Solvarme i forbindelse med bygninger
Registrering og beregning
Ivan Katic, SolenergiCentret
Ivan.Katic@Teknologisk.dk tel. 7220 2482
11 Ivan KaticIvan Katic
Januar 2007 Januar 2007
Køling
Hvad kan solenergi-anlæg ?
Bygningskomponent, f.eks solafskærmning
Ventilation Brugsvand
Rumvarme
Procesvarme
Almen elforsyning
Solceller: El Solfangere: Varme
Solvarme: princip
Typisk kan 25-50% af solenergien udnyttes i praksis i DK
27.1 Generelt
Formålet med at registrere solvarme, er at beregne reduktionen af det energiforbrug som ellers ville være brugt til opvarmning, varmt
brugsvand eller begge dele.
Energikonsulenten skal registrere eksisterende solvarmeanlæg. Hvis det er rentabelt skal energikonsulenten beregne effekten af etablering af et solvarmeanlæg, ellers skal beregningen fremgå under forslag ved
renovering.
Husk at solvarmeanlæg kan være omfattet af lokalplaner, varmeplaner mv. og derfor kræver en myndighedskendelse.
Registrering
27.2 Registrering
De følgende registreringer gælder for alle kategorier af bygninger og
ejendomme. Såfremt en bygning har solvarme skal følgende registreres:
• Anlægsbeskrivelse
• Type
• Solfanger
• Varmetabskoefficient
• Varmerør til solfanger
• Effektiviteter
• Beholder og el
Anlægsbeskrivelse
• Opvarmning
– Sjælden, da der normalt er dårligt
sammenfald mellem behov og ydelse
• Brugsvand
– Den mest almindelige, dækker typisk 60-70%
af behovet for varmt vand
• Kombineret opvarmning og brugsvand.
– Dækker typisk 10-30% af totalbehovet
Brugsvands- og små kombianlæg
Typisk solvarmeunit
Kombianlæg med større dækning
Buffertank med ekstern veksler til brugsvand.
Reducerer opholdstid for varmt vand
Andre anlægsvarianter
• Luftsolfangere, bruges især i fritidshuse til udtørring og luftskifte
• Anlæg til opvarmning af svømmebassin
• Anlæg i kombination med varmepumpe
(energiabsorber)
Solfanger
• Type
• Areal
• Orientering/hældning
• Varmetabskoefficient
• Starteffektivitet
Type: solfangertyper
Datablade: www.god-solvarme.dk
Teoretisk standardanlæg med 70% dækning af varmt brugsvand for parcelhus:
Effektivitet
E ffektivitetskurver for typiske solfangere
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Tv æ sk e i fan ger -Tude
Effektivitet
I II III IV V
Solfangereffektivitet for: I+II: Selektiv absorber, et lag glas (I: kanalplade, II:
rør/finne). III: Plastabsorber, dobbelt plastdæklag. IV: Uafdækket solfanger.
V: Vacuumrørssolfanger
Anlægsplacering: Relativ ydelse
• Brugsvandsanlæg: Optimum ca.45 grader og sydvendt
• Kombianlæg: Optimum ca. 60 grader og sydvendt
• Skygge bør undgås, men ikke så kritisk som for solceller
• Facader kan evt. også bruges
Brugsvandsanlæg
0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1
15 30 45 60 75 90
Hældning
syd ssø/ssv sø/sv øsø/vsv øst/vest
Kombianlæg
0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1
15 30 45 60 75 90
Hældning
syd ssø/ssv sø/sv øsø/vsv øst/vest
Varmerør til solfanger
• Varmetabskoefficient W/K pr. meter
• Samlet længde
– Armaturer og kuldebroer
– Ækvivalent længde (bilag 25)
Varmetab fra rørføring
Selvcirkulation fra beholder?
Uisolerede strækninger?
Ødelagt isolering?
Varmetab fra rørføring
Uisoleret varmeveksler til rumvarme
Lovlig men uskøn rørføring
Beholder og el
• Normalt
kombibeholder, dvs solvarmeveksler i bunden og
suppleringsveksler eller elvarme i toppen
• Volumen typisk 50 liter pr m
2solfanger
• Opretstående
• Spiral eller kappe
Volumen og varmetab registreres ved gennemgang af BV anlæg (Brug evt. bilag 24)
Alvorlige kuldebroer på solvarmebeholder
Termostat for elpatron
• 21.2.4.4 Solvarmebeholder
• For solvarmebeholdere skal energikonsulenten registrere, om det er en kappebeholder eller om
beholderen er med varmespiral i toppen. Det skal også registreres om beholderen har el-patron.
• 21.2.4.5 Varmetab fra varmtvandsbeholder
• Energikonsulenten skal registrere beholderens isolering og beregne dens varmetab (W/K).
• 21.2.4.6 Temperaturfaktor for opstillingsrum
• Energikonsulenten skal registrere under hvilke forhold
• varmtvandsbeholderen er placeret. Er det opvarmet rum,
uopvarmet rum eller i det fri.
Datablade: www.god-solvarme.dk
Teoretisk standardanlæg med 70% dækning af varmt brugsvand for parcelhus:
Gaskedel og solvarmebeholder i én unit
Beholder med gennemstrømningsveksler
Styring og pumpe
• Differenstermostat
• Integreret i kedelstyring
• Overstyring til gulvvarme
• Normalt lavt flow/lille pumpe
Registrering af standby forbrug for styring
Registrering af pumpeeffekt og effekttrin
Check af styring
• Er det sikkert at solvarmen yder et bidrag, eller bliver al varmen produceret med
supplerende energi (el, gas…)?
• Det kan være nyttigt med
månedsaflæsninger af forbruget
• Er der en temperaturdifferens over
solfangerkredsen når den kører? Stopper
pumpen om natten? Hvilket effekttrin står
den på (nogle er aut.variable)
Skoldningssikring og styring
Beregning af nyt solvarmeanlæg
• Type
– Fysiske muligheder
– Samspil med husets varmeanlæg
• Dimensionering
– Nominelt forbrug i h.t. energiramme – Faktisk behovsprofil
• Økonomi
– Udskiftningssituation?
Typisk besparelse, Enfamiliehus
Kurver til venstre:
Brugsvand
Til højre: Brugsvand og rumvarme
Kilde: Basisdokument vedr. solvarmeøkonomi 2006, Jan-Erik Nielsen
Kilde: Basisdokument vedr. solvarmeøkonomi 2006, Jan-Erik Nielsen
Dimensionering BV anlæg
0 100 200
200 400
600 800
2
300 Dækningsgrad i %
Ydelse pr. m² solfanger i kWh Forbrug pr. m² solfanger i liter pr. dag
Solfangerareal pr. person i m² 20
40 60 80
1 ½ ¼
I III II II III
I
Dimensionering kombianlæg
Økonomisk dimensionering
Som retningslinier for dimensionering/valg af solvarmeanlæg kan anvendes:
Dimensionering:
Brugsvandsanlæg:
Solfangerareal: Ca. 1 m² solfanger pr. person i husstand Beholdervolumen: Ca. 50 liter pr. m² solfanger
Brugsvands-/rumvarmeanlæg:
Solfangerareal: Ca. 2 m² solfanger pr. person i husstand Beholdervolumen: Ca. 50 liter pr. m² solfanger
Valg af type:
Brugsvandsanlæg:
Når der ikke er rumvarmeaftag om sommeren (til eks. klinkegulv) Kombineret brugsvands-rumvarmeanlæg:
Når der er rumvarmeaftag om sommeren (til eks. klinkegulv)
Eksempel, kun brugsvand
Find den årlige besparelse for et brugsvandsanlæg på 5 m² solfanger. Solfangeren er en selektiv rør/finne absorber med et dæklag af glas, se figur 2 type II. Anlægget skal forsyne 4 personer, der bruger 50 liter varmt vand pr. dag. Den eksisterende kedelinstallation har et tomgangstab på 1500 kWh i sommerperioden.
Forbrug pr. m² solfanger: (4 personer x 50 liter/person) / 5 m² = 40 liter / m² Dækningsgrad: Aflæses på figur 6 til = 58 %
Ydelse: Aflæses på figur 6 til = 390 kWh/m²
Årlig besparelse: 5 m² x 390 kWh/m² + 1500 kWh = 3450 kWh
Dette svarer til en oliebesparelse på ca. 400 liter pr. år. Herfra skal trækkes forbrug til en evt. elpatron på ca. 5 % af nettovarmebehovet til brugsvand (200 liter
opvarmet fra 10 - 45°C i 365 dage » 3000 kWh): 3000 X 0,05 = 150 kWh pr. år.
Eksempel, kombianlæg
Find den årlige besparelse for et kombianlæg på 15 m² solfanger. Solfangeren er en plan selektiv solfanger med kanalplade (type I,fig2). Anlægget skal forsyne 4 personer, der bruger 50 liter varmt vand pr. dag, og der er gulvvarme tændt i
badeværelset hele året. Den eksisterende kedelinstallation har et årligt forbrug på 15000 kWh.
Forbrug pr. m² solfanger: 15 MWh / 15 m² = 1 MWh / m² Dækningsgrad: Aflæses på figur 8 til ca = 33 %
Ydelse: Aflæses på figur 8 til = 320 kWh/m²
Årlig besparelse: 15 m² x 320 kWh/m² = 4800 kWh
Dette svarer til en oliebesparelse på ca. 530 liter pr. år. Herfra skal trækkes forbrug til en evt. elpatron på ca. 5 % af nettovarmebehovet til brugsvand (200 liter
opvarmet fra 10 - 45°C i 365 dage » 3000 kWh): 3000 X 0,05 = 150 kWh pr. år.
Beholderudskiftning
Der er god økonomi i at udskifte udtjent vandvarmer med solvarme, hvis eksisterende basisenergiforsyning er ikke-kondenserende kedel:
o 1. års over-/underskud ca. : 300,- o Nuværdi ca. : 24.000,-
Note: Ovenstående er gennensnitværdier for solvarme til brugsvand og solvarme til både brugsvand og rumvarme. Er der aftag af rumvarme om sommeren til eks. klinkegulv bør vælges et anlæg til både rumvarme og brugsvand – ellers et rent brugsvandsanlæg.
Note: I dette tilfælde bør kedel dog også udskiftes – så se under
”kedeludskiftning” nedenfor.
Der er særdeles god økonomi i at udskifte udtjent elvandvarmer med solvarme:
o 1. års over-/underskud ca. : 1.500,- o Nuværdi ca. : 73.000,-
Beholderudskiftning (2)
Der er ca. neutral økonomi i at udskifte udtjent vandvarmer med solvarme til brugsvand, hvis eksisterende
basisenergiforsyning er kondenserende kedel:
o 1. års over-/underskud ca. : -300,- o Nuværdi ca. : 7.000,-
Der er dårlig økonomi i at udskifte udtjent vandvarmer med solvarme til både rumvarme og brugsvand, hvis
basisenergiforsyning er kondenserende kedel (eller fjernvarme):
o 1. års over-/underskud ca. : -1.000,- o Nuværdi ca. : -1.000,-
NB: hvis en beholder skal udskiftes akut, kan en solvarmeforberedt beholder installeres, resten af anlægget kan så etableres senere
Kedeludskiftning
Det giver god økonomi at erstatte ældre kedel med ny og samtidigt installere solvarme:
o 1. års over-/underskud ca. : 1.200,- (kedeludskiftning alene: 1.600,-)
o Nuværdi ca. : 53.000,- (kedeludskiftning alene: 49.000,-) Note: Gennensnitværdier for olie/gas og solvarme til h.h.v.
kun brugsvand og kombineret brugsvand/rumvarme
