Solvarme. M5- Solvarme August Indhold

Transkript

1 Solvarme Indhold Generelt...2 Solvarmeanlægget...2 Anlægstyper...6 Dimensionering og ydelse...7 Økonomi...11 Installation...16 Myndighedsforhold...17 Referencer...18 Links...18 Bilag A. Investerings- og rentabilitetsskema...19 P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 1

2 Generelt Siden oliekrisen i begyndelsen af 70'erne har der været interesse for anvendelsen af solenergi i Danmark. I de senere år har stigende olie- og gaspriser og interessen for miljøet medført en øget anvendelse af solenergi. Hovedparten af danske anlæg er til opvarmning af brugsvand, og en mindre del er kombinerede anlæg til brugsvands- og rumopvarmning. Derudover anvendes solvarme til opvarmning af svømmebassiner og i større kollektive anlæg fx i kombination med fjernvarme eller andre kollektive energianlæg. I dag udnyttes solvarme direkte indenfor nedennævnte tre områder, hovedvægten af dette dokument vil dog omhandle det der kaldes aktiv solvarme. Aktiv solvarme Solvarmeanlæg til opvarmning af varmt brugsvand Solvarmeanlæg til opvarmning af varmt brugsvand + rumopvarmning Solvarmeanlæg til opvarmning af fjernvarmevand Solvarmeanlæg til svømmebade Solvarmeanlæg til sæsonlagring Passiv solvarme Udnyttelse af solindfald gennem vinduer, glasstuer med mere til rumopvarmning Solvægge Simpel solfanger eller anden konstruktion anbragt i eller på ydervæg til forøgelse af solenergioptagelse i væg eller opvarmning af ventilationsluft. Det årlige solindfald i Danmark er gennemsnitligt ca kwh/m² på en sydvendt flade med en hældning på 45 med vandret. I et solvarmeanlæg udnyttes typisk % af solindfaldet. Den mest almindelige anvendelse af solvarme er i forbindelse med opvarmning af brugsvand, fordi der her er bedst sammenfald mellem produktion og forbrug. Solvarmeanlæg anvendes endvidere i forbindelse med rumopvarmning, svømmebadsopvarmning, industrielle lavtemperaturprocesser samt kollektiv varmeforsyning. Solvarmeanlægget Et solvarmeanlæg til brugsvandsopvarmning består af en eller flere solfangere forbundet med en lagertank. I solfangeren omsættes solens energi til varme, som af en væske i rørene transporteres til lagertanken. Her overføres varmen til brugsvandet gennem en varmeveksler - enten i form af en spiral i bunden af tanken, en kappe uden på tanken eller en separat pladevarmeveksler udenfor tanken. I toppen af tanken er der supplement til solvarmen fra olie/gasfyr, elpatron eller fjernvarme. Supplementet kan også ske i en ekstra beholder i serie, solvarmeanlægget fungerer således som et forvarmeanlæg. De fleste anlæg er opbygget med plane solfangere, der har væske som varmemedie. Det efterfølgende vil hovedsagligt omhandle denne type solfangere, da de i dag er de mest anvendte. Der findes dog også andre typer solfangere. Noget forholdsvis nyt på det danske marked er de evakuerede rør, hvor man udnytter fordampningsvarmen i en væske, der er lukket inde i et glasrør. Solfangeren I princippet er solfangeren opbygget af en sort plade med kanaler, nemlig absorberen, som er indbygget i en beskyttende og isolerende kasse. Absorbere laves i dag på 3-4 forskellige måder: Det kan være kobberrør indvalset i aluminiumsplade, kanalplade af rustfrit stål eller det kan være sorte plastrør, der er gjort fast til en sort træplade. Under alle omstændigheder har absorberen den funktion at den skal optage solstrålingen, omsætte den til varme og så holde så godt som muligt på solvarmen. På figur 1 er vist en skitse af en typisk væskebaseret solfanger. Ikke al solindstrålingen udnyttes til opvarmning af væsken, idet der dels er refleksion i dæklag og absorber, og dels er varmetab fra absorberen til omgivelserne gennem dæklag og isolering. For at mindske varmetabet anvendes ofte en selektiv absorberbelægning, der absorberer solstrålingen godt, og samtidig har minimal varmeudstråling. Varmetabet begrænses også ved omhyggelig isolering og minimering af kuldebroer. Under selve driften af solfangeren begrænses varmetabet ved at tilstræbe lavest mulig væsketemperatur. P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 2

3 Solfangere kan også udformes med luft som det varmebærende medie. Absorberen kan her udformes med kanaler ligesom væskeabsorberen, men kan også bestå af en perforeret plade eller en gennemtrængelig sort måtte. Luftsolfangere kan fx anvendes i forbindelse med korntørring og forvarmning af ventilationsluft. Figur 1. Principiel opbygning af solfanger. Figur 1a Snit i solfanger med vakuumrør og heat pipe varmeveksler P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 3

4 Figur 1b. Snit i typisk plan solfanger med væskekølet absorber. Placering og orientering Solfangeren placeres som regel på taget, men den kan også placeres på stativer på jorden eller lignende. Det eneste, der er vigtigt, er at der ikke er træer eller bygninger, der skygger for meget. Den bedste retning er selvfølgelig mod syd, men alt fra øst over syd til vest kan accepteres. Sydøst eller sydvest-vendte solfangere giver stort set fuldt udbytte - mens der er en ydelsesnedgang på ca % ved øst- eller vestvendte solfangere (afhængigt af hældningen). Men det kan man eventuelt kompensere for ved at lægge en ekstra solfanger op. Hældningen af solfangeren skal helst være 45, men en hældning på mellem medfører stort set ingen ændring af ydelsen. Hvis anlægget er til kombineret rum- og brugsvandsopvarmning, kan det være en fordel med en så stor hældning som muligt (45-90 ). I praksis vil hældningen dog som regel være forudbestemt af det eksisterende tags hældning, og en eventuel ydelsesnedgang pga. hældningen kan der også kompenseres for med en ekstra solfanger. Solfangeren bør orienteres mod syd ± 45. Den optimale hældning af solfangeren afhænger af anvendelsen. Brugsvandsanlæg bør installeres med en hældning i f.t. vandret på 45 ± 15, anlæg til både brugsvand og rumopvarmning med en hældning på 60 ± 15 og anlæg til svømmebadsopvarmning med en hældning på 30 ± 15. Orienteres solfangeren indenfor de ovennævnte grænser reduceres ydelsen mindre end 10% i f.t. bedste orientering. Månedligt solindfald [kwh/m²] Solfanger Hæld- Året orientering ning J F M A M J J A S O N D I alt Vandret S SSØ/SSV ØSØ/VSV Ø/V Tabel 1. Gennemsnitligt månedligt solindfald ved forskellig orientering af solfangeren i Danmark. Ved placering af solfangeren bør man undgå evt. skyggegivere, og man bør tilstræbe kortest mulig rørføring. For store anlæg med solfangere placeret i rækker, bør der tages særligt hensyn til skyggeeffekter fra foranstående rækker. I tabel 1 ses det det gennemsnitlige månedlige solindfald på forskelligt orienterede flader. Effektiviteten Solfangereffektiviteten udtrykker, hvor stor en del af solindfaldet, der overføres til det varmebærende medie. Effektiviteten afhænger således af solfangerens konstruktion såsom isolering, dæklag, absorberudformning og - overflade m.v. Effektiviteten afhænger ligeledes af solfangerens driftsforhold, dvs. solindstråling, temperaturforskel mellem det varmebærende medie og omgivelserne og i mindre grad af varmemediets gennemstrømningsmængde. For en given temperaturforskel mellem varmebærende medie og omgivelser stiger effektiviteten for stigende solindfald. Men især skal man være opmærksom på, at jo lavere temperaturforskel mellem solfanger og omgivelser, desto højere effektivitet. Solfangeren er karakteriseret ved sin effektivitetskurve, der angiver effektivitetens afhængighed af ovennævnte temperaturforskel ved et givet solindfald. Effektivitetskurven bestemmes ved afprøvning, og i figur 2 er givet P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 4

5 nogle eksempler. Effektivitet 100% 80% 60% 40% Effektivitetskurver for typiske solfangere I II III IV V 20% 0% T væske i fanger -T ude Figur 2. Solfangereffektivitet for: I+II: Selektiv absorber, et lag glas (I: kanalplade, II: rør/finne). III: Plastabsorber, dobbelt plastdæklag. IV: Uafdækket solfanger. V: Vacuumrørssolfanger. Lagertank Lagertanken er normalt en opretstående, velisoleret tank af stål. En høj slank tank er nødvendig for at få en kraftig temperaturlagdeling i beholderen, sådan at der kan tappes varmt vand fra toppen af tanken, selvom vandet er temmelig koldt i resten af tanken. Lagertanken udføres i rustfrit stål eller stål korrosionsbeskyttet med emalje, anden belægning eller anoder. Energien fra solfangerkredsen overføres til vandet i lagertanken enten gennem en varmespiral i bunden af tanken, via en kappe uden på den nederste del af tanken eller med en separat veksler uden for beholderen. I alle tilfælde ledes det kolde vand ind i bunden af beholderen, og det varme tappes fra toppen, hvor det naturligt vil stige op. Gennem en ekstra spiral i den øverste del af beholderen kan der overføres varme fra olie-, gas-, brændefyr eller fjernvarme om vinteren. Om sommeren kan man måske slukke for fyret og så supplere med en elpatron, der sidder i toppen af tanken. I større anlæg er tanken undertiden forsynet med en neddykket brugsvandsbeholder eller brugsvandsgennemstrømningsveksler, for at undgå for lange opholdstider på det varme brugsvand, og heraf følgende lugtgener. Styringen Den mest almindelige styring af solvarmeanlægget er en differensstyring. Den virker ved, at når temperaturen i toppen af solfangeren overstiger temperaturen i bunden af lagertanken med mere end fx 5-10, starter pumpen og solfangervæsken cirkulerer. Når temperaturforskellen er nede på ca. 0-5, stopper pumpen igen. Der findes også andre styringer, fx hvor pumpen startes ved et vist solindfald. Ud over anlæg med pumpe findes også selvcirkulerende solvarmeanlæg. De udnytter den naturlige konvektion til cirkulation af solfangervæsken, og kræver derfor, at lagertanken er placeret højere end solfangeren. Der er adskillige firmaer, der leverer selvcirkulerende anlæg, og hvis lagertanken kan placeres fornuftigt, kan det være en god løsning, specielt fordi styringen er så enkel - anlægget styrer sig selv. P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 5

6 Anlægstyper I dette afsnit vises nogle af de anlægstyper der benyttes i aktive solvarmeanlæg. Figur 3. Skitse af brugsvandsanlæg med elpatron som supplement. Figur 4. Rumvarmeanlæg med separat varme veksler til radiatorkreds. P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 6

7 T1 T5 T6 VV DT BV T3 T4 T2 KV Streng reguleringsventil Figur 5. Generelt principdiagram af et solvarmeanlæg til brugsvand. Bemærk skoldningssikring.. Dimensionering og ydelse Ved dimensionering af solvarmeanlæg skal der tages hensyn til: At lav driftstemperatur giver høj ydelse (på figur 9 er vist et eksempel på denne afhængighed) Om der er mulighed for at erstatte den eksisterende energiforsyning i sommerperioden, hvorved der ofte kan spares et væsentligt tomgangstab, se afsnittet Anlæg til varmt vand De følgende diagrammer og håndregler gælder for en solfangerorientering, der er tæt på den optimale, det vil sige ca. stik syd og en hældning på Anlæg til varmt brugsvand I figur 6 er vist et diagram til overslagsmæssig dimensionering af solvarmeanlæg til brugsvandsopvarmning. I diagrammet anvendes begrebet dækningsgrad som udtryk for den del af nettovarmebehovet (til brugsvand), der dækkes af solvarmeanlægget. Det ses, at jo højere dækningsgrad der ønskes, desto lavere årlig ydelse pr. m² solfanger (svarende til at den gennemsnitlige driftstemperatur stiger med dækningsgraden). Diagrammet indbefatter ikke varmetab i forbindelse med varmtvandscirkulation. Varmeforbruget hertil kan for nogle ejendomme være betragteligt (af samme størrelsesorden som nettobehovet til det varme brugsvand). P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 7

8 Dækningsgrad i % I II III 20 I III II Ydelse pr. m² solfanger i kwh Forbrug pr. m² solfanger i liter pr. dag 2 1 ½ ¼ Solfangerareal pr. person i m² Figur 6. Ydelse af brugsvandsanlæg for beskrivelse af 1, II; III., se figur 2. Der kan opstilles følgende håndregler for dimensionering af brugsvandsanlæg: 1. Små anlæg til enfamiliehuse o.l. og større anlæg med et relativt stort tomgangstab om sommeren i eksisterende/supplerende varmeforsyning: Anlæggene dimensioneres normalt til en årlig dækningsgrad på ca. 60 %. Dette betyder, at sommerforbruget stort set dækkes, og tomgangstabet kan derved spares ved afbrydelse af eksisterende varmeproducerende anlæg. Ofte benyttes en elpatron til at sikre varmtvands-temperaturen i dårligt vejr om sommeren, elforbruget hertil andrager normalt mindre end 5 % af nettovarmebehovet til brugsvand. På denne baggrund gives følgende håndregler: Solfangerareal: Lagervolumen: Anlægsydelse: m² pr. person liter pr. m² solfanger kwh pr. m² solfanger pr. år plus kwh i sparet tomgangstab om sommeren. 2. Større anlæg med relativt lille tomgangstab om sommeren i eksisterende/supplerende varmeproducerende anlæg: Anlægget dimensioneres til at dække forbruget på en god sommerdag, således at overproduktion andre dage undgås. Dette svarer til en dækningsgrad på årsbasis på % af nettovarmebehovet til brugsvand, og medfører disse håndregler: Solfangerareal: Lagervolumen: Anlægsydelse: Ca. 1 m² pr. lejlighed/husstand liter dagligt varmt vand forbrug pr. m² solfanger. Hvor 30 liter er et stort solvarmeanlæg til forbruget og 70 liter er et underdimensioneret solvarmeanlæg, svarende til henholdsvis høj dækningsgrad og lav dækningsgrad. Ca liter pr. m² solfanger. Ca. 600 kwh pr. m² solfanger. Eksempel 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 kwh = 3450 kwh P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 8

9 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 C i 365 dage 3000 kwh): 3000 X 0,05 = 150 kwh pr. år. Ydelsen fra større solvarmeanlæg til brugsvandsopvarmning Nødvendige parametre til bestemmelsen af ydelsen: Behov (her kaldet F) Hvis det aktuelle behov for varmt brugsvand er målt, skal der altid tages udgangspunkt i dette. For beboelsesejendomme kan man få et overslag over det daglige varmtvandsbehov ved at anvende følgende formel (ref. /VIII/) - andre forbrug kan vurderes udfra tabel 2 på næste side: F = 1 liter varmt brugsvand (55 C) pr. m² beboet areal (bruttoetageareal) (1) Solfangerareal (her kaldet AVR) Solfangerarealet er afhængig af dækningsgraden man ønsker at opnå og om solvarmeanlægget skal dække en del af varmetabet fra en cirkulationsledning. Følgende formler (ref. /VIII/) giver en dækningsgrad på omkring 40%. Uden dækning af cirkulationstab: AVR = (1,25 x beboet areal i m²)/50 [m²] (2) Med dækning af cirkulationstab 50%: AVR = (1,50 x beboet areal i m²)/50 [m²] (3) Ved at danne AVR/F kan man aflæse den årlige ydelse pr. m² solfanger i nedenstående figur 7. Anlæg uden dækning af cirkulationstab aflæses på kurven 0%, mens anlæg med delvis dækning af cirkulationstab aflæses på kurven 50%. kwh/m² pr. år Cirkulationstab i % af varmtvandsforbrug m² pr. m³/døgn Figur 7. Årlig ydelse pr. m² solfanger (AVR) for solvarmeanlæg til dækning af varmt brugsvand og cirkulationstab. Hældning 45, sydvendt. ref. /IX/. Der tages i følgende eksempler udgangspunkt i en 3 etages boligblok med et bebygget areal på 1000 m², med en sydvendt tagflade, der har en hældning på 45. (1) giver et dagligt varmtvandsbehov på 3 x 1000 liter = 3 m³ P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 9

10 Kategori Varmtvandsforbrug pr. person l/døgn i brugstiden 62,0 Administration Varmtvandsforbrug pr. person l/døgn i brugstiden Kategori 4,5 Idrætshaller Dagskoler 3,5 Plejehjem Aftenskoler 2,0 Hospitaler Kantiner 3,0 Boliger, kollegier, kaserner, cam- ping- Børnehaver 10,0 pladser og fængsler 70,0 90,0 45,0 Tabel 2. Varmtvandsforbrug for forskellige bygningstyper. Anlæg uden dækning af cirkulationstab AVR = 1,25 x 3000/50 = 75 m fra (2) AVR/F = 75/3 = 25 Aflæsning i figur 7 giver en årlig ydelse på 410 kwh/m² eller en totalydelse på 75 x 410 = kwh/år. Hvis behovet i stedet viser sig at være dobbelt så stort (6 m³) giver det et forhold mellem AVR og F på 12.5, hvilket leder til en årlig ydelse på 550 kwh/m² eller kwh/år. Hvis behovet faktisk er 3 m³, men man vælger kun at have et solfangerareal på 40 m², vil den årlige ydelse være 480 kwh/m² eller kwh/år. Prisen for ovenstående anlæg kan estimeres ved at anvende kurven i figur 11. Anlæg med delvis dækning af cirkulationstab AVR = 1,50 x 3000/50 = 90 m² fra (3) AVR/F = 90/3 = 30 Aflæsning af figur 7 giver en årlig ydelse på 410 kwh/m² eller en totalydelse på kwh/år. Hvis behovet i stedet viser sig at være dobbelt så stort (6 m³), giver det et forhold mellem AVR og F på 15, hvilket leder til en årlig ydelse på 520 kwh/m² eller kwh/år. Hvis behovet faktisk er 3 m³, men man vælger kun at have et solfangerareal på 50 m², vil den årlige ydelse være 500 kwh/m² eller kwh/år. Anlæg til rumopvarmning og varmt brugsvand Denne type anlæg bør kun overvejes i de tilfælde, hvor der er et rumopvarmningsbehov i en væsentlig del af sommerperioden (eks. plejehjem, badeværelsesgulv med mere). I figur 8 er vist et diagram til overslagsmæssig dimensionering af solvarmeanlæg til rumopvarmning og brugsvand. Dækningsgraden er her den del af nettovarmebehovet til både opvarmning og brugsvand, der dækkes af solvarmeanlægget. Også her ses, at ydelsen pr. m² solfanger falder med stigende dækningsgrad. Man skal være opmærksom på at ydelsen af denne type anlæg er kraftig afhængig af koblingen til varmeanlægget og returtemperaturen fra varmeanlægget. Højeste ydelser fås ved kobling via lagertank til separat varmeafgiver med god afkøling, lavere ydelser fås med kobling via varmeveksler i solkreds eller topveksler i varmtvandsbeholder til et eksisterende varmeanlæg med relativ dårlig afkøling. I diagrammet er medtaget ydelser for den mest energieffektive anlægsudformning. P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 10

11 Figur 8. Ydelse af anlæg til rumopvarmning og brugsvand for beskrivelse af I, II, III, se figur 2. Håndregler for denne type anlæg: For at undgå for meget overproduktion om sommeren, dimensioneres anlægget til en dækningsgrad på %, og følgende håndregler kan opstilles: Solfangerareal: 0,5-1 m² pr. MWh årligt totalforbrug. Lagervolumen: liter pr. m² solfanger. Anlægsydelse: kwh pr. m² solfanger pr. år plus kwh i sparet tomgangstab om sommeren. Det sparede tomgangstab er her lidt større end for et rent brugsvandsanlæg, da perioden med mulighed for slukket kedel vil være lidt længere. Økonomi Det afgørende for om et solvarmeanlæg er økonomisk og miljømæssigt interessant er, hvilken energikilde det erstatter og desuden hvor stort energiforbruget er og om man i forvejen står for at skulle udskifte varmtvandsbeholder, fyringsanlæg eller skal foretage andre renoveringer. Følgende forhold kan tyde på, at solvarme bør etableres: Stort varmtvandsforbrug også om sommeren Dyr varme det vil sige el, olie eller gas (energiafgifter) Udskiftning eller renovering af varmtvandsbeholder eller tag Nybyggeri Prisen for et solvarmeanlæg I dette afsnit stammer priser og investeringsomkostninger i forbindelse med etablering af et solvarmeanlæg fra Klaus Ellehauges Priskatalog /X/. Priserne er fremskaffet fra Energistyrelsen tilskudsdatabase. Til brug for priserne er indhentet oplysninger i ca projekter fra 1995, I figur 11 ses priser på anlæg i afhængighed af solfangerareal. P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 11

12 7000 Anlægspris, excl. moms excl. tilskud (juli 1996) Totalpris 6000 Pris excl. projektering kr./m² solfanger Pris excl. projektering og solfanger m² solfanger Figur 11. Figuren viser priser på anlæg i afhængighed af solfangerareal. Figuren kan bruges til beregning af overslagspriser for solvarmeanlæg med mellem 20 og 250 m² solfangerareal. Forudsætninger for tallene findes i rapporten. Stort varmtvandsforbrug Solvarmeanlæg er bedst egnet til brugsvandsopvarmning - evt. kan anlægget supplere rumopvarmningen. Solvarmeanlæg til dækning af en stor del af bygningens rumvarmebehov er umiddelbart økonomisk uinteressant, og det hænger selvfølgelig sammen med, at der ikke er så meget solenergi på de tider af året, hvor behovet for rumvarme er størst, se figur 12. Brugsvandsbehovet er derimod konstant året rundt, derfor er det primært brugsvandsanlæggene, der er interessante. Solindfald og rumvarmebehov Sol Rumvarme Månedlig energimængd JAN FEB MAR APR MAJ JUN JUL AUG SEP OKT NOV DEC Figur 12. Relativt rumvarmebehov og solvarmeindfald. Et brugsvandsanlæg leverer typisk 50-70% af varmtvandsforbrug - plus sparet tomgangstab fra eksisterende fyringsanlæg. Udskiftning af eksisterende varmeforsyning Skal der konverteres kan der være en besparelse at hente, i og med at bygherren alligevel har fat i rådgiveren P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 12

13 eller VVS-installatøren, kan han dels få et samlet tilbud, der måske er billigere end hvis det blev installeret ad flere omgange. Dels kan det give lettelser ved rørføringen, placeringen med mere. Hvis den gamle varmtvandsbeholder var indbygget i kedlen, skal der alligevel investeres i en ny, og dermed reduceres merudgiften til solvarmeanlægget. Kedelfyring For oliefyrskunder kan et solvarmeanlæg til brugsvand typisk give en besparelse på ca liter olie/m² solfangere om året. Udover dette kan der yderligere opnås besparelse ved, at der kan spares tomgang fra kedlen om sommeren. I ca. 4 måneder i sommerhalvåret kan der slukkes for fyret, mens solvarmeanlægget sørger næsten 100% for opvarmningen af brugsvand. En elpatron i toppen af lagertanken kan supplere i solfattige perioder, hvorved der spares det varmetab, der er fra kedlen. Et tomgangstab der er relativt stort om sommeren, hvor kedlen kun holdes varm for at producere varmt vand, kan derved spares. Moderne lette gaskedler er dog forholdsvis effektive året rundt, og solvarme giver derfor en lavere besparelse her. Ved fyring med biobrændsler er fordelen ved solvarme først og fremmest at man kan spare optænding/rensning af kedlen om sommeren. Elvarme For elvarmekunder bliver besparelsen i kroner af samme størrelsesorden som for ældre olie- og gasfyr. Her har man ikke den store besparelse på sparet tomgangstab, men til gengæld er kwh-prisen noget højere end for olie. Miljøgevinsten ved erstatning af el er helt i top. Nemlig ca. 1 kg CO 2 sparet pr. kwh produceret fra et gennemsnits kulfyret kraftværk uden varmeudnyttelse. Fjernvarme Hvis det er fjernvarme, der erstattes, kan økonomien i et solvarmeanlæg være tvivlsom. Her har man hverken den store besparelse fra tomgangstab eller den høje kwh-pris. Ofte ligger en relativ stor del af prisen for fjernvarme på de faste afgifter, og det vil sige, at man ikke får så stor gevinst ved at erstatte fjernvarme med solvarme. Miljømæssigt er fjernvarme i øvrigt ofte en forsvarlig energiforsyning, især hvis den stammer fra kraftvarme. Alt i alt er fjernvarmekunder altså ikke de mest oplagte kunder for solvarmeanlæg. Udskiftning af varmtvandsbeholder Hvis den gamle varmtvandsbeholder "er gået", eller snart er udtjent, så kan det være en god idé at benytte situationen til at installere et solvarmeanlæg. Til et solvarmeanlæg hører en varmtvandsbeholder, og da man alligevel skulle anskaffe en varmtvandsbeholder, bliver det kun merudgiften til installation af solvarmeanlægget, der skal betales af driftsbesparelserne. Prisen for en stor solvarmebeholder kan ses af den nederste kurver i figur 11, idet man skønsmæssigt kan gå ind i figuren med et 50 liter dagligt varmtvandsforbrug pr. m² solfanger. Eks liter forbrug svarer til 50 m² solfanger, hvilket giver en pris for anlægget uden solfanger og projektering (det svarer nogenlunde til beholderinstallationen). Dette giver 1700 x 50 = kr. En almindelig varmtvandsbeholderinstallation i dette eksempel på ca liter ville have kostet ca kr. Hvis varmtvandsbeholderen er gået i stykker og man derfor helt akut skal have udskiftet den, kan man installere en solvarmeforberedt varmtvandsbeholder, det vil sige en beholder med varmeveksler til levering af solvarme udover varmeveksleren til levering af varme fra det eksisterende fyr. Derefter kan man i ro og mag overveje mulighederne for at installere et tilhørende solvarmeanlæg. Tilbagebetaling og rentabilitet Der kan for eksempel benyttes et beregningsskema, der er placeret i Bilag A eller programmet Netsol som kan hentes på Et eksempel er vist herunder: P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 13

14 P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 14

15 Overslag for energibesparelse ved solvarme i enfamiliehuse for brugvand (venstre) og kombianlæg(højre) Vurdering af eksisterende anlæg I forbindelse med indførelse af kvalitetssikringsordningen for solvarmeanlæg, er der blevet udført efterkontrol af en stor del af installationerne. Det er erfaringerne fra disse kontroleftersyn, der ligger til grund for de følgende punkter, det især er værd at lægge mærke til ved en vurdering af et solvarmeanlæg. Checkliste: 1) For at få en optimal ydelse fra et solvarmeanlæg er det nødvendigt, og lovpligtigt, at beholder og de varme rør er korrekt isoleret. Hvis man er ude for et solvarmeanlæg, der ikke yder det forventede, kan det skyldes manglende eller forkert isolering. Se især efter selvcirkulation i rør fra toppen af beholderen.(der bør være varmelås på disse). 2) Cirkulation på det varme vand skal begrænses mest muligt. Konstant cirkulation vil medføre, at lagdelingen i varmtvandsbeholderen ødelægges, med reduceret ydelse til følge. Evt. kan der være cirkulation i begrænsede perioder, hvor forbruget er størst, typisk morgen og aften. Her er det en fordel med en urstyring. 3) Der skal være et vist tryk i solfangerkredsen. Er trykket 0, betyder det, at anlægget er ude af drift. Tømmeanlæg kan dog køre trykløst, her er pumpen i stand til at fylde væske i solfangerne under drift. 4) Ikke mindst af hensyn til evt. kommende brugere af solvarmeanlægget skal der forefindes en bruger- P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 15

16 vejledning. Det er meget vigtigt, at denne brugervejledning er korrekt og findes, idet den er en forudsætning for, at solvarmeanlægget kan bruges korrekt. 5) I forbindelse med kvalitetssikringsordningen blev det et krav, at kunden skulle tilbydes en servicekontrakt. Det er værd at orientere sig om, om en sådan kontrakt findes, samt hvad den indeholder. Typisk er det en aftale om periodisk service/eftersyn af solvarmeinstallationen. 6) Er der en fornuftig temperaturdifferens over solvarmekredsen ved drift i solskin? Skal normalt være 5-10gr, dog 20-30gr ved low-flow anlæg(kendetegnet ved høj kappebeholder). Installation Ved installationen af solvarmeanlæg skal der tages hensyn til de meget varierende temperaturer, der optræder. Anlægget skal frostsikres til mindst -20 C, enten ved anvendelse af godkendt frostvæske, eller ved at tømme solfangerkredsen ved fare for frost. I anlæg med frostvæske skal der placeres opsamlingsbeholder under solfangerkredsens overløb. Anlægget skal sikres mod kogning, enten ved at holde trykket i solfangerkredsen så højt, at væsken ikke koger, eller ved tømning af solkredsen ved risiko for kogning. I lukkede anlæg skal ekspansionsbeholderen dimensioneres til de forventede temperaturforskelle. For at sikre cirkulation i anlægget, skal der være mulighed for udluftning på afgangsrøret øverst på solfangeren, ved ekspansionsbeholder og iøvrigt på steder med fare for dannelse af luftlommer. Uønsket selvcirkulation i solfangerkredsen om natten skal undgås, evt. med anvendelse af kontraventil. Den optimale gennemstrømningsmængde afhænger af anlægstype og udformning, og er bestemmende for valg af rørdimensioner og pumpe. Alle materialer (også isoleringsmaterialer), der benyttes i solkredsen, bør kunne tåle mindst 120 C. Monteres solfangeren på tag, skal befæstigelses- og rørgennemføringer gennem tag udføres vandtætte. På figur 3 er skitseret et brugsvandsanlæg. Gode råd: 1) Vær realistisk med hensyn til økonomi og besparelser, husk at solvarme er et supplement 2) Fremhæv ikke et bestemt fabrikat, men henvis til oversigter (altomsolvarme.dk) 3) Vis gerne billeder med eksempler 4) Anbefal KSO installatører (kso-ordning.dk) 5) Husk at beregning ifølge BE06 ikke nødvendigvis udtrykker den sande brugerøkonomi, som er stærkt afhængig af det reelle forbrugsmønster P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 16

17 Checkpunker: 1) Er forbruget af varmt vand tilpas stort til at berettige solvarme? 2) Er der individuelt fyringsanlæg eller elvarme (frarådes normalt i fjernvarmeområde) 3) Er der en passende tagflade eller facadeparti til rådighed? 4) Er der plads til solvarmebeholder 5) Er gl. anlæg modent til udskiftning? 6) Kan rørføring og tilslutning til eksisterende anlæg ske på en ukompliceret måde? Myndighedsforhold Solfangerkredsen skal indrettes i overensstemmelse med Arbejdstilsynets regler i publikation nr. 42, "Arbejdstilsynets forskrifter for fyrede varmtvandsanlæg" /I/. Se afsnit Varmtvandsbeholder skal være VA-godkendt til solvarme (liste over godkendte frostvæsker kan rekvireres af miljøstyrelsen). For nye beholdere forsynet med indbygget elpatron gælder, at disse skal være CE-mærket. Beholder skal isoleres i h.t. DS 452 /II/. Solfangerkredsen skal isoleres i h.t. DS 452 /II/, klasse 1. Overfladetemperaturen på de enkelte anlægsdele må ikke overstige 65 C (kan regnes for opfyldt med isolering efter DS 452 /II/). Brugsvandsanlæg skal forsynes med skoldningssikring, der hindrer varmtvandstemperaturer større end 65 C (DS 439 /III/). Temperaturen i brugsvandsbeholderen må ikke overstige 95 C ved normal drift (DS 439 /III/). Varmeafgivelse fra anlægget må ikke give anledning til højere temperaturer end 80 C på brandbart materiale ("Bygningsreglement for småhuse" /IV/). Frostvæske skal genbruges eller bortskaffes i h.t. "Bekendtgørelse om bortskaffelse m.v. af olie og kemikalier" /V/. P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 17

18 Referencer /I/. /II/. Arbejdstilsynets forskrifter for fyrede varmtvandsanlæg. 42/ udgave. Dansk Ingeniørforenings norm for termisk isolering af tekniske installationer. DS 452. Teknisk Forlag, 1. udgave maj /III/. Dansk Ingeniørforenings norm for vandinstallationer. DS 439. Teknisk Forlag, 2. udgave maj /IV/. /V/. /VI/. Bygningsreglement for småhuse, BRS-98. Lov om bortskaffelse m.v. af olie og kemikalieaffald. Lov nr. 178 af , MST. Enkeltgodkendte solvarmeanlæg i Danmark, Prøvestationen for Solenergi, Dansk Teknologisk Institut, november /VII/. Standardtilskud til vedvarende energi, februar 96, Energistyrelsen /VIII/. /IX/. /X/. Autogenerering af KVIKSOL-modeller. Søren Østergaard Jensen. Prøvestationen for Solenergi, DTI BPS-Katalog nr. 94: VVS-detaljer, solvarmeinstallationer - varmt brugsvand- store anlæg. 3. udgave november Priskatalog for store solvarmeanlæg. AS Wissenberg, juni 1992, samt Revision af priskatalog for store solvarmeanlæg, inkl. et regneark til beregning. Klaus Ellehauge, BPS-centret, Dansk Teknologisk Institut, Links NetSol regneark fra P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 18

19 Bilag A. Investerings- og rentabilitetsskema BYGNINGSDATA Bygning: Bygningens art: Opvarmningsform: YDELSE Antal personer x forbrug pr. person pr. døgn = forbrug pr. døgn personer x l/døgn x pers./1.000 l/m³ = m³/døgn Solfangerareal m² Årlig ydelse = MWh/år Energipris kr. /MWh Ydelse x energipris = besparelse MWh/år x kr./mwh = kr./år DRIFTSUDGIFT OG VEDLIGEHOLDELSE Areal x el-pris = driftsudgift m² x 10 kwh/m² år x 1,15 kr. /kwh = kr./år Anlægsudgift fra figur 5x vedligeholdelsesudg. kr. x ½% = kr./år INVESTERING OG BESPARELSE Anlægsudgift m² a kr. = kr. - fradrag (tag, tank etc.): kr. - tilskud (4 kr./kwh): kr. Merinvestering i solvarmeanlægget kr. Besparelse kr./år - driftsudgift kr./år - vedligeholdelsesudgift kr./år Reel besparelse kr./år RENTABILITET Investering reel besparelse = simpelt tilbagebetalingstid med tilskud og fradrag med tilskud kr. / kr./år = ca. år P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 19

20 Specielle anlæg: Biokedel + sol med fælles lager Specielle anlæg: Tømmeanlæg P:\DVC\Kurser\Energikonsulenter énfamilie\kursuskompendium\underviserindlæg\m5\i overskud\m5 Tekst solvarme.doc 20