Greenlab solvarmeprøvefaciliteter ved DTU Byg Åbningskonference 2012

(1)

Elsa Andersen DTU Byg

Brovej – bygning 118 2800 Kgs. Lyngby Email: ean@byg.dtu.dk

Greenlab solvarmeprøvefaciliteter ved DTU Byg

Åbningskonference 2012

(2)

2

Greenlab prøvestande på DTU

• Solvarmeanlæg til brugsvandsopvarmning

• Solvarmeanlæg til kombineret brugsvands- og rumopvarmning

Supplerende energi fra oliefyr, naturgaskedel, varmepumpe (uden

jordvarme-/borehulslager), fjernvarme osv

(3)

Prøvestand for solvarmeanlæg

• 1992: Prøvestand opbygget

• 1992-2012: Tests af 21 solvarmeanlæg til brugsvandsopvarmning og 1 solvarmeanlæg til kombineret rum- og brugsvandsopvarmning

• 2012: Greenlab prøvestand:

• Ens båse til detaljeret monitorering af solvarmeanlæg

• Nyt måleudstyr

• Nyt Labview program til dataopsamling

(4)

4

Prøvestand

• Direkte sammenligning af målte ydelser for forskellige solvarmeanlæg

• Detaljerede sammenligninger af målte og beregnede ydelser

• Bestemmelse af årlig ydelse

• Detaljerede undersøgelser af anlæg og komponenter

• Forbedringsmuligheder klarlægges

• Velegnet til udvikling

(5)

(6)

6

Oversigtstegning af bås

Brugsvand Brugsvand Suppleringstank

Solvarme Solvarme

Suppleringsvarme

Kedel Suppleringsvarme

Rumvarme Gas Olie El T

T

T T

I-14 T

T T

T

T T

P

Q Q El

T P Q El

Temperaturføler Manometer Gas- el. oliemåler Elmåler Pumpe

Sikkerhedsventil Ekspantionsbeholder Motorventil

Strengreguleringsventil Afspærringsventil

Slangekobling Flowmåler

T

Magnetventil

(7)

Målinger og beregninger

• Måleperiodens varighed: Mindst 1 år

• Målte ydelser og temperaturer sammenlignes med beregnede ydelser og temperaturer både for en typisk sommerperiode og vinterperiode

• Input til simuleringsmodel tilpasses så der opnås en god overensstemmelse mellem målinger og beregninger

• Beregning af årlig anlægsydelse med vejrdata fra det danske referenceår, TRY

• Beregninger af årlige anlægsydelser med forbedrede

anlægsudformninger

(8)

8

Anlæg Solfangerareal Tankvolumen Specielle karakteristika

Dansk Solvarme 1 4,00 m² 290 l

Batec 1 4,38 m² 295 l

Dansk Solvarme 2 4,02 m² 280 l

Arcon Solvarme 5,02 m² 250 l

Solahart Scandinavia 1 5,55 m² 280 l

Thermo-Sol 3,33 m² 280 l Vakuumrørsolfangere

Solenergi

Kobbervarefabrikken 3,82 m² 280 l Solcelledrevet pumpe

Batec 3 4,38 m² 280 l

Velux Danmark A/S 4,30 m² 300 l Variabelt flow i

solfangerkredsen

Batec 4 4,38 m² 280 l

Sonnnenkraft Scandinavia 4,41 m² 300 l Solvarmeanlæg til

kombineret rum- og brugsvandsopvarmning

High flow spiral tank anlæg

(9)

Anlæg Solfangerareal Vandvolumen Kappevolumen

Aidt Miljø 4.83 m² 265 l 16.5 l

Batec Solvarme 2* 4.38 m² 250 l 50.0 l

Nordsol 4.02 m² 265 l 12.2 l

Solahart Scandinavia 2 3.70 m² 265 l 12.2 l

AquaHeat 2.72 m² 152 l 28.0 l

Solvarmebeholderen.dk 2.51 m² 165 l 21.0 l**

Low flow kappetank

anlæg

(10)

10

Anlæg Land Solfangerareal Varmelagertype Lagervolumen Karakteristika Thermo

Dynamics Ltd Canada 5,56 m² Varmtvandsbeholder med ekstern

varmeveksler

270 l Low flow

Forvarmeanlæg Lifeline

ZEN B.V. Holland 2,70 m² Spiraltank til solvarme, tank til supplerende energi og tømmetank

255 l Tømmeanlæg

Bürgenmeier Krismer

Solartechnik

Schweiz 4,36 m² Tank i tank 405 l Low flow

Flextube

SolarNor AS Norge 5,48 m² Spiraltank 285 l Tømmeanlæg

Hoval Solkit Schweiz 4,20 m² Tank med to kapper 470 l Low flow Flextube

Udenlandske anlæg

(11)

Resultater

Producent Solfangerareal Årlig nettoydelse

Dansk Solvarme 1 4.00 m² 1353 kWh

Batec Solvarme 1 4.38 m² 1453 kWh

Thermo Dynamics Ltd, Canada 5.56 m² 1643 kWh

ZEN B.V., the Netherlands 2.70 m² 1308 kWh

Bürgenmeier-Krismer Solartechnik,

Switzerland 4.36 m² 1792 kWh

Aidt Miljø 4.83 m² 1345 kWh

Dansk Solvarme 2 4.02 m² 1472 kWh

Batec Solvarme 2 4.38 m² 1492 kWh

Arcon Solvarme 5.02 m² 1671 kWh

Solahart Scandinavia 1 5.55 m² 1548 kWh

Thermo-Sol 3.33 m² 1545 kWh

Solenergi Kobbervarefabrikken 3.82 m² 1035 kWh

Nordsol 4.02 m² 1458 kWh

Solahart Scandinavia 2 3.70 m² 1455 kWh

SolarNor, Norway 5.48 m² 1357 kWh

Batec Solvarme 3 4.38 m² 1508 kWh

AquaHeat 2.72 m² 1326 kWh

Hoval-Solkit, Switzerland 4.20 m² 1805 kWh

Velux 4.30 m² 1258 kWh

(12)

12

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

0 20 40 60 80 100 120

Ef fi ci en cy

Mean solar collector fluid temperature - ambient temperature, K

Arcon Solvarme

Bürgenmeier-Krismer

Solfangereffektivitet ved en bestrålingsstyrke på 800 W/m² og en indfaldsvinkel på 0 °

Middelsolfangervæsketemperatur – omgivelsestemperatur, K

Eff ekti vi te t

(13)

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

0 20 40 60 80 100 120

Po w er f ro m th e so la r co lle ct o rs o f th e sy st em, W

800 W/m ²

400 W/m ²

Arcon Solvarme Bürgenmeier-Krismer

Effekt fra solfangeren ved en bestrålingsstyrke på 800 W/m² og 400 W/m² og en indfaldsvinkel på 0 °

Eff ekt fr a sol fange re n, W

(14)

14

1 2 3

4

5

6 7 8 9 10 11

12 14 13

15 16 17

18

19 20 21

0 100 200 300 400 500 600 700

0 20 40 60 80

Ne t u til iz ed s o la r en er gy , kWh /(m

2

*ye ar )

Solar fraction, %

1 2 3 4

5

6 78 9

10 11

12 13 14

15 16 17

18

19 20 21

0 100 200 300 400 500 600 700

0 20 40 60 80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Dansk Solvarme 1 - 4.00 m² Batec Solvarme 1 - 4.38 m²

Thermo Dynamics Ltd., CAN - 5.56 m² ZEN B. V., NL - 2.70 m²

Bürgenmeier-Krismer Solartechnik, CH - 4.36 m² Aidt Miljø - 4.83 m²

Dansk Solvarme 2 - 4.02 m² Batec Solvarme 2 - 4.38 m² Arcon Solvarme - 5.02 m² Solahart Scandinavia 1 - 5.55 m² Thermo-Sol - 3.33 m²

Sol-Energi Kobbervarefabrikken - 3.82 m² Nordsol - 4.02 m²

Solahart Scandinavia 2 - 3.70 m² SolarNor, N - 5.48 m²

Batec Solvarme 3 - 4.38 m² Aquaheat - 2.72 m² Hoval-Solkit, CH - 4.20 m² Velux - 4.30 m²

Batec Solvarme 4 - 4.38 m² Solvarmebeholderen - 2.51 m²

Solar heating system with a 280 l, 5 cm PUR foam insulated hot water tank with a built in heat exchanger spiral at the bottom of the tank. The upper 52 l of the hot water tank is heated to 45.5 C by the auxiliary energy supply system. Flow rate of solar collector fluid: 1 l/min per m

²

collector.

Solar collector:

Velux Batec

Nettoydelse: Tappet energi – supplerende energi Dækningsgrad: Nettoydelse/Tappet energi

Nettoydelsen pr m² solfanger som funktion af dækningsgraden sammenlignet med high flow spiraltank anlæg uden fejl

Solvarmeanlæg med 280L, 5cm PUR skum isoleret

spiraltank. 52L suppleringsvolumen opvarmet til

45,5°C. Flow i solfangerkreds: 1 l/min pr m

²

solfanger.

Solfanger:

Dækningsgrad, %

Net to ydelse, kW h/(m

2

* år )

(15)

1 2 3 4

5

6 7 8 9 10 11

12 13 14

15 16 17

18

19 20 21

0 100 200 300 400 500 600

0 20 40 60 80

Ne t u til iz ed s o la r en er gy , kWh /(m

2

*ye ar )

Solar fraction, %

1 2 3 4

5

6 7 8 9

10 11

12 13 14

15 16 17

18

19 20 21

0 100 200 300 400 500 600 700

0 20 40 60 80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Solar heating system with a 280 l, 5 cm PUR foam insulated hot water tank with a built in heat exchanger spiral at the bottom of the tank. Thermal bridge at the top of the tank: 1 W/K.The upper 52 l of the hot water tank is heated to 45.5 C by the auxiliary energy supply system. Flow rate of solar collector fluid: 1 l/min per m

²

collector.

Solar collector:

Velux Batec

Nettoydelse pr m² solfanger som funktion af dækningsgraden sammenlignet med high flow spiraltank anlæg med kuldebro på 1 W/K i toppen af tanken

Nettoydelse: Tappet energi – supplerende energi

Solvarmeanlæg med 280L, 5cm PUR skum isoleret spiraltank.

Kuldebro i toppen af tanken: 1 W/K.

52L suppleringsvolume n opvarmet til 45,5°C. Flow i solfangerkreds: 1 l/min pr m

²

solfanger.

Solfanger:

Dækningsgrad, %

Net to ydelse, k W h/(m

2

* år )

(16)

16

1 2 3

4

5

6 7 8 9 10 11

12 14 13

15 16 17

18

19 20 21

0 100 200 300 400 500 600 700

0 20 40 60 80

Ne t u til iz ed s o la r en er gy , kWh /(m

2

*ye ar )

Solar fraction, %

1 2 3 4

5

6 7 8 9

10 11

12 13 14

15 16 17

18

19 20 21

0 100 200 300 400 500 600 700

0 20 40 60 80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Solar heating system with a 280 l, 5 cm PUR foam insulated mantle tank. The upper 52 l of the hot water tank is heated to 45.5 C by the auxiliary energy supply system. Flow rate of solar collector fluid: 0.2 l/min per m

²

Greenlab solvarmeprøvefaciliteter ved DTU Byg Åbningskonference 2012

Elsa Andersen DTU Byg

Brovej – bygning 118 2800 Kgs. Lyngby Email: ean@byg.dtu.dk