egyedi készítésű napkollektorok vizsgálata és felhasználási...

Egyedi készítésű napkollektorok

vizsgálata és felhasználási

lehetőségei

Készítette: Kálmán Ákos

Környezettudós hallgató

Témavezető: Pávó Gyula

Mérnök-oktató

ELTE-TTK, Környezettudományi szak, Védés 2012

2012. 06.08

Kálmán Ákos 2

Tartalom

• Bevezető

– Motiváció

• Kollektorok megvalósítása, eredmények

– Saját készítésű levegős kollektor

– Saját készítésű folyadékos kollektor

– Összehasonlító eredmények

– Teljesítmény, hatásfok

• Konklúzió, kitekintés

Kálmán Ákos 3

Bevezető

• Motiváció

Tapasztalat

Körülmények

Fűtésdíj csökkentése

Kálmán Ákos 4

Tartalom

• Bevezető

– Motiváció







Kálmán Ákos 5

Levegős kollektor

• Felépül: Abszorber: Al ötvözet

Hőszigetelt fakeret

Zártcellás polikarbonát

Gyűjtő: Al lemez

Csőrendszer: PVC lefolyócső

Ventilátor (keringetés): PC-processzor hűtő

Hőmérők

Kálmán Ákos 6

Levegős kollektorral végzett

kísérletek

• Első eset: a levegő akadálymentes átjutása az oszlopon

• Második eset: oszlop megtöltése fémvagdalékkal (csővel azonos anyagú palackokból kivágott 2-3 cm-es szabálytalan háromszögek)

• Harmadik eset: oszlop megtöltése fémforgáccsal (Al esztergálás során keletkezett hulladék; „spén”)

Kálmán Ákos 7


kísérletek

ÖSSZEHASONLÍTÁS

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000

t(s)

T(°

C)

Üres

Fémhulladékkal

teli

Fémforgáccsal

teli

Kálmán Ákos 8


kísérletek

Kálmán Ákos 9


kísérletek

Kálmán Ákos 10


kísérletek

Kálmán Ákos 11


kísérletek

Kálmán Ákos 12


kísérletek

Kálmán Ákos 13


kísérletek

• Összegzés:

Típus T

kezdeti (˚C) T

max (˚C) ΔT Telítési pont (˚C)

Üres 25 36 11 36,6

Fémhulladék 24 43 19 51,6

Fémforgács 23,5 42 18,5 47,6

Kálmán Ákos 14

Egyoszlopos kísérleti kollektor

U (V) v-lev (km/h)

14,5 9,1

13,5 8,5

12,5 8,1

11,5 7,6

10,5 7,0

9,5 6,5

8,5 5,9

7,5 5,2

Kálmán Ákos 15

Kísérleti kollektor eredménye

Kálmán Ákos 16

Tartalom

• Bevezető

– Motiváció







Kálmán Ákos 17

Saját készítésű folyadékos

kollektor

• Felépül:

Abszorber: rézcső

Keret: fából

Hőszigetelt polikarbonát

Gyűjtő: PVC nyomócső, idomok

Csőrendszer: PVC nyomócső

Hőmérők

Kálmán Ákos 18

Folyadékos kollektor építésének

menete

Kálmán Ákos 19


menete

Kálmán Ákos 20


menete

Kálmán Ákos 21

Kész kollektorok

Kálmán Ákos 22

Kész kollektorok

Kálmán Ákos 23

Kész kollektorok

Kálmán Ákos 24

Kész kollektorok

Kálmán Ákos 25

Tartalom

• Bevezető

– Motiváció







Kálmán Ákos 26

Összehasonlító eredmények

Leolvasás

• Levegős kollektor

• Folyadékos kollektor

Kálmán Ákos 27

Összehasonlító eredmények Felhős, változékony időben (2011.04.17)

Folyadékos kollektor be-és kimeneti hőmérsékletének és a

kinti hőmérsékletnek a változása

0

5

10

15

20

25

30

35

10:0

0:0

0

10:2

0:0

0

10:4

0:0

0

11:0

0:0

0

11:2

0:0

0

11:4

0:0

0

12:0

0:0

0

12:2

0:0

0

12:4

0:0

0

13:0

0:0

0

13:2

0:0

0

13:4

0:0

0

14:0

0:0

0

14:2

0:0

0

14:4

0:0

0

15:0

0:0

0

15:2

0:0

0

15:4

0:0

0

16:0

0:0

0

16:2

0:0

0

16:4

0:0

0

17:0

0:0

0

17:2

0:0

0

17:4

0:0

0

18:0

2:0

0

18:2

0:0

0

18:4

0:0

0

19:0

0:0

0

19:2

0:0

0

19:4

0:0

0

20:0

0:0

0

20:2

0:0

0

20:4

0:0

0

21:0

0:0

0

°CLEVEGŐ

F-KOLLEKTOR

F-CSŐ VÉGI

Levegős kollektor kimeneti és csővégi hőmérsékletének és a


0

10

20

30

40

50

60

70

10

:00

:00

10

:20

:00

10

:40

:00

11

:00

:00

11

:20

:00

11

:40

:00

12

:00

:00

12

:20

:00

12

:40

:00

13

:00

:00

13

:20

:00

13

:40

:00

14

:00

:00

14

:20

:00

14

:40

:00

15

:00

:00

15

:20

:00

15

:40

:00

16

:00

:00

16

:20

:00

16

:40

:00

17

:00

:00

17

:20

:00

17

:40

:00

18

:02

:00

18

:20

:00

18

:40

:00

19

:00

:00

19

:20

:00

19

:40

:00

20

:00

:00

20

:20

:00

20

:40

:00

21

:00

:00

°C

LEVEGŐ

L-KOLLEKTOR

L-CSŐ VÉGI

Kálmán Ákos 28

Összehasonlító eredmények Tiszta, derült időben(2011.04.20)

Folyadékos kollektor be-és kimeneti hőmérsékletének és a


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

10:4

7:0

0

11:1

2:0

0

11:3

7:0

0

12:0

2:0

0

12:2

7:0

0

12:5

2:0

0

13:1

7:0

0

13:4

2:0

0

14:0

7:0

0

14:3

2:3

0

14:5

7:0

0

15:2

2:0

0

15:4

7:0

0

16:1

2:0

0

16:3

7:0

0

17:0

2:0

0

17:2

7:0

0

17:5

2:0

0

18:1

7:3

0

18:4

2:0

0

19:0

7:0

0

19:3

2:0

0

19:5

7:0

0

20:2

2:0

0

20:4

7:0

0

21:1

2:0

0

21:3

7:0

0

22:0

2:0

0

22:2

7:0

0

22:5

2:0

0

23:1

7:0

0

23:4

2:0

0

°C

LEVEGŐ

F-KOLLEKTOR

F-CSŐ VÉGI

Levegős kollektor kimeneti és csővégi hőmérsékletének és a


0

10

20

30

40

50

60

70

10:4

7:0

0

11:1

2:0

0

11:3

7:0

0

12:0

2:0

0

12:2

7:0

0

12:5

2:0

0

13:1

7:0

0

13:4

2:0

0

14:0

7:0

0

14:3

2:3

0

14:5

7:0

0

15:2

2:0

0

15:4

7:0

0

16:1

2:0

0

16:3

7:0

0

17:0

2:0

0

17:2

7:0

0

17:5

2:0

0

18:1

7:3

0

18:4

2:0

0

19:0

7:0

0

19:3

2:0

0

19:5

7:0

0

20:2

2:0

0

20:4

7:0

0

21:1

2:0

0

21:3

7:0

0

22:0

2:0

0

22:2

7:0

0

22:5

2:0

0

23:1

7:0

0

23:4

2:0

0

oC

LEVEGŐ

L-KOLLEKTOR

L-CSŐ VÉGI

Kálmán Ákos 29

Összehasonlító eredmények Folyadékos - Levegős kollektor kimeneteinek és a kinti

hőmérsékletnek a változása

0

10

20

30

40

50

60

70

10:0

0:0

0

10:2

0:0

0

10:4

0:0

0

11:0

0:0

0

11:2

0:0

0

11:4

0:0

0

12:0

0:0

0

12:2

0:0

0

12:4

0:0

0

13:0

0:0

0

13:2

0:0

0

13:4

0:0

0

14:0

0:0

0

14:2

0:0

0

14:4

0:0

0

15:0

0:0

0

15:2

0:0

0

15:4

0:0

0

16:0

0:0

0

16:2

0:0

0

16:4

0:0

0

17:0

0:0

0

17:2

0:0

0

17:4

0:0

0

18:0

2:0

0

18:2

0:0

0

18:4

0:0

0

19:0

0:0

0

19:2

0:0

0

19:4

0:0

0

20:0

0:0

0

20:2

0:0

0

20:4

0:0

0

21:0

0:0

0

°C

LEVEGŐ

F-KOLLEKTOR

L-KOLLEKTOR

Folyadékos - Levegős kollektor kimeneteinek és a kinti

hőmérsékletnek a változása

0

10

20

30

40

50

60

70

10:4

7:0

0

11:1

2:0

0

11:3

7:0

0

12:0

2:0

0

12:2

7:0

0

12:5

2:0

0

13:1

7:0

0

13:4

2:0

0

14:0

7:0

0

14:3

2:3

0

14:5

7:0

0

15:2

2:0

0

15:4

7:0

0

16:1

2:0

0

16:3

7:0

0

17:0

2:0

0

17:2

7:0

0

17:5

2:0

0

18:1

7:3

0

18:4

2:0

0

19:0

7:0

0

19:3

2:0

0

19:5

7:0

0

20:2

2:0

0

20:4

7:0

0

21:1

2:0

0

21:3

7:0

0

22:0

2:0

0

22:2

7:0

0

22:5

2:0

0

23:1

7:0

0

23:4

2:0

0

°C

LEVEGŐ

F-KOLLEKTOR

L-KOLLEKTOR

Változékony

Derűs

Kálmán Ákos 30

Tartalom

• Bevezető

– Motiváció







Kálmán Ákos 31

Teljesítmény, hatásfok

Ahol:

– P teljesítmény (W/s)

– Q rendszerrel közölt hő (J)

– c víz, vagy levegő fajhője (J/kg*0C)

– m rendszeren átáramlott tömeg (kg)

– ρ víz, vagy levegő sűrűsége (kg/m3)

– v levegő, folyadék áramlási sebessége (m/s)

– A áramlási keresztmetszet (m2)

– ∆T hőmérsékletkülönbség

TAvct

TtAvc

t

TVc

t

Tmc

t

QP

Kálmán Ákos 32


A*v értékei (levegős kollektor)

– Szélmérő

keresztmetszete (m2)

*

– Szélmérővel mért

áramlási sebesség

(m/s)

Kálmán Ákos 33

Teljesítmény, hatásfok A*v értékei (Folyadékos kollektor)

Kálmán Ákos 34

Teljesítmény, hatásfok A*v értékei (Folyadékos kollektor)

Kálmán Ákos 35


S

P

Kollektor teljesítménye egyégnyi felületre viszonyítva (W/m2)

Napból jövő összes teljesítmény (W/m2)

Forrás: www.naplopo.hu

Kálmán Ákos 36


• Összesítő táblázat

Levegős kollektor Folyadékos kollektor

P (W) η (%) P (W) η (%)

P-névleges

(W) 242 +/-1 26 399 +/-1 42

Változékony

idő 93+/-48 19 61 +/-18 13

Kálmán Ákos 37

Konklúzió, kitekintés

• Hatékony rásegítés

• Egyszerű kivitelezés

• Megtérülés

Kálmán Ákos 38

Köszönöm a figyelmet!

Kálmán Ákos 39

1./a Magyarország középtávú

energia politikája/programja,

különös tekintettel a megújuló

energiaforrásokra

• Magyarországnak az EU-s célokat és ajánlásokat kell követnie

• Időtartam: 2007-2020

• Energiapolitika: stratégiai keretet kijelölő dokumentum, amely az országnak biztonságot, versenyképességet, fenntartható fejlődésnek megfelelő energiaellátást biztosít

• Céljai: hosszú távon érvényes megállapítások, amelyek segítik a lakosságot, vállalkozásokat, politikusokat

Kálmán Ákos 40

1./b Magyarország középtávú



energiaforrásokra

• Amiket az energia politikában figyelembe kell venni:

– Nemzetközi piacon E-igény nő

– E-forrásokért globális verseny folyik

– Kőolaj, földgáz beszerzése egyre nehezebb

– Döntéseket az EU energiastratégia alapján kell meghozni ez Magyarországra is vonatkozik

Kálmán Ákos 41

• A program lefektet 4 alappontot:

– E-ellátás biztonságát, stabilizálását: E-termelő és

tranzitországok együttműködése (Oroszország-Ukrajna vita)

– EU-ba nélkülözhetetlen a többirányú behozatal

– Válsághelyzetek kezelése (Fukushima)

– Fenntartható fejlődés: versenyképesség, káros kibocsátás csökkentés, környezeti és természetvédelmi értékek megőrzése

1./c Magyarország középtávú



energiaforrásokra

Kálmán Ákos 42

1./d Magyarország középtávú

energiapolitikája/programja,


energiaforrásokra

• Megújuló energiaforrások

– Célja: Magyarország importfüggésének csökkentése, fenntartható fejlődés feltételeinek megteremtése

– Bioüzemanyag, geotermikus energia, szél-és napenergia-felhasználás

– Ösztönzés

Kálmán Ákos 43

2., 3. Megtérülés

• Ahol: – W a kollektorral melegítésre fordított munka (J),

– I a napsugárzás intenzitása (J),

– A az abszorbeáló felület (m2),

– η a kollektor hatásfoka

AIW

Kálmán Ákos 44


• Folyadékos kollektor:

– Wderült idő = 7,6 MJ ~ 23 Ft

– Wfelhős idő = 1,7 MJ ~ 5 Ft

• Levegős kollektor:

– Wderült idő = 4,7 MJ ~ 15 Ft

– Wfelhős idő = 2,4 MJ ~ 7 Ft

• Hődíj: 3069 Ft/GJ = 3,069 Ft/MJ

(Forrás:Saját számla)

Kálmán Ákos 45


• Megtérülés (2010 okt. 15 – 2011 ápr. 15)

OKt Nov Dec Jan Febr Márc Ápr

4 8 2 4 6 10 5

5 9 7 10 11 7 4

6 13 22 17 10 14 6

Kálmán Ákos 46


• Fűtési szezon alatt megspórolható összeg:

• Folyadékos kollektor: 22-78 év

– 23*39 (derült napok száma)+5*53 (változékony napok

száma) = 1176 Ft, értéke 0-4193 Ft között változik

• Levegős kollektor: 13-35 év

– 15*39+7*53 = 947 Ft, értéke 0-2594 Ft között változik

Kálmán Ákos 47


• 1 fűtési szezon alatt kinyert energia:

6,92*108 J

• Kapcsolt energiatermelés során

kibocsátott CO2/GJ =55 kg (földgáz)

• 1 fűtési szezon alatt ki nem bocsátott CO2

mennyisége: 38 kg

egyedi készítésű napkollektorok vizsgálata és felhasználási...

Documents