimeneteinek és a kinti hőmérsékletnek a változása 70 60 Változékony 50 40 30 LEVEGŐ F-KOLLEKTOR L-KOLLEKTOR 20 10 0 Derűs 70 60 Folyadékos - Levegős kollektor kimeneteinek és a kinti hőmérsékletnek a változása 50 40 30 LEVEGŐ F-KOLLEKTOR L-KOLLEKTOR 20 10 0 Kálmán Ákos 29
Tartalom Bevezető Motiváció Kollektorok megvalósítása, eredmények Saját készítésű levegős kollektor Saját készítésű folyadékos kollektor Összehasonlító eredmények Teljesítmény, hatásfok Konklúzió, kitekintés Kálmán Ákos 30
Kálmán Ákos 31 Teljesítmény, hatásfok Ahol: P teljesítmény (W/s) Q rendszerrel közölt hő (J) c víz, vagy levegő fajhője (J/kg* 0 C) m rendszeren átáramlott tömeg (kg) ρ víz, vagy levegő sűrűsége (kg/m 3 ) v levegő, folyadék áramlási sebessége (m/s) A áramlási keresztmetszet (m 2 ) T hőmérsékletkülönbség T A v c t T t A v c t T V c t T m c t Q P
Teljesítmény, hatásfok A*v értékei (levegős kollektor) Szélmérő keresztmetszete (m 2 ) * Szélmérővel mért áramlási sebesség (m/s) Kálmán Ákos 32
Teljesítmény, hatásfok A*v értékei (Folyadékos kollektor) Kálmán Ákos 33
Teljesítmény, hatásfok A*v értékei (Folyadékos kollektor) Kálmán Ákos 34
Teljesítmény, hatásfok P S Kollektor teljesítménye egyégnyi felületre viszonyítva (W/m 2 ) Napból jövő összes teljesítmény (W/m 2 ) Forrás: www.naplopo.hu Kálmán Ákos 35
Teljesítmény, hatásfok Összesítő táblázat Levegős kollektor Folyadékos kollektor P (W) η (%) P (W) η (%) P-névleges (W) 242 +/-1 26 399 +/-1 42 Változékony idő 93+/-48 19 61 +/-18 13 Kálmán Ákos 36
Konklúzió, kitekintés Hatékony rásegítés Egyszerű kivitelezés Megtérülés Kálmán Ákos 37
Köszönöm a figyelmet! Kálmán Ákos 38
1./a Magyarország középtávú energia politikája/programja, különös tekintettel a megújuló energiaforrásokra Magyarországnak az EU-s célokat és ajánlásokat kell követnie Időtartam: 2007-2020 Energiapolitika: stratégiai keretet kijelölő dokumentum, amely az országnak biztonságot, versenyképességet, fenntartható fejlődésnek megfelelő energiaellátást biztosít Céljai: hosszú távon érvényes megállapítások, amelyek segítik a lakosságot, vállalkozásokat, politikusokat Kálmán Ákos 39
1./b Magyarország középtávú energia politikája/programja, különös tekintettel a megújuló energiaforrásokra Amiket az energia politikában figyelembe kell venni: Nemzetközi piacon E-igény nő E-forrásokért globális verseny folyik Kőolaj, földgáz beszerzése egyre nehezebb Döntéseket az EU energiastratégia alapján kell meghozni ez Magyarországra is vonatkozik Kálmán Ákos 40
1./c Magyarország középtávú energia politikája/programja, különös tekintettel a megújuló energiaforrásokra A program lefektet 4 alappontot: E-ellátás biztonságát, stabilizálását: E-termelő és tranzitországok együttműködése (Oroszország-Ukrajna vita) EU-ba nélkülözhetetlen a többirányú behozatal Válsághelyzetek kezelése (Fukushima) Fenntartható fejlődés: versenyképesség, káros kibocsátás csökkentés, környezeti és természetvédelmi értékek megőrzése Kálmán Ákos 41
1./d Magyarország középtávú energiapolitikája/programja, különös tekintettel a megújuló energiaforrásokra Megújuló energiaforrások Célja: Magyarország importfüggésének csökkentése, fenntartható fejlődés feltételeinek megteremtése Bioüzemanyag, geotermikus energia, szél-és napenergia-felhasználás Ösztönzés Kálmán Ákos 42
2., 3. Megtérülés W I A Ahol: W a kollektorral melegítésre fordított munka (J), I a napsugárzás intenzitása (J), A az abszorbeáló felület (m 2 ), η a kollektor hatásfoka Kálmán Ákos 43
2., 3. Megtérülés Folyadékos kollektor: W derült idő = 7,6 MJ ~ 23 Ft W felhős idő = 1,7 MJ ~ 5 Ft Levegős kollektor: W derült idő = 4,7 MJ ~ 15 Ft W felhős idő = 2,4 MJ ~ 7 Ft Hődíj: 3069 Ft/GJ = 3,069 Ft/MJ (Forrás:Saját számla) Kálmán Ákos 44
2., 3. Megtérülés Megtérülés (2010 okt. 15 2011 ápr. 15) OKt Nov Dec Jan Febr Márc Ápr 4 8 2 4 6 10 5 5 9 7 10 11 7 4 6 13 22 17 10 14 6 Kálmán Ákos 45
2., 3. Megtérülés Fűtési szezon alatt megspórolható összeg: Folyadékos kollektor: 22-78 év 23*39 (derült napok száma)+5*53 (változékony napok száma) = 1176 Ft, értéke 0-4193 Ft között változik Levegős kollektor: 13-35 év 15*39+7*53 = 947 Ft, értéke 0-2594 Ft között változik Kálmán Ákos 46
2., 3. Megtérülés 1 fűtési szezon alatt kinyert energia: 6,92*10 8 J Kapcsolt energiatermelés során kibocsátott CO 2 /GJ =55 kg (földgáz) 1 fűtési szezon alatt ki nem bocsátott CO 2 mennyisége: 38 kg Kálmán Ákos 47