Jodat Ympäristöenergia Oy 1
o Perustiedot aurinkoenergiasta ja järjestelmän toiminta o Pääkomponentit ja rakenne o Erikoisvaatimukset aurinkolämpöjärjestelmään o Varaajan rakenteet o Erilaiset hybridijärjestelmät o Suunnittelu ja mitoitus o Esimerkki aurinko, puu, lämpöpumppu ja sähköhybridi 2
Jodat Ympäristöenergia Oy 3 Aurinkoenergiajärjestelmät aurinkoenergia aktiiviset järjestelmät passiiviset järjestelmät lämpöjärjestelmät korkealämpöjärjestelmät jäähdytys peilijärjestelmät sähköjärjestelmät matalalämpöjärjestelmät ilma lämmitys uima-allas lämmitys käyttövesilämmitys talonlämmitys
Käyttövesi ja hybridijärjestelmät Jodat Ympäristöenergia Oy 4
Jodat Ympäristöenergia Oy 5 Vuotuinen kokonaissäteilymäärää globaalisäteilystä 25 50% lämmöntuottoa 10 14% sähköntuottoa 1000 kwh/m 2 1200 kwh/m 2 2000 kwh/m 2
Jodat Ympäristöenergia Oy 6 Varjopanoraama Kolhon järjestelmässä Mitattu erityinen keräimen vuosituotto: 250-275 kwh/m²
Opastus o Perustiedot aurinkoenergiasta o Pääkomponentit ja järjestelmän toiminta o Erikoisvaatimukset aurinkolämpöjärjestelmään o Varaajan rakenteet o Erillaiset hybridijärjestelmät o Suunnittelu ja mitoitus o Esimerkki aurinko, puu, lämpöpumppu ja sähköhybridi Jodat Ympäristöenergia Oy 7
Jodat Ympäristöenergia Oy 8 Aurinkolämpöjärjestelmä tuotanto keräinanturi ilmanpoisto aurinkokeräimet
Jodat Ympäristöenergia Oy 9 Aurinkolämpöjärjestelmä varastointi, jälkilämmitys ja kulutus käyttövesivaraaja kattila sähkövastus
Jodat Ympäristöenergia Oy 10 Aurinkolämpöjärjestelmä pumppaus, täyttö ja turvallisuus
Jodat Ympäristöenergia Oy 11 Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä aurinkokeräin
Jodat Ympäristöenergia Oy 12 Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä aurinkokeräin varaaja
Jodat Ympäristöenergia Oy 13 Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä aurinkokeräin varaaja
Jodat Ympäristöenergia Oy 14 Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä aurinkokeräin varaaja pumppu
Jodat Ympäristöenergia Oy 15 Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä aurinkokeräin ohjausyksikkö varaaja pumppu
Jodat Ympäristöenergia Oy 16 Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä keräinanturi varaaja-anturi
Jodat Ympäristöenergia Oy 17 Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä lämpötila-ero ΔT -20 K järjestelmä on pois päältä 10 C 30 C off
Jodat Ympäristöenergia Oy 18 Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä lämpötila-ero ΔT 6 K järjestelmä on käynnistynyt 36 C 30 C on
Jodat Ympäristöenergia Oy 19 Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä lämpötila-ero ΔT 10 K järjestelmä on päällä 60 C 50 C on
Jodat Ympäristöenergia Oy 20 Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä lämpötila-ero ΔT 4 K järjestelmä on pois päältä 65 C 61 C off
o Perustiedot aurinkoenergiasta o Pääkomponentit ja järjestelmän toiminta o Erikoisvaatimukset aurinkolämpöjärjestelmään o Varaajan rakenteet o Erillaiset hybridijärjestelmät o Suunnittelu ja mitoitus o Esimerkki aurinko, puu, lämpöpumppu ja sähköhybridi Jodat Ympäristöenergia Oy 21
Hyötysuhde eta ( ) Jodat Ympäristöenergia Oy 22 Aurinkokeräimen hyötysuhdekäyrä 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 tasokeräimen hyötysuhdekäyrät 1000 W/m 2 800 W/m 2 400 W/m 2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 lämpötilaero (DT) keräin / ulkolämpö (K) Aurinkokeräimen hyötysuhdekäyrä kertoo tarkasti keräimen ominaisuuksista ja auttaa suunnittelijaa valitsemaan kuhunkin tarkoitukseen sopivimman keräimen. Y-akselilla on prosenttiosuus hyödyksi saadusta energiasta suhteessa keräimeen kohdistuvaan säteilyyn. X-akselilla on keräimen keskilämpötilan (T m ) ja keräintä ympäröivän ilman (T amb ) välinen lämpötilaero.
Jodat Ympäristöenergia Oy 23 Lämmön laatua lkv lkv 300 l, 35 C kv 100 l, 60 C 100 l, 30 C 100 l, 15 C kv 10 C kv 10 C Q = m * c * ΔT 300 kg * 1,16 Wh/kg*K *25 K = 8 700 Wh Q = m * c * ΔT 100 kg * 1,16 Wh/kg*K * 5 K = 580 Wh 100 kg * 1,16 Wh/kg*K *20 K = 2 320 Wh 100 kg * 1,16 Wh/kg*K *50 K = 5 800 Wh 8 700 Wh
Vaatimukset lämmitysjärjestelmään ja Jodat Ympäristöenergia Oy 24 varaajaan Jälkilämmitysalue niin suuri kun tarpeellinen Tavallinen lämmönlähde korkea ja kapea (Suhde korkeus halkaisija 2,5>1) hyvin eristetty kierukka varaajan pohjassa (isossa varaajassa kerrostuvat lämmönvaihtimet myös ylempänä) Viileät olosuhteet varaajassa että aurinkolämpöjärjestelmän hyötysuhde pysy korkealla Aurinko
energiavaraajan kytkentäsuositus TE1: anturi aurinkokeräin TE2: anturi varaaja-ala TE3: anturi jälkilämmitys on TE4: anturi jälkilämmitys off TE3 meno talvi lkv-jälkilämmityskierukka TS1 TS1: termostaattisekoittaja käyttövedelle TS2: termostaattisekoittaja käyttövedelle (pakollinen max. 65⁰C) meno kesä paluu kesä lkv-esilämmityskierukka meno lattialämmitys TS2 meno kattila TE2 paluu lattialämmitys paluu kattila aurinkokierukka paluu talvi TE4 Jodat Ympäristöenergia Oy 25
Jodat Ympäristöenergia Oy Varaajan aurinkolämmönvaihdin Pienessä hybridivaraajassa (300 l - 1500 l) pystykierukka on tavallisesti sisäänrakennettu. Siihen voi kytkeä noin 6-15 m 2 keräinpinta-alan. Tärkeä on tarkistaa kierukan luovutuspinta-ala (suhde 1m 2 kierukka / max. 5m 2 keräin) Isommat aurinkolämpöjärjestelmät kytketään yleensä ulkopuolisen levylämmönvaihtimen kautta.
Jodat Ympäristöenergia Oy 27 Ulkopuolinen levylämmönvaihdin Kytkentä,- ja ohjaussuositus S1 R1 R3 S3 S2 Anturit S1 keräin S2 varaaja S3 lämmönvaihdin/ pakkassuoja Relet S1 ensiöpumppu R2 toisiopumppu R3 pakkasuoja kolmentieventtiili R2
Opastus o Perustiedot aurinkoenergiasta o Pääkomponentit ja järjestelmän toiminta o Erikoisvaatimukset aurinkolämpöjärjestelmään o Varaajan rakenteet o Erillaiset hybridijärjestelmät o Suunnittelu ja mitoitus o Esimerkki aurinko, puu, lämpöpumppu ja sähköhybridi Jodat Ympäristöenergia Oy 28
Jodat Ympäristöenergia Oy 29 Hybridijärjestelmä kv,- ja talon lämmitys Valmiiksi kytketty energiavaraaja omakotitalossa
energiavaraaja AKVA SOLAR Jodat Ympäristöenergia Oy 30 Varaaja on täytetty lämmitysvedellä. Käyttövesi lämmitetään kahdella kierukalla (alhaalla esilämmityskierukka, ylhäällä jälkilämmityskierukka) Lämpö hyödynnetään sekä käyttöveden että talonlämmitykseen. 30
Ratio-akkuvaraaja käyttövesimoduulilla 31
Käyttövesimoduuli FriWa Mini anturi Pt 1000 venttiilit letkuventtiili levylämmönvaihdin letkuventtiili virtausanturi taajuusmuuntajapumppu eristekotelo palloventtiilit vapaakiertoeste www.paw.eu 32
Opastus o Perustiedot aurinkoenergiasta o Pääkomponentit ja järjestelmän toiminta o Erikoisvaatimukset aurinkolämpöjärjestelmään o Varaajan rakenteet o Erillaiset hybridijärjestelmät o Suunnittelu ja mitoitus o Esimerkki aurinko, puu, lämpöpumppu ja sähköhybridi Jodat Ympäristöenergia Oy 33
Aurinko-sähköhybridi käyttövedelle (lähde: www.wagner-solar.com) 34
Aurinko-öljyhybridi käyttövedelle (lähde: www.wagner-solar.com) 35
(lähde: www.wagner-solar.com) 36 P1: aurinkopiirin pumppu P2: kattilan pumppu P3: lämpöpiirin pumppu M1: moottorisekoittaja lämpöpiiri Vm: kattilavaraajaventtiili BWM: käyttövesisekoittaja lämmin kv kylmä kv Aurinko-pellettihybridi käyttövedelle ja lämmitykseen keräimet pellettikattila
(lähde: www.wagner-solar.com) 37 Aurinko-puu pellettihybridi käyttövedelle ja P1: aurinkopiirin ensiöpumppu P2: aurinkopiirin toisiopumppu P3: kattilapumppu P4: lämpöpiirin pumppu P5: pumppu RatioFresh ensiöpuoli P6: kv- kiertopumppu lämmitykseen keräimet M1: moottorisekoittaja lämpöpiiri V1: termostaatti paluuventtiili LLV: levylämmönvaihdin Kv- kierto kylmä kv lämmin kv sähkövastus puukattila LLV
Jodat Ympäristöenergia Oy 38 Opastus o Perustiedot aurinkoenergiasta o Pääkomponentit ja järjestelmän toiminta o Erikoisvaatimukset aurinkolämpöjärjestelmään o Varaajan rakenteet o Erillaiset hybridijärjestelmät o Suunnittelu ja mitoitus o Esimerkki aurinko, puu, lämpöpumppu ja sähköhybridi
Jodat Ympäristöenergia Oy 39 Kulutuksen kartoitus ja mitoitus Käyttövesijärjestelmä lämmin vesi kulutustaulukko kwh/henk/vrk henkilömäärä 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 pieni (kwh) 1,7 3,5 5,2 7,0 8,7 10,4 12,2 13,9 15,7 17,4 normi (kwh) 2,9 5,8 8,7 11,6 14,5 17,4 20,3 23,2 26,1 29,0 taulukkomitoitus keräinpinta-ala (apertuuri) ja käyttövesivaraaja henkilömäärä 1 2 3 4 5 6 7 keräin m 2 /henkilö min 1,2 2,4 3,6 4,8 6 7,2 8,4 keräin m 2 /henkilö max 2 4 6 8 10 12 14 varaaja l/henkilö min 75 150 225 300 375 450 525 varaaja l/henkilö max 100 200 300 400 500 600 700
Jodat Ympäristöenergia Oy 40 Lämpöjärjestelmän mitoitustaulukko Koska talon ei voi auringolla järkevästi lämmittää, aurinkoenergia voidaan hyödyntää ainoastaan kesällä kosteiden tilan lattialämmitykseen. Taulukossa kulutus kesällä kwh/ m² /vrk Huom. varaajan tyyppi energiavaraaja m² 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 *minimi teho (10 W/m 2 ) 0,24 0,5 0,7 1,0 1,2 1,4 1,7 1,9 2,2 2,4 pieni teho (30 W/m 2 ) 0,72 1,4 2,2 2,9 3,6 4,3 5,0 5,8 6,5 7,2 suuri teho (50 W/m 2 ) 1,2 2,4 3,6 4,8 6,0 7,2 8,4 9,6 10,8 12,0 * passiivitalo
Jodat Ympäristöenergia Oy 41 o Perustiedot aurinkoenergiasta o Pääkomponentit ja järjestelmän toiminta o Erikoisvaatimukset aurinkolämpöjärjestelmään o Varaajan rakenteet o Erillaiset hybridijärjestelmät o Suunnittelu ja mitoitus o Esimerkki aurinko, puu, lämpöpumppu ja sähköhybridi
Lämpöjärjestelmä kokonaisuus S1 keräinlämpötila S7 ulkolämpötila S3 A S2 K s A A K GA2 R2 B A R3 GA1 GA1 R4 s S6 R6 auki R7 kiinni S8 s B A LP S4 S8 R3 S5 A R7 R8 R5 S9 PUU B A 42
Lämmönjakojärjestelmä ulkolämpötilaohjattu lämpöpiiri S7 ulkolämpötila Shuntin toimilaite 230 V~ K S6 s R11 K s R10 s A S5 A 43
Aurinkolämpöjärjestelmä S1 keräin S3 S1 R1 S2 varaaja yläosa S3 toisiopumppuohjaus (R4) S4 varaajan alaosa S5 Akvantti alaosa R1 ensiöpumppu R2 vaihto kerros 1 ja 2 R3 vaihto kerros 2 ja 3 R4 toisiopumppu GA1 ja GA2 Grundfos Direct Sensors energiamittaus A s K R2 GA2 GA1 GA1 R4 S2 A K R3 s s S4 S5 A R3 44
Lämpöpumppujärjestelmä A s S2 s s LP S4 45
Sähkövastukset (tilanteen kun aurinko, lämpöpumppu ja puulämmitys on pois päältä) s sähkövastus termostaatilla (on jo olemassa) A S2 s Käyttövesivastus päällekytkentälämpötil a: esim. 50 C s Talon lämmitysvastus päällekytkentälämpötil a: esim. 30 C s Talon hätälämmitysvastus päällekytkentälämpötil a: esim. 30 C Tavallisesti pois päältä S4 46
Kattilajärjestelmä K A s S2 K s S8 s A S4 S5 A R7 S9 PUU R8 R5 47
Lämmin käyttövesijärjestelmä Käyttövesi lämmitetään ainoastaan 500 l varaajassa kahdella kierukalla (esilämmitys LK 35, jälkilämmitys LK45) A s S2 s Ylimääräinen lkvsekoittaja (huom: tästä voi lähteä yli 65 C kuuma vettä!!) s S4 48