Konkurs OZE Zespół Szkół Ochrony Środowiska w Lesznie Wstępne określenie ilości paneli fotowoltaicznych i paneli grzewczych dla budynku jednorodzinnego o powierzchni 200 m2, 4 – osobowej rodziny. Zespół Szkół Ochrony Środowiska w Lesznie

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.

Temperatura w pomieszczeniu Tabela 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

Określenie paneli fotowoltaicznych Założenia: 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

Określenie paneli fotowoltaicznych Przyjmujemy 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.

Określenie paneli fotowoltaicznych Proponujemy 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

Schemat połączenia

Schemat rozmieszczenia i wyposażenia.

Schemat rozmieszczenia i wyposażenia.

Dobór wielkości kolektora Dobór 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:

Dobór wielkości kolektora  

Dobór wielkości kolektora Określenie ilości energii cieplnej do ogrzania ciepłej wody użytkowej T1 = 12oC T2 = 45oC m = 50×4 =200l cp = 0,0011 straty = 20%

Dobór wielkości kolektora dzień = 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

Dobór wielkości kolektora Przyjmujemy kolektor płaski firmy „Solar” – Pro typu TS310 o powierzchni 1,8m2   Przyjmujemy 4 szt paneli

Dobór wielkości kolektora Dla 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.)

Określenie wielkości kolektorów do ogrzewania domku Obliczenie 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  

Określenie wielkości kolektorów do ogrzewania domku Kubatura domku: V = P × h V = 200m2 x 3m = 600m3  q dla 600m3 przyjmujemy 0,4 Obliczenie zapotrzebowania na moc cieplną

Określenie wielkości kolektorów do ogrzewania domku Ilość 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

Określenie wielkości kolektorów do ogrzewania domku Powierzchnia 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.

Określenie wielkości kolektorów do ogrzewania domku

Określenie wielkości kolektorów do ogrzewania domku Całkowita 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.

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.

Podsumowanie Opracowanie zostało wykonane przez uczniów klas I i II technikum o specjalnościach: technik urządzeń i systemów energetyki odnawialnej 3 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