. Számítógépes programok alkalmazása Orosz Imre ügyvezető Digisolar Kft. Fülöp István tervező Naplopó Kft. Miért kell méretezni? Célunk: Megtalálni a hőtechnikai, valamint pénzügyigazdasági jellemzők optimumát. Nagyon sok a téves nézet, az túlzott elvárás és irreális ígéret a napkollektoros rendszerekkel kapcsolatban. A megrendelőt korrekt módon kell tájékoztatni arról, mit fog kapni a pénzéért. Szoktunk-e méretezni? Eltérés a hagyományos rendszerek méretezéséhez képest A hagyományos rendszerek méretezésének alapelvei: A hőigényeket viszonylag magas értékkel veszik figyelembe A méretezéskor a hőigény szempontjából a legkedvezőtlenebb időszakot veszik számításba. Az ellátás biztonsága érdekében különböző biztonsági tényezőket alkalmaznak a méretezés során. A napkollektoros rendszerek méretezésének alapelvei: A reális célként kitőzött szoláris részarány elérése. Minél alacsonyabb fajlagos beruházási költséggel, minél magasabb kollektor négyzetméterenkénti hozam elérése. A kollektoros rendszer túlméretezésének következményei Gyakran előáll üresjárat, ezáltal megnő a kollektorok magas hőmérsékletű üzemideje, ez meghibásodásokat okozhat és csökkenti a rendszer élettartamát. A napkollektoros rendszer szükségtelenül drága lesz. Alacsony lesz a napkollektorok éves hatásfoka. A mértezés fajtái: Hőtechnikai méretezés Hőigény meghatározása Napkollektor felület, tároló nagyság meghatározása Napkollektorokkal hasznosított hőmennyiség meghatározása Szoláris részarány és rendszerhatásfok meghatározása Hidraulikai méretezés Csővezeték rendszer méretezése Szivattyú(k) méretezése Tágulási tartály méretezése Egyéb szerelvények, szelepek méretezése Pénzügyi-gazdasági méretezés Beruházási költség meghatározása Megtérülési idő meghatározása A mértezés lépései: A hőigény megállapítása A fölrajzi helyszín napsugárzási adottságainak meghatározása A konkrét helyszín adottságainak meghatározása Napkollektorok elhelyezésének lehetőségei Tárolók és gépészeti berendezések elhelyezésének lehetőségei A megrendelői igények és lehetőségek felmérése Hőtechnikai méretezés Egyszerű összefüggések, ökölszabályok Nomogramok Számítógépes méretezési programok Árajánlat készítés, pénzügyi-gazdasági métezés Megrendelő megalapozott döntése Szoláris részarány és rendszerhatásfok összefüggése: Kollektorokkal hasznosított hőmennyiség Szoláris részarány = Teljes hőszükséglet Kollektorokkal hasznosított hőmennyiség Rendszerhatásfok = Kollektorok felületére érkező napsugárzás 1
Hőigény meghatározása: Fontos: Melegvíz-fogyasztás pontos megállapítása, lehetőleg méréssel Napi, heti vízfogyasztás jellegének megállapítása: Fogyasztás Hétfő Kedd Szerda Csütörtök Péntek Szombat Vasárnap. C-os vízből Földrajzi helyszín Meteorológiai adottságok: Magyarország napsugárázási adottságai: Pl. 009 Napi bontás 0h-tól 08h-ig % h-tól..h-ig 10% h-tól..h-ig 1% h-tól..h-ig 10% h-tól..h-ig % h-tól..h-ig 0% h-tól..h-ig 0% h-tól..h-ig % Teljes napi 00 liter liter liter liter liter liter liter fogyasztás (=100%) Napsugárzás mérése piranométerrel Átlagos napsugárzás (7 év): 10 kwh/m Napi bontás 0 napos átlagolással Havi bontás Magyarország: ~100-100 kwh/m.év Hőigény meghatározása: Fontos: Melegvíz-fogyasztás pontos megállapítása, lehetőleg méréssel Földrajzi helyszín Meteorológiai adottságok: Magyarország napsugárázási adottságai: Éves vízfogyasztás jellegének megállapítása: Jan. Febr. Márc. Ápr. Máj. Jún. Júl. Aug. Szept. Okt. Nov. Dec. Fogyasztás %-ban 100% Téli hónap napsugárzása Nyári hónap napsugárzása Vízszintes felületre érkező globális napsugárzás Magyarországon A legnagyobb különbség az országrészek között: 8% Az ország egész területe alkalmas a napenergia gazdaságos hasznosítására! Derült, borult és változékony nap napsugárzása
A konkrét helyszín adottságai: Megrendelői igények felmérése: Napkollektor felület és tárolókapacitás becslése használati-melegvíz készítés esetén: Délnyugat / = 9% Szoláris részarány: % Szoláris részarány: 0% Délkelet / 0 = 9% Kollektor felület 0,m / 0 liter HMV fogyasztás 0 C-os vízből 1m / 0 liter HMV fogyasztás 0 C-os vízből Tároló térfogat -0 liter / kollektor m 0-0 liter / kollektor m Dőlésszög és tájolás hatása egész éves felhasználás esetén A konkrét helyszín adottságai: Használati-melegvíz tárolók optimális méretének meghatározása 0 liter víz 10 C-ról 0 C-ra melegítésének hőszükséglete Az árnyékolás hatása Déli tájolású, -os dőlésű felületre érkező, és ebből napkollektorokkal hasznosítható napsugárzás havi megoszlása Magyarországon Érkező napsugárzás: ~100-100 kwh/(m.év) Hasznosítható napsugárzás: ~0-00 kwh/(m.év) Belső hőcserélők felülete: simacsöves hőcserélő: ~0, m / kollektor m bordáscsöves hőcserélő: ~0,-0, m / kollektor m
70 0 0 0 100 8 7 II. I. III. IV. V. 0 / 0 10 70 0 0 0 8 7 8 7 NY/K DK/DNY D 8 7 70 00 00 00 011.11.10. Napkollektor felület becslése medencefűtés esetén: Kollektorfelület = 0, 1 Vízfelület Méretezés egyszerű nomogramokkal: Kiindulási adatok: - Vízmelegítés 10 C-ról C-ra - Kollektorköri csővezeték hossza: 10m - Csővezeték hőszigetelése: 0mm vastag, kasírozott kőzetgyapot Melegvíz fogyasztás (liter naponta és személyenként) Személyek Teljesítménycsökkenés: (a kollektorköri csővezetékhossz függvényében) Csőhosszúság [m] 10 0 0 0 Teljesítmény [%] 100 9 88 8 Szoláris zónák (Magyarország: III. zóna) Kollektorok dőlésszöge Nyár Éves átlag Kollektorok tájolása Tél Szoláris részarány [%] 100 90 80 80 70 90 80 70 0 0 0 Tároló nagysága (liter) Szoláris zónák: (évi napsütéses órák száma) I. 100-1700 II. 1700-1800 III. 1800-100 (Magyarország) IV. 100-00 V. 00-00 Az egyszerűsített, kézi méretezési eljárások korlátai: Napi és éves időléptékben egyaránt változó energiaforrással igyekszünk kielégíteni, tág határok között változó fogyasztói igényeket. Mivel az energiaforrás csak korlátozottan áll rendelkezésre, fokozottan figyelembe kell venni az adott rendszer egyedi jellemzőit. Hagyományos módszerekkel nehezen leírható tényezők, döntően befolyásolhatják eredményeinket (pl: passzív szolár hőnyereség). Napkollektor felület és puffertároló méret becslése fűtésrásegítés esetén: 1 m kollektorfelület -10m fűtött épületfelület Puffernagyság: 0-100 liter / kollektor m Méretezés egyszerű nomogramokkal: Méretezés számítógépes szimulációval: Napkollektoros rendszerek vizsgálatára alkalmas szimulációs szoftverek: TrnSYS T-Sol Naplopó Éves szoláris részarány ~10-0% Polysun
Polsyun áttekintése A számítógépes szimuláció lehetőséget teremt összetett rendszerek vizsgálatára is. Könnyen értelmezhető információk, különböző felhasználói szinteken: Végfelhasználók - Light verzió Kivitelezők - Professional Tervezők - Designer Fontosnak tartjuk, hogy a szimuláció az alábbi kérdéskörben adjon egzakt válaszokat: 1. Hőtechnikai méretezés (szoláris részarány, fajlagos energiahozam). Pénzügyi, gazdasági elemzés (megtérülési idő) akár analóg kapcsolások összehasonlítása útján is.. Környezetvédelmi hasznosság; (CO kibocsátás csökkentés) Egységes műszaki, tudományos alapokon nyugvó platform Reprodukálható és dokumentálható szimulációk
Köszönöjük a figyelmet! Orosz Imre imreorosz@t-online.hu Fülöp István naplopo@naplopo.hu