OKTATÁSI ANYAG Family: Groups: Összes Models: Összes SZOLÁR rendszer Edition 1 - dated 24 th October 2006
2 Teaching manual Solar systems CONTENTS 1 INTRODUCTION... HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 2 THEORY: SOLAR LIGHT AND ENERGY... HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 3 ABSORPTION OF SOLAR LIGHT BY THE SURFACE... HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 4 SOLAR COLLECTOR... HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 4.1 ANG LE OF INCLINATION OF THE COLLECTORS...HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. ALL YEAR ROUND... HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 4.2 INCID ENT SOLAR ENERGY VALUES...HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 5 EFFICIENCY OF SOLAR PANELS... HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 5.1 PERFORMANCE CURVE OF A STANDARD SOLAR COLLECTOR...HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 6 SYSTEMS WITH SOLAR COLLECTORS... HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 6.1 ANTI -FREEZE...HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 6.2 NATURAL CIRCULATION SYSTEM...HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 6.3 SERIES AND PARALLEL CONNECTION...11 6.4 CONNECTION TO A WALL BOILER...HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 6.5 AIR RELEASE VALVE IN A NATURAL CIRCULATION SYSTEM...HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 6.6 DIMENSIONING THE NATURAL CIRCULATION SYSTEM (SMALL HOME SYSTEMS)...HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 6.7 FORCED CIRCULATION SYSTEMS...HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 6.8 AIR RELEASE VALVE IN FORCED AIR CIRCULATION SYSTEM...HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 6.9 EXPANSION VESSEL...HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 6.10 PUMP...HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 7 INSTALLATION INSTRUCTIONS... HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 7.1 INSULATION...HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 7.2 DOMESTIC HOT WATER CONNECTIONS...HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 7.3 COLLECTOR CIRCUIT WATER CONNECTIONS...HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 8 STARTING UP THE SYSTEM... HIBA! A KÖNYVJELZŐ NEM LÉTEZIK. 9 MAINTENANCE AND TROUBLE SHOOTING...23 10 APPENDIX: CALCULATING THE EFFICIENCY OF A SOLAR PANEL...24
Teaching manual Solar systems 3 1 Bevezetés A napkollektor a napfény energiáját hőenergiává alakítja át; a kollektor napfénynek van kitéve, felmelegíti egy bizonyos folyadék (víz) hőmársékletét,amelyből nyert elektromosság fűtésre használható. 2 Elmélet: napfény és energia A napfény elektromágneses hullámok sugaraiból állnak, amelyek ídőben nem követnek egyenes folyamatot,de a hullámok által energiát terjesztenek; ezeknek a hullámoknak csúcsértékei vannak és ezen értékeknek a távolsága a hullámhossz λ. Amplitude Az 1 hullám hullámhossza λ 1 legacsonyabb mint a 2 hullámhossza λ 2, A hullámhossz a frekvenciávalfordítottan arányos így az 1 hullám frekvenciája alacsonyabb,mint a 2 hullámé. Távolság A hullámhosszokat csoportokra bontjuk nagyságuk szerint, vagyis a hullámok távolsága szerint, ez az osztályozás az elektromágneses spektrum. Ultraibolya Látható Alacsonyinfravörös Magas infravörös 0,3 0,4 0,75 3 [λ=µm] A napfény sugara elektromágneses hullámokból áll, amelyek bizonyos mennyiségű energiát E szállítenek a napfénynek kitett felűletre. A jellemző napfény hullámhossz λ, 0.3 és 3 között van. Ez a bizonyos mennyiségű energia E a felszinen jelenlévő együttes sugárzást jelenti, emaly a direct sugárzásból (mely függőlegesen a napból érkezik) plusz a szórt sugárzásból(melyek az égbolt különböző pontjaiból érkeznek) és a napsugárzásból (amely eltér annak közvetlen útjától,de sok esetben eléri a tast vízszintes felületét)áll. A tast felülete: - részben elnyeli α a napsugárzást energiáját E; - részben átadja τ a napsugárzás energiáját E; - részben visszaveri ρ a napsugárzás energiáját E. Az elnyelt, átadott, visszavert sugárzás összegének egyenlőnek kell lennie az eredeti, bejövő sugárzással, így a következő érvényes: α + τ + ρ = 100% Továbbá az együtthatójuk α / τ / ρ változhat tekintetbe véve saját hullámhosszukat λ.
4 Teaching manual Solar systems 3 Napfény viselkedése felületen Nézzük meg mi történik amikor a napsugárzás egy üveggel és közbenső matt felületű réteggel találkozik. A napenergia (W/m 2 -ben): az üvegen elnyelődik, E a = α E mennyiségben; az üvegen továbbítódik, E t = τ E mennyiségben; az üvegen visszaverődik, E r = ρ E mennyiségben. Érdekességből megjegyezendő, hogy minnél minőségibb az üveg, annál több energiát enged át magán elnyelődés nélkül (α = 0), az áteresztési együttható valójában átlag 95%. A matt felület attól függően veri vissza és nyeli el az üvegen áthaladó energiát, hogy milyen az anyag minősége. A matt felület által visszavert energia mennyisége egyenlő az üveg által átengedett napenergiával( E t = τ E), ez a matt felület elnyelési együtthatójának a jellemzője(absorber), és ρ o val jelölünk. Key: E i = bejövő energia E r = visszavert energia E a = elnyelt energia E t = továbbított energia A matt felület által elnyelt energia összege egyenlő az üveg által elnyelt napenergiájának összegével( E t = τ E), fez a matt felület áteresztési együtthatójának a jellemzője, amit α o. valjelölünk. Az üveg által adott visszavert és elnyelt napenergia eredménye, hogy a matt felület hőmérséklete megemelkedik és egy más, a bejövő sugárzástól eltérő(más hullámhosszú) energiát kezd el kibocsátani. : Direkt napsugárzás az üvegen Hullámhossz λ 0.3 és 3 között Matt felület által kibocsátott sigárzás Hullámhossz λ 3 és 60 között Key: E 1 = part of E t reflected internally E 2 = part of E t going to the surface ultraibolya látható alacsonyinfravörös Magas infravörös 0,3 0,4 0,75 3 [λ=µm] Direct napsugárzás Felület által Az üvegen kibocsátott Sugárzás Az üveg nem engedi át a matt felület által kibocsátott sugárzást ( jellemzően a 3 ás 60 közötti hullámhosszú λ ), áteresztési együtthatójo τ nullával egyenlő a matt felszín által kibocsátottsugárzés hullámhossza miatt..
Teaching manual Solar systems 5 A meleg ház effect így a panel belsejében keletkezik, attól fogva, hogy a matt felület által kibocsátott sugárzás az üveg által visszaverődik, majd elnyelődik. 4 Nap kollektor A napsugárzás elnyelése és hővé alakítása valamint munkaközegnek. a kelettkezett hő átadásaa kollektorban keringő Key: 1. üveg 2. cső 3. fém lemez 4. hő tároló 5. hőt továbbító folyadék A matt felületű egység a csőből (a folyadék továbbítására) és a műanyag házból all, a cső egy hőcserélővé válik;a fém lemezen keletkező energie a csövön keresztűl folyékony hőenergiává alakul át. Tegyük föl, hogy a napenergia értéke 1.4 kw/m 2 : az érték valójában megfelel az atmoszféra külső felületén, de számolnunk kell veszteségekkel, amelyek( a szélességi kör, az évszak és az égbolt) lecsökkentik ezt az energiát. 4.1 A kollektor lejtési szöge A szög beállításának mértéke függ az évszaktól: - téli használat esetén a szögbeállítás mértéke L+15 ( a napsugárzás legjobban akkor a kihasználható, amikor a napjárás alacsony a horizonton); - nyári használatban a szögbeállítás mértéke L-15 ( a napsugárzás legjobban akkor használható ki amikor a nap járása magas a horizonton), - téli ás nyári használatban beállítás a helyi megadott értékeknek L. Általában a napsugarak lejtési szöge 60 télen és 30 nyáron(ami az optimális lejtési szögnek is tekinthető) ;a kollektor pontos lejtési szögének az értéke a lentu ábrán olvasható.
6 Teaching manual Solar systems. Város Lejtési szög egész eves használatban Lejtési szög nyári használat esetén nyár (Latitude L) Bolzano 46 31 Milan 45 30 Bologna 44 29 Florence 44 29 Perugia 43 28 Rome 42 27 Naples 41 26 Cagliari 39 24 Reggio Calabria 38 23 Catania 37 22 4.2 Fellépő napenergia értékek A fellépő napenergia értékek az (UNI 10349 szabályozási) táblázatban foglaltak szerint megtalálható, amelyek alapvetően hasznos mind a teljesítmény kalkulációban, mind az energia összegének a számításában, amit a kollektor képes folyékony állapotba alakítani. A következő táblázat néhány napenergia értéket mutat( közvetlen+ szórt) horizontális lejtésben Olaszo. területén. Nap energia E hely és hónap felbontásban(kwh-sq.m. nap) deli horizont lejtéssel Locality/Month G F M A M G L A S O N D Average Bolzano 1,2 2,3 3,5 4,6 5,6 5,9 6,2 5,1 3,9 2,6 1,4 1,1 3,6 Milan 1 1,9 3,2 4,6 5,5 6,2 6,7 5,4 3,9 2,3 1,2 0,9 3,6 Bologna 1,2 2,2 3,4 4,8 5,8 6,5 7,1 5,8 4,3 2,7 1,5 1,1 3,9 Florence 1,5 2,3 3,4 4,8 6,1 6,7 7,1 6,1 4,5 3 1,7 1,3 4 Perugia 1,5 2,2 3,4 4,6 6 6,5 7,1 6 4,5 3,2 1,7 1,3 4 Rome 1,7 2,5 3,8 5,2 6,5 7,1 7,5 6,5 4,9 3,4 2 1,5 4,4 Naples 1,9 2,7 3,9 5,3 6,6 7,3 7,5 6,6 4,9 3,5 2 1,6 4,5 Cagliari 2 2,7 4 5,1 6,2 7 7,6 6,6 4,9 3,4 2,2 1,8 4,4 R.Calabria 2,1 3,2 4,1 5,7 6,9 7,7 7,6 6,9 5,3 3,5 2,5 1,9 4,8 Catania 2,5 3,3 4,4 5,7 7,1 7,8 7,8 7 5,4 3,8 2,8 2,2 5 A legmegfelelőbb egész eves és nyári használat esetén a kollektorok deli irányban való elhelyezése ajánlottés a lejtésnek meg kell felelnie a fenti értékeknek;a napenergia értékeknek a lenti Ei értékeknek megfelelőnek kell lennie.:
Teaching manual Solar systems 7 Hely Használat Multiplication Factor of E (positioned towards the EAST or WEST) NORTHERN ALL YEAR ITALY ROUND NORTHERN ITALY SOUTHERN ALL YEAR ITALY SOUTHERN ITALY Multiplication Factor of E (positioned SOUTHWARDS) 0,6 0,7 SUMMER 0,8 0,87 0,7 0,76 ROUND SUMMER 0,8 0,9 5 A napkollektor hatásfoga A napkollektor hatásfoka talán úgy definiálható,hogy a kollektorból leadott energia összegének és a nap kollektor felületére érkező energia hányadose egy adott idő alatt Key: η Q u Q i = Hatásfok = A kollektorból leadott energia = A kollektor felületére érkező energia η = Q Q Ahogyan már említettük a kollektor felvevő lemeze(absorber) csak egy részét nyeli el a környezetből származó nap sugárzás energiájából, az okok lehetnek: energia szoródás az áttetsző felület visszaverődése miatt; energia szóródás azon felületek miatt,melyek nem nyelnek el energiát, mert kőrnyezeti sugárzás nem éri; energia szóródás por lerakódás által az áteresztő felületen,mely gyengíti a folyamatot. A kollektorból leadott energia Q u,,amely a rendszer hőmérsékletét növeli így nem lesz arányban az elnyelt energiával Q a ami rész veszteség a fent említett energia szoródás miatt; mégtöbb energia szóródás fordulhat elő a panelen kívűli hő áteresztés miatt( Q c ). Röviden a kollektor hatékonysága növelhető: az elnyelt energia Q a növelésével (a fejlesztési szakasz alatt); a környezeti energia E növelésével (földrajzi és klímai feltételektől függően) a kollektor felületének növelésével (a fejlesztési időszak alatt); az energia veszteség csökkentésével. ( Q c ) (a fejlesztési szakasz alatt). A következő ábra egy alap MTS napkollektor esetében megmutatja, hogy a napenergia áteresztés E t (A-val jelölve) 93%,miközben az átvett, de vissza nem tartott energia E 50/60%. u i
8 Teaching manual Solar systems A következő ábra, amely az MTS TOP kollektorra vonatkozik megmutatja, hogy a magas elnyelési energiáva rendelkező absorber (elnyelő lemez) felületén fellépő áteresztett napenergiát E t (A-val jelölve) amely 95%, az átvett, de vissza nem tartott energiát 5% -ra csökkenti; ennek az oka, hogy a vörösréz elnyelő felület titániummal ötvözött - TINOX. A vörösréz elnyelő lemez, amely begyűjti a napenergiát és átadja a vizet tartalmazó csőveknek alapvető fontosságú a napkollektor hatékonyságának nővelésében. A napkollektor hatásfoka meghatározhetó egy százalékos értékben megadott diagram által, amellyel ugyanaz a hőmérsékletkülönbség T/ napenergia E parameter értékekkel kalkulálható. A hőmérsékletkülönbség T meghatározható: T = (T kollektor közepes T környezetilevegő ) where T kollektorközepes értéke meghatározható, mint T bejövő víz + T kimenővíz T = --------------------------------------------------- 2 amely függ az absorber fajtájától és az adott időben sugárzott napenergia értékétől ( és természetesen a geometriai elhelyezkedéstől és a napnak kitett idő hosszától).. A napkollektor hatásfoka η nem állandó, pillanatnyi értéke függ a napsugárzástól, a kollektor és a környezet hőmérsékletétől. Ha a számításokban nem lehetséges a thermal gradient T/ solar energia E paraméterének kiszámítása, a max teljesítmény η értéke a diagrambol kikövetkeztethető.. 5.1 Egy alap napkollektor teljesítmény görbéje
Teaching manual Solar systems 9 TOP napkollektor teljesítmény görbéje ha páldául szeretné kiszámolni az alkalmazott panel hetásfokának az értékét Milánóban egész ever vonatkozóan, a következő értékeink lesznek: T környezetilevegő = 13,8 C (eves átlag hőmérséklet) T kollektorközepeshőm = 50 C T = (T kollektorközepeshőm - T környezetilevegő ) = 36,2 C E= 2.5 kwh/ sq.m. day (eves átlag érték lásd elöző ábra) Átlag üzemmód óra\nap= 8 h/day Felhasznált panel= 1, 1.8 sq.m. hatásos (absorbing) elnyelő felülettel h 36,2[ C] 8 giorno C T / E = = 0, 06 W W 2 ( 2,5 1.000) 1,8 [ m ] 2 hm giorno
10 Teaching manual Solar systems A fenti diagramokat megvizsgálva az láthatjuk, hogy egy alap napkonvektor esetén a pillanatnyi hatásfok η nagyjából 30%, miközben a TOP napkollektor esetén a pillanatnyi hatásfok η megközelítőleg 55%. 6 Napkollektor (solar) rendszerek Egy nap panel, amely a vízet egy tároló rendszerbe juttatja,egyszerűen megvalósítható: gravitációs keringetés, mely egy fizikai törvényen alapszik, miszerint a folyadék különböző hőmérsékleten más fajsúllyal rendelkezik, ehol a keringetés mechanikai eszközök nélkül történik. A tárolótartály a kollektor felett helyezkedik el, és a folyadék munkaközeg keringése a kollektorban felmelegedett folyadék fajsúlycsökkenése miatt következik be. Szivattyús, mechanikai keringetése, amely alapjában egy szabályozó egység által működik. Ellenörzi a boilerben és a kollektorokban lévő víz hőmérsékletét és egy szivattyút indít el, amikor a kollektorból kiáramló víz hőmérséklete magasabb, mint a tárolótartályban lévő víz hőmérséklet.. Mindkét esetben lehetséges elektronikus fűtő tartozékok beszerelése, amelyek kiegészítve a napenergiát alacsony szint ersetén a tartályt fűteni képes(aszerint ahogy a termosztát által beállított hőmérséklet igényli). (by means of a boiler thermostat regulated to the required temperature). Mikor számolunk a mérettel fontos figyelembe venni, hogy a kollektoról kibocsátott víz hőmérsékletének 40 C körűl kell lennie? A beszerelt panelek számát figyelembe kell venni. 6.1 Fagyásgátlás A keringő közeg fagytól való megóvása érdekében a rendszert víz/glycol oédattal kell feltölteni a szivattyú vagy a gravitáció segítségével. A minimum százalék (T külső = - 5 C) esetén 15% glycol / 85% víz; alacsonyabb hőmérséklet esetén a glycol % nővelhető. 6.2 Gravitációs elvű rendszer Az alábbi ábra egy alap tervrajzot mutat a kollektor és a tartály összeszereléséhez;a tartálynak mindenféle képpen a kollektor felett kell elhelyezkednie. A túlmelegedés elkerülésének érdekében egy keverőt kell beiktatni a tartály elé, a használati melegvíz előremenő és visszatérő közé.
Teaching manual Solar systems 11 Megnevezések: A) HMV melegvíz bejövő B) HMV a végfelhasználó felé 1) Érzékelő hüvely 2) Tároló biztonsági szelep 3) Tároló előremenő 4) Kollektor leeresztő és feltöltő csap 5) Tároló visszatérő(csatlakozás sorba kapcsoláshoz) 6) Csatlakozó sorba kapcsoláshoz 7) Kollektor köri biztonsági szelep (1.5bar) 6.3 Soros és párhuzamos kapcsolás Nem több mint 2 7 kollektor esetében sorban kötthetők, több mint 8 kollektor esetén 4-es csoportokban kell összekapcsolni. Ajánlott csőátmérő: 18 mm ( 2-4 collector) / 22 mm ( 5-7 collector). Sorban kötés ajánlott korlátozott folyás használat és magas hőmérsékletű használati melegvíz igénye esetén. Key: A) Boiler visszatérő(hideg víz) B) Boiler előremenő (Meleg víz)
12 Teaching manual Solar systems Párhuzamos kapcsolás ajánlott nagy folyás használat és közepes hőmérsékletű használati melegvíz igénye esetén;a befolyó hideg víiznek az összes kollektoron át kell haladnia ugyanazon az úton. Key: A) Boiler visszatérő(hideg víz) B) Boiler előremenő (Meleg víz) 6.4 Fali boiler csatlakoztatása Ha a használati melegvíz hőmérsékletének boileren lévő érzékelője a kért hőmérséklet szint alatt van ( a termosztáton beállított) 3-utas szelep kinyílik és azonnal vízet áramoltat a boilerbe.
Teaching manual Solar systems 13 Megnevezések:: A) Hidegvíz B) Melegvíz 1) Kazán 2) Zárószelep 3) 3-utas váltószelep 4) Hőmérő, Vezérlőegység 5) Tároló érzékelő 6.5 Levegő kieresztő szelep gravitációs keringetésnél Gravitációs keringetési rendszereknél a levegőt teljesen el kell távolítani a rendszerből. A hideg víz rendszrbe való töltésekor nem elegendő a kollektor keringő rendszerének biztonsági szelepe számára az ősszes levegő kijuttatása a rendszerből. 6.6 Gravitációs keringetési rendszer méretezése(kis otthoni rendszerek) Gravitációs keringetési rendszerek különböző fajtái számára alapvető méretezési adatok az MTS katalógusban megtalálható. Most a számítások a 150/1 TOP napkollektor esetében történnek : A) A kollektor főbb adatai (a katalógus szerint): 1 napkollektor TOP MTS Hatásos elnyelő felület 1.8 sq.m. Flolyás 100 l/h B) Terv adat Helyszín: Rome T környezetilevegőéviátlag = 15.9 C (UNI táblázatból) A panel átlag működési óráinak száma/nap = 8 h/nap Személyek: n.4 Boiler átlagos T = 35 C
14 Teaching manual Solar systems C) Megközelítő méretezési számolás - minta Felhasználói igény tárolása = 50 L / személy/nap Boiler által várt kapacitás[l/nap] = Felhasználói igény* N személyek száma Panelek száma = 1 panel per 100 liter boiler kapacitás Boiler által szükséges energia * Hő gradiens D) Megközelítő méretezési számolás végrehajtása Boiler által várt kapacitás = (50 L / személy/nap) * 4 (személy) = 200 Liter/nap Panelek száma = 2 Boiler által felhasznált szükséges energia = 200 L/day * 35 C ( T) = 7.000 kcal/nap = 8.14 kwh/nap E) A megfelelő boiler kiválasztása A becsült méretezések szerint a következő: Tárolási igény= 200 L/nap Boiler által felhasznált energia = 8.14 kwh/day A becsült méretezésék szerint az MTS CNA1R tipusú boiler felel meg az igényeknek, mely készüléket a katalógusból kiválaszthatunk.. ADATTÁBLA Folyóvíz termelés (at T = 35) = 457 l/h A boiler által felvett maximális áram (at T = 35) = 18.6 kw A becsült számolásunk helyes F) Becsült terv és méretezás számítások Elösszőr hetározzuk mek a hő gradienst a collactor és a boiler között T. A hő gradiens T egyenlő a T = (T kollektorközepes T környezetilevegő ) különbségével ahol, T kollektorközepes értéke T bejövő víz + T kiáramló víz T kollektorköz = --------------------------------------------------- = 50 C 2 T = 50 C 15,9 C = 34,1 C A z előbbiekben megtalálható Napenergia E hely és hónep szerinti felosztása táblázat megadja a készülék napi, egész évre vonatkozó energia szükségletét E kwh/ sq.m. értékben, déli irányban pozicionálva. E = 3.34 kwh/ sq.m. nap.
Teaching manual Solar systems 15 Most számoljuk ki a fogyasztás mértékét a relative teljesítmény meghatározásához.a standard napkollektor teljesítmény görbéjének diagramjából. [ h / day] 34.1[ C] 8 T / E = = 0.08[ sq. cm/ W ] Wh 3.34 1.000 sq. m./ day Ezzel a fogyasztás mértékével megkapjuk a diagramból, hogy a teljesítmény η megközelítőleg 45% az MTS TOP kollektor számára. Most számoljuk ki a kollektor által biztosított átlag fűtő mennyiséget Q kwh kwh Q = η E S = 0.45 3.34 1.8 sq. m./ panel = 2.7 sq. m. day day / panel [ ] Osszuk el a feltételeket kielégítő panelek számát a kollektor által biztosított átlag fűtő mennyiséggel Q: requiremen t 8.14 N panels = = = 3 panels Q 2.7 Hajtsuk végre a számításokat a boiler térfogatának kiválasztására V b vonatkozóan: Feltétel 1: vegye át az energia mennyiséget Q, amit a kollektor biztosít; Feltétel 2: ellássa a napi fogyasztásnak megfelelő használati melegvíz térfogatot V ( T 35 C mellett), biztosítva, hogy V b > V. Így Feltétel 1 Kollektor által biz. Fűtő mennyiség Q = kwh kwh 2.7 x 3 [panels] = 8,1 day / panel day Maximum fogyasztás (at T = 35) = 18.6 kw Feltétel 2 Számoljuk ki a szükséges napi használat-fogyasztás tárfogatát V V = C használati meleg víz x Cc x H C használati meleg víz = szükséges használati meleg viz fogyasztás [l/nap] Fogadó pont Napi fogyasztás [l] Napi fogyasztás at T = 35 [l] Fürdőkád 150 107 Zuhanyzó 50 36 Mosdó 10 7 Mosogató 30 21
16 Teaching manual Solar systems Cc = coincidence együttható (használók száma szerint) Használók száma 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Coefficient Cc 1,15 0,86 0,73 0,65 0,60 0,56 0,53 0,50 0,48 0,47 H = a max melegvíz szükséglet csúcs órája (otthon, hotel H=2, sports centres H=1, éttermek H=3) :A kiszámított szükséges használati melegvíz térfogat mennyiségből így a napi szükséglet fogyasztás a következő: V = (150+10+30) [l] x 0.73 x 2 = 277 litres. A boiler térfogat Vb kiválasztása a következő számítással történhet V b = (boiler víz termelés az első 10 T 35 C melett) + H x (folio boilervíz termelés T 35 C mellett) A boiler adataira vonatkozóan a következőt számolhatjuk V b = (218 l ) + 2 x (457 l/h) = 1132 l Így láthatjuk, hogy Vb > V, vagyis az előzőekben kiválasztott MTS CNA1R tipusú keszülék megfelel a használó által követelt fogyasztási feltételeknek. 6.7 Szivattyús keringetésű rendszerek Szivattyús keringetésű rendszereknél egy elektromos szabályozó egység egy érzékelő segítségével a következő adatokat olvassa: - a T = T top folyó panel rész - T használati melegvíz cserélőközpontba -t, a melegvízkiáramló panel felső reszén kiáramló víz hőmerséklete(érzékelő: 3) és a boilerben lévő víz hőmérséklete között (érzékelő: 9); - a kijövő használati melegvíz és a 3-utas szelep kapcsolódását a fűtési keringésbe( érzékelő: 8). Az irányító egység egy jelet továbbít a szivattyú elindítására vagy másképp a panel/boiler T hasonlítására( vonal 7), mikor a kollektor hőtermelése nem elegendő: a szivattyú akkor indul, amikor a folyadék hőmérséklet plussz a beállított T magasabb, mint a boilerben lévő hőmérséklet... A hőmérséklet összehasonlítás kiválasztott 5 / 10 / 15 / 20 C távon belűl is szabályozható, más szóval a szivattyút egy előre beállított T-vel indíthatjuk,így a boiler energia ellátását a szükségeltek szerint változtathatjuk. Az ajánlott T 5 10 C, hogy szabályozhassuk a víz mennyiségét a szükségelt hőmérséklet biztosítására (ami nem szabad, hogy túl magas legyen) és a felhasználói igény szerint Amikor a boiler termosztát (érzékelő:8) érzékeli, hogy a használati melegvíz hőmérséklete nem elégséges aktiválja a 3-utas szelepet (pos 12), hogy kapcsolja a használati melegvíz áramlást a boiler keringési kőrbebe (pos 14 and 15). Fontos:A kollektorok számának és elhelyezésének számítási módja ugyanaz, mint a gravitációs rendszernél; csak a rendszer felépítése változik. Vegyük például a szivattyús keringetási rendszerek fő komponensét a 150/1 TOP napkollektor rendszert.:
Teaching manual Solar systems 17 Key: 1. Napkollektor 2. Légtelenítő 3. kollektor hőmérs. érzékelő 4. Keringető csoport 5. Tágulási tartály 6. 3-érzékelős vezérlőegység 7. 220V feszültség felvétel 8. HMV kimenő érzékelő (3- járatút indít/leállít) 9. Tároló hőmérséklet érzékelő (NTC) 10. Keverőszelep 11. Egy spirálos szolár tároló 12. 3-járatú motoros váltószelep 13. Tápvíz bejövő 14. HMV előremenő 15. Ariston kazán 16. Szolár kör feszültség felvétele 6.8 Légtelenítés a szivattyús keringetésű rendszerekben Szivattyús keringetésű rendszereknél a levegő hathatós eltávolítása alap követelmény Ennek végrehajtására egy légtelenítő szelep elhelyezése szükséges a keringő rendszer tetelyén. Levegő eltávolítás még a következő módon törtéik: - kinyitja a légtelenítő szelepet 7(a levegő eltávolítás művelete végén); - a szabályozóegység házban a szivattyú a következő lépéseket hajtja végre: 1. feltölti a rendszert hideg vízzel,a külső szivattyú segítségével és elvégzi az első légtelenítést a rendszerben ; 2. bezárja a 2 nyomószelepet; 3. feltölti a rendszert a biztonsági szelep alatt lévő csap segítségével 9; 4. kinyitja a leengedő-feltöltő csapot 12 (a levegő távozik); 5. újra kinyitja a 2 nyomószelepet és bezárja az előzőleg kinyitott csapokat
18 Teaching manual Solar systems Megnevezés: 1. golyóscsap; 2. golyóscsap visszacsapó szeleppel (előremenő); 3. bejövő 4. panel visszatérő elzáró csapja 5. melegvíz elváró a tároló felé; 6. Hőmérő 7. degassing device; 8. EPP szigetelés; 9. 6 bar os biztonsági szelep 11. szivattyú csatlakozó 12. feltöltő, leeresztő csap 13. Szolár keringető szivattyú 10. nyomásmérő óra 11. ¾ -es csatlakozás tágulási tartályhoz 6.9 Zárt tágulási tartály Szivettyús keringetésű rendszereknél a tágulási tartályt megfelelően kell méretezni, a következőket ajánljuk: 12 / 15 liter = 3 kollektorig 18 liter = 6 kollektorig 24 liter = 8 kollektorig 24x2 liter = 13 panelig. A tágulási tartály méretének pontos kiszámítása a következő: e C V = 1 Pi Pf ahol: V = tágulási kapacitás; C =a rendszer víztartama = kollektor száma (2 liter)+ csővezeték tartalom + coil-tekercs tartalom/tároló űrtartalom (CNA1R = 17 liter CNA2R = 22 liter); e = tágulási együttható (egyenlő 0.049 a kollektor hőmérsékletének 110 C os határáig); Pi = rendszer feltöltő nyomás (1.5 bar); Pf = biztonsági szelep leeresztő nyomás (8 bar). 6.10 Szivattyú A lenti diagram a szivattyú áramlás működtetést mutatja az MTS szabályozó egységében. Az érték megfelelő beállításához, ne felejtsük, hogy a panel vízátáramlás 100 l/h:figyelembe kell venni a keringető szivattyú érzékenységének korrekt beállításátaz eredményes áramoltatás érdekében. Emlékeztetőül: - ha alacsony szivattyú műkődést választ, bár a fogyasztás alacsonyabb lehet,de számolnunk kell a körforgásban lévő hőmérséklet ingadozásának veszélyévelami alacsony teljesítményhez vezet; - Ha magas szivattyú működést választaz energia felhasználás szükségtelenűl magas lesz
Teaching manual Solar systems 19 7 Üzembehelyezési útmutató 7.1 Szigetelés A boiler melett az egész körben meglévő csővezetéket szigetelni kellegy legalább 8 cm-es szigetelőtokkal;a szigetelést a kapcsolódási pontokon sem szabad megszakítani és ne felejtsük, hogy a tágulási tartály és a kollektor között lévő kapcsolódási vonalat nem kell szigetelni. 7.2 Használati melegvíz összekötések Egy nem kiegyenlítő (non return) szelep (7) (gravitációs körforgás meggátlására) és egy nyomás szabályzó szelep) (3) (csak, ha a használati melegvíz keringési nyomása 8 bár fölött van, mely a tároló szokásos működési nyomása10)) beszerelése szükséges a használati melegvíz bjövőnél a visszacsapó szelep (1) és a keverőzselep elé(9). Azonkívűl egy szennyeződést felfogó szűrő (8)beszerelése szükséges a keverőszelep (9) elé. Biztonsági szelep (5) beiktatása lehetséges az MTS solar tároló alá (a vízlevezető csaphoz csatlakoztatva (4)): fűtes alatt valamennyi víz kiszivároghat ezért kondenzálás csap használata (6) ajánlott.
20 Teaching manual Solar systems 7.3 Kollektor keringési víz összekötések A szivattyú, a zárt tágulási tartály és a non return szelep (unit (3)) a kollektor visszatérő vonalán kell(1) bekötni;nem szabad megszakításnak lennie a kollektor és a tágulási tartály/biztonsági szelep között. A tágulási tartályt felfelé kell csatlakoztatni, hogy megvédjük a membránt a folyadék esetleges túl melegedésétől. A nyílást (légtelenítő szelep (2)) a kollektor kör legmagasabb részén kell elhelyezni a kollektor átadó kijövő pontjánál és a kapcsolódó csővezetéket szigetelni (4) kell. A kollektor kőr feltőltési pontját ugyanazon kőr legalacsonyabb pontján kell elhelyezni.
Teaching manual Solar systems 21 8 A rendszer elindítása Miután az összeköttetések befejeződtek,a következők szerint történhet az elindítás: 1- Tisztítsa ki a keringő kört mielőtt feltőlti a rendszert a vízg/lycol oldattal, a kollektor kört előszőr fel kell tölteni majd leengedni (a tömörség ellenőrzése) a kollektor kőr legalacsonyabb pontján elhelyezett csap segítségével. 2- Tömörség ellenőrzés:a víz/glycol oldat feltőltése előtt kell végre hajtani hideg vízzel a kőr feltöltő,tisztító pontját használva. Emelje a nyomást a kőrben,a jolly szelepen keresztűl eressze ki a maradék levegőt és ellenőrizze a csővezeték és a kapcsolódások tömörségét,ez a művelet hideg időjárás esetén, amikor fagyás veszélye fennáll nem ajánlott. Gyors ellenőrzés esetében használjon kompresszort levegőt, bizonyosodjon meg róla, hogy a nyomás nem esett le és ellenőrizze a csőrendszer és a kapcsolódások tömörségét. 3- Feltőltheti a rendszert(szivattyú keringetésű rendszernél): bizonyosodjon meg róla, hogy a tárulási tartály elő-feltöltő nyomása helyes ( 1.5- től 2.5.ig bar).az első lépes, hogy zárja el a visszacsapó szelepet(5);most nyissa ki a (4) és (7) csapokat,és a szivattyú segítségével töltse fel a rebdszert addig, míg folyadék távozik a nyílásnál(2) és ezt követően a csapnál(7).zárja el a csapot és folytassa a feltöltést. Amíg a belső nyomás nem éri e legalább a 1.5 / 2 bar szintet (a kollektor víz működési nyomása(hideg víznél) (when cold)). Most zárja el a(4)-es csapot,és nyissa ki a visszacsapó szelepet (5). Megbizonyosodni a rendszer feltöltésének helyességéről ellenőrizze a rendszer nyomását, mikor az hideg (reggel).
22 Teaching manual Solar systems 4- Rendszer feltöltése (Gravitációs keringetésű rendszerek) Nyissa ki a boiler feletti biztonsági szelepet; töltse fel a víz glycol oldatot(keverék aránya külső hőmérsékletnek megfelelően) a természetes gravitáció segédletével (az oldat tárolóját a boiler fölé, a keringési kőr legmagasabb pontján helyezze el), csatlakoztassa a leengedő csövet a feltöltő ponthoz. A feltöltés addig tartson, míg a biztonsági szelep megcsőppen, ekkor zárja el a boztonsági szelepet és csapokat a feltöltés befejetétéhez. Key: 1) Víz/ glycol oldat 2) Rendszer feltöltő pont 3) Biztonsági szelep 5- Légtelenítés a rendszerben: mihelyt a feltöltés sikeresen befejeződött, a rendszer tökéletesen üzemelés ajolly szelep segítségével tévolítsa el a levegőt.:ezt a tevékenységet néhány nap alatt párszor meg kell ismételni, hogy az ősszes levegő biztosan távozzon. 6- Boiler kőr feltöltése:miután a fenti lépéseket teljesen végrehajtotta, nyissa ki aa hideg víz előremenő visszacsapo csapot és töltse fel a csapot, míg víz nam folyik egy használati vízcsapból.
Teaching manual Solar systems 23 9 Karbantartás és bajmegelőzés A hatékony működés érdekében rendszeresen ellenőrizze: 1- A rendszer nyomás: ellenőrizze, hogy a nyomás normális működésnél állandó-e; 2- A hőmérséklet különbség a kollektor kőr előremenő és visszatérő pontján( szivattyús rendszernél) : meleg napokon ellenőrizze, hogy a hőmérséklet nem több mint 60,ha az, szabályozza a a szivattyút, hogy növelje az áramlást; 3- Szivattyú hatékonyság ellenőrizze, hogy a szivattyú elindul amikor éjszakára/nappalra vált:(nap sugárzás) és hogy megáll amikor visszavált; 4- Ha a rendszer zajos: távolítsa el a levegőt a rendszerből. 5- Ha a kollektor üvege piszkos: legalább évente egxszer tegye meg; 6- Fagyásgátló oldat koncentrációja: 2 évente legalább egyszer ellenőrizze a glycol tartalmat; 7- A fagyásgátló oldat savassága: ha az oldat PH értéke < 6,6 (alacsony sav szint), cserélje le a víz/glycol oldat keveréket 8- Korrózió gátló anód a boilerben: rendszeresen ellenőrizze. A leggyakrabban előforduló hibák és okai: HIBA LEHETSÉGES OKOK 1 Nyomás csökkenés a kollektor kőrben - víz szivárgás a kőrben cső vagy kapcsolódás eresztésnek vagy fagynak köszönhetően - túlzott folyadék kiáramlás a biztonsági szelepből 2 Túlzott folyadék kiáramlás a biztonsági - nem megfelelő tágulási tartály elő feltöltőtt nyomás szelepből - akeringető áramlás nem megfelelő méretezése 3 Szivattyú elégtelenség (forced circulation) 4 Nincs meleg folyadék áramlás a kollektorból, de a szivattyú üzemel (forced circulation) 5 Szivattyú gyújtás késés (forced circulation) - szelep hiba - hálózati erő elégtelenség - boiler érzékelő aktiválódott mert elérte a hőmérsékletet - boiler érzékelő elégtelenség - collector hőmérséklet érzékelő elégtelenség - vissza csapo és-vagy non return szelep zárva - levegő a kollektor kőrben - gőzképződés a kollektor kőrben (a szivattyú késve indúl vagy nagyon gyenge folyadék áramlás) - Túl sok szennyeződés a kollektor üvegén - kollektor hőmérséklet érzékelő elégtelenség - nem megfelelő beéllítás az elektronikus szabályozó egységen 6 Túlzott boiler lehűlés - nem megfelelő-hatékony cső szigetelés - non-return szelep elégtelenség (folyamatosan nyitva/természetes kőrforgás aktiválódása) - újra keringető szivattyú folyamatosan üzemel
24 Teaching manual Solar systems 10 Melléklet: a nap penal hatásfokának kiszámítása A nap panel hatásfokának a definíciója: : Qu K i (kollektor jellemző) mint kapcsolat az elnyelt η = Q energia Q a és a kollektor felületére érkező energia i kőzőtt Q Key: i (ami visszatérve acsoportos napsugárzás I és a kollektor felületének a szorzatából áll A st ). η = hatásfok Q u = a kollektorból leadott energia A kollektor hatásfoka, mint százalékban megadott Q i = a kollektor felületére érkező energia egységként látható a diagramban, melyben ugyanaz az eredmény kapható; az energia veszteség Q c A kollektor felületére érkező energia Q i úgy és a kollektor felületére érkező napenergia definiálható, mint: eredménye a környezeti Q i :értékének a megadésára napsugárzás energiéja E és az áteresztő felület Qc U T nagyságának A st a szorzata: = Qi E Q i = E A st Key: A kollektorból leadott energia Q u, megnöveli a rendszer hőmérsékletét, de ez nem egxenlő az elnyelt energiával Q a mert az részben elveszik az energia szóródásnak köszönhetően; energia szóródást okozhat a panel külső felületén bekövetkező hő veszteség( az energia veszteséget Q c -vel jelöljük). A kollektorból leadott energia Q u = elnyelt energia Q a energia veszteség Q c Q c = energia veszteség Q i = a kollektor felületén lévő környezeti energia U = a kollektor energia csere együtthatója T = hőmérséklet különbség (T átlag feület T kőrnyezetilevegő ); E = nap sugárzás energia. A fenti szabályátalakítva: U ( Tplate _ average T η = K E ambient _ air i ) 2 [ W C / m ] Így a hatésfok η Qa Qc Qc η = = Ki Qi E Ast Key: η = hatásfok Q a = elnyelt energia Q c = energia veszteség Q i = a kollektor felületére érkező energia Ki = a kollektor energia csere együtthatója Ezek a diagramok ábrázolják a teljesítmény η irányát a hő gradiens T/ solar energy E parameterei szerint, könnyűvé téve a panel teljesítményének a számolását, ha a gradiens ismert.