1 Konkurs OZE Zespół Szkół Ochrony Środowiska w LesznieWstępne określenie ilości paneli fotowoltaicznych i paneli grzewczych dla budynku jednorodzinnego o powierzchni 200 m2, 4 – osobowej rodziny. Zespół Szkół Ochrony Środowiska w Lesznie
2 Wstęp Uczniowie biorący udział w Projekcie na podstawie danych swoich rodzin , określili zapotrzebowanie na energię elektryczną, zużycie ciepłej wody użytkowej oraz temperatury w pomieszczeniach. Dane te są podstawą do określenia parametrów wyjściowych do obliczeń wstępnych doboru paneli fotowoltaicznych oraz paneli grzewczych.
3 Temperatura w pomieszczeniuTabela zużycia Ilość energii elektrycznej Ilość ciepłej wody Użytkowej Temperatura w pomieszczeniu KW W K 1 6 50 20 2 7 48 21 3 5 62 22 4 5,5 70 23 4,5 40 6,5 21,5 8 42 9 10 22,5 11 41 12 39 Śr. 6,0 kW 50 litrów 22oC
4 Określenie paneli fotowoltaicznychZałożenia: Dom jednorodzinny o powierzchni 200m2= A Wielkość rodziny 4 osoby Zapotrzebowanie na moc 6kW= P Przesunięcie falowe =0,95 P=U × I × cosρ U - napięcie prądu = 230 V I – natężenie prądu
5 Określenie paneli fotowoltaicznychPrzyjmujemy natężenie prądy I = 25 A Proponuję się zastosować moduły o napięciu U = 24V w celu uzyskania napięcia 230 V w połączeniu szeregowym U = 10 szt.×24V = 240V Przyjmujemy spadek napięcia na przesyle około 5 % tj. 12V W celu uzyskania prądu znamionowego I = 25A należy połączyć równolegle 5 zestawów po 10 modułów.
6 Określenie paneli fotowoltaicznychProponujemy moduły SQ160C (24V) firmy SHEL – POWER o prądzie zwarcia Iz=4,9 A I = Iz × 5 zestawów I = 4,9 × 5 = 24,5 A 1 panel SQ160C posiada powierzchnie czynną A = 1,32m2 Całkowita powierzchnia paneli fotowoltaicznych Acałkowite = 50szt. × 1,32m/szt.= 66,02m2
7 Schemat połączenia
8 Schemat rozmieszczenia i wyposażenia.
9 Schemat rozmieszczenia i wyposażenia.
10 Dobór wielkości kolektoraDobór wielkości kolektora słonecznego w instalacji domowej ciepłej wody użytkowej ( 4 osoby) Średnie zużycie c.w.u. na 1 osobę w domu jednorodzinnym 5 kWh/dobę Średnie zużycie wody 50 litrów Średnia temperatura wody 45oC Temperatura z wodociągów 12o Pole kolektora słonecznego określamy dla instalacji solarnej w zależności:
11 Dobór wielkości kolektora
12 Dobór wielkości kolektoraOkreślenie ilości energii cieplnej do ogrzania ciepłej wody użytkowej T1 = 12oC T2 = 45oC m = 50×4 =200l cp = 0,0011 straty = 20%
13 Dobór wielkości kolektoradzień = 7,26 kWh/dzień Zapotrzebowanie roczne rok = 7,26×365 = 2649,9 kWh ≈ 2650 kWh Obliczenie powierzchni kolektora Przyjmujemy kolektor płaski firmy „Solar” – Pro typu TS310 o powierzchni 1,8m2
14 Dobór wielkości kolektoraPrzyjmujemy kolektor płaski firmy „Solar” – Pro typu TS310 o powierzchni 1,8m2 Przyjmujemy 4 szt paneli
15 Dobór wielkości kolektoraDla zabezpieczenia zapotrzebowania należy zastosować zasobnik – wymiennik c.w.u. o pojemności 200 litrów. W celu optymalnego wykorzystania energii dostarczonej przez instalację solarną zaleca się zastosować zbiornik płaszczyznowy lub kombinowany (w celu ewentualnego wykorzystania do wspomagania c.o.)
16 Określenie wielkości kolektorów do ogrzewania domkuObliczenie zapotrzebowania na moc cieplnej do ogrzewania wg charakterystyki strat ciepła przyjmując moc równą stracie dla kubatury ogrzewanej przestrzeni odniesioną do jednostkowej różnicy temperatur powietrza wewnątrz i zewnątrz budynku q – charakterystyka cieplna budynku
17 Określenie wielkości kolektorów do ogrzewania domkuKubatura domku: V = P × h V = 200m2 x 3m = 600m3 q dla 600m3 przyjmujemy 0,4 Obliczenie zapotrzebowania na moc cieplną
18 Określenie wielkości kolektorów do ogrzewania domkuIlość energii wytworzonej przez panel solarny musi zabezpieczać zapotrzebowanie na obliczoną wartość zapotrzebowania na ogrzewanie pomieszczenia (uwzględniono straty na urządzeniach dodatkowych około 20%) - zapotrzebowanie mocy G – 877 kWh/m2 (średnia moc promieniowania urządzenia) E – straty pokrycia E=0,45
19 Określenie wielkości kolektorów do ogrzewania domkuPowierzchnia kolektora przyjmujemy A=31 m2 obliczenie ilości kolektorów firmy „Solar” Pro typu TS310 o powierzchni 1,8 m2 Do instalacji c.o. proponuje się zbiornik zasobowy 600 litrów Kolektory słoneczne do c.o. pełnią rolę wspomagania konwencjonalnych źródeł ogrzewania centralnego.
20 Określenie wielkości kolektorów do ogrzewania domku
21 Określenie wielkości kolektorów do ogrzewania domkuCałkowita powierzchnia kolektorów solarnych dla c.w.u. i c.o. Ac.w.u.+c.o. = Ac.w.u. + Ac.o. Ac.w.u.+c.o. = 8,06m2 + 17,22m2 = 25,28m2 Ilość kolektorów I = A / 1,8 = 25,28m2 / 1,8m2/szt = 14,04 kolektora Przyjmujemy 14 szt kolektorów TS310 firmy „Solar” – Pro.
22 Podsumowanie W/W wstępnym opracowaniu pokazano uproszczoną metodę określenia doboru kolektorów solarnych i fotowoltaiki dla średniej wielkości domku i średnio licznej rodziny. W opracowaniu pominięto urządzenia dodatkowe w układach instalacji np. pompy, układy regulacji i sterowania, przewody i inną armaturę. Starano się wykazać możliwości wykorzystania energii słonecznej warunkach obecnych, w warunkach obecnego poziomu techniki oraz zainteresować tematem wykorzystania energii odnawialnej.
23 Podsumowanie Opracowanie zostało wykonane przez uczniów klas I i II technikum o specjalnościach: technik urządzeń i systemów energetyki odnawialnej uczniów technik urządzeń sanitarnych 3 uczniów technik ochrony środowiska 3 uczniów technik mechanik 3 uczniów Zespołu Szkół Ochrony Środowiska w Lesznie W/W opracowanie nie analizuje aspektu ekonomicznego. Leszno 17.II.2013