4. maj 2004 Gr.A-104 1. Forslag 2 - Projektering af solfangeranlæg Kapitel 1 Forslag 2 - Projektering af solfangeranlæg I foregående afsnit er forslag 1 bearbejdet, hvor der kun er benyttet fjernevarme til opvarmning af bygningens brugsvand. I dette afsnit undersøges, hvorvidt et alternativt opvarmningssystem kan anvendes. I den forbindelse undersøges, hvorvidt en etablering af et solvarmeanlæg kombineret med fjernvarme som suppleringsvarme kan anvendes til opvarmning af brugsvandet og stadig være rentablet. Inden projekteringen kan foretages, er det dog nødvendigt at undersøge, om der er grundlag for etablering af et solvarmeanlæg. Da anlægget skal forsyne 40 ungdomslejligheder vurderes, at der vil forekomme et stort brugsvandforbrug, som kan forsøges delvist opvarmet ved solenergi. På grund af forsyningsmængdens størrelse vurderes, at det vil være nødvendigt at etablere et forholdsvist stort solfangerareal. Ud fra opbygningen af bygningen og området omkring ndes det mest hensigtmæssigt, at solfangerarealet kan monteres på bygningens tag. Desuden bevirker bygningens placering, at én af tagaderne på Blok B vil være sydvendt, hvilket vil være en særdeles oplagt placering af solfangeranlægget. Ved etableringen af et solvarmeanlæg skal de gældende lovkrav være opfyldt samtidig med, at der ikke må ske en forringelse af brugsvandet. Desuden ønskes, at varmtvandsbehovet i sommermånederne tilnærmelsesvis vil være dækket af energien fra solvarmen. Dimensioneringen af anlægget vil blive foretaget ud fra 3 simuleringer i beregningsprogrammet Kviksol: Simulering I - skitseprojektering Simulering II - økonomisk optimering Simulering III - detailprojektering Den første simulering, Simulering I, vil blive foretaget ud fra overslags- og erfaringsmæssige beregninger af de enkelte komponenter i solvarmeanlægget. Simulering II vil være en optimering ud fra et økonomisk grundlag. Hertil anvendes et priskatalog til at beregne overslagsmæssige priser for større solvarmeanlæg til brugsvandsopvarmning. Sidste simulering vil være en detailprojektering af det udvalgte anlæg i Simulering II. 1
1. Forslag 2 - Projektering af solfangeranlæg Gr.A-104 4. maj 2004 1.1 Opbygning og styring af solfangeranlæg Solfangeranlægget anvendes for det konkrete projekt udelukkende til opvarmning af brugsvandet i bygningen. Anlægget udføres derfor med en varmtvandsbeholder, hvor varmetilførslen primært ønskes leveret af solenergien. Varmeoverførelsen vil ske gennem en spiralveksler, der monteres i den nederste del af varmtvandsbeholderen også kaldet soldelen, se gur xx (guren er ikke lavet men kommer til at være nederst i dette afsnit). I visse måneder vil solenergien ikke være tilstrækkelig til at opretholde den ønskede temperatur, hvorved det er nødvendigt at supplere med energi fra fjernvarmeforsyningen, som også leveres via en spiralveksler. Herved vil anlægget bl.a. bestå af følgende komponenter: Solfanger Varmtvandsbeholder Spiralvekslere Rør, ventil, pumpe osv. Ydermere vil anlægget have monteret to temperaturfølere, en i toppen af solfangeren og en i bunden af lagertanken. Dette skyldes, at anlægget vælges driftstyret således, at når temperaturen i toppen af solfangerne er 6 C varmere end vandet i bunden af beholderen, pumpes væsken ind i den underste spiral og opvarmer vandet i beholderen indtil temperaturen i solfangerne bliver 2 C lavere end beholderens vand. Desuden vil tanken også have monteret en temperaturføler i suppleringsdelen, hvor vandet tappes. Denne har til formål at sikre, at temperaturen i suppleringsdelen som minimum har en temperatur på 55 C. Temperaturen opretholdes ved supplering med fjernvarme via spiralveksleren, der installeres med en settemperatur på 55,5 C. Da temperaturen i beholderens suppleringsdel opnår høje temperaturer, vil det være nødvendigt med en sikkerhedsforanstaltning i form af en blandesløjfe for at sikre mod skoldning, hvilket ses på gur xx. Blandesløjfen har den egenskab, at hvis det tappede vand opnår en temperatur på over 55 C, så vil sløjfen opblande vandet med koldt brugsvand, således at temperaturen sænkes. Her indsættes en skitsetegning/principdiagram af anlægget!! Her kommer efterfølgende til at stå noget om: Simuleringerne, kortfattet Vurdering af det endelige anlæg vs anlæg bare med fjernvarme 2
4. maj 2004 Gr.A-104 A. Solfangeranlæg Bilag A Solfangeranlæg I dette afsnit opstilles enkelte forudsætninger, som vil have tilknytning til de beregninger, der foretages af solfangeranlægget. Det være sig forudsætninger omkring temperaturerne og mediet i anlægget samt brugernes døgnforbrug i form af et tappeprogram. A.1 Forudsætninger Til dimensioneringen af solvarmeanlægget vil følgende forudsætninger være gældende: Der dimensioneres et solvarmeanlæg til 40 lejligheder Lagertemperaturen sættes til t L = 55 C Koldtvandstemperaturen sættes til t K = 10 C Suppleringsvarmen leveres med fjernvarme, hvor den dimensionsgivende fremløbstemperatur er 60 C, og returtemperaturen ønskes til ca. 40 C Som medie i solfangeren benyttes en 40 % glycol/vandblanding med et frysepunkt på -21 C Tappeprogram For at kunne bestemme den nødvendige ydelse for varmeanlægget er det nødvendigt at kende til spidsbelastninger samt forbruget af varmt vand. Fordelingen af forbruget er fastsat ved at benytte et standardtappeprogram for etageboliger, se gur A.1. 3
A. Solfangeranlæg Gr.A-104 4. maj 2004 Figur A.1 Standardtappeprogram for etagebolig [Kviksol, program, 2004]. 4 Som det fremgår af guren er forbruget størst omkring morgen og aften og ellers jævnt fordelt over ugen og året. Dette vurderes til at være et godt bud på, hvordan forbruget er fordelt, hvorfor dette tappeprogram benyttes. Ifølge Vand og Aøb Ståbi kan forbruget pr. lejlighed sættes til 90 l/døgn, hvilket er gældende for små lejligheder med brusebad[va Ståbi, 2000]. Dermed kan forbruget i de forskellige timer af året ndes. Et eksempel på dette ses i tabel A.1.
4. maj 2004 Gr.A-104 A. Solfangeranlæg Time Andel Forbrug [l/time] 1 2 1,9 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 1 0,9 8 5 4,7 9 7 6,6 10 8 7,5 11 7 6,6 12 5 4,7 13 4 3,7 14 5 4,7 15 3 2,8 16 2 1,9 17 2 1,9 18 4 3,7 19 7 6,6 20 12 11,3 21 10 9,4 22 7 6,6 23 5 4,7 24 4 3,7 I alt 100 93,9 l/døgn Tabel A.1 Forbruget fordelt pr. time over døgnet for januar måned. Som det fremgår af tabellen, er det samlede forbrug 93,9 l/døgn, hvilket skyldes, at forbruget ikke er ens i hver måned, se evt gur A.1. 5
A. Solfangeranlæg Gr.A-104 4. maj 2004 6
4. maj 2004 Gr.A-104B. Skitseprojektering af solfangeranlægget Bilag B Skitseprojektering af solfangeranlægget I nedenstående afsnit beregnes de overslagsmæssige værdier for solfangeranlægget, der er nødvendige at have kendskab til for at Simulering I kan udføres. Herved vil følgende indgående parametre i anlægget blive bestemt, hvor komponenterne kan ses på gur B.1: Solfangerareal Soldel Volumen Overføringsevnen (UA) for spiralveksler Suppleringsdel Volumen Overføringsevnen (UA) for spiralveksler Varmetabet (UA) for varmtvandsbeholder Cirkulationstab De indgående komponenter i solfangeranlægget: Figur B.1 Skitsetegning af solfangeranlæggets komponenter [kviksol,program,2004] 7
B. Skitseprojektering af solfangeranlæggetgr.a-104 4. maj 2004 B.1 Solfangerareal Til bestemmelse af solfangerarealet kan følgende gur anvendes: Figur B.2 Diagram til bestemmelse af solfangerarealet [Note,2004] På guren er det typiske anvendelsesområde angivet ved området indenfor ellipsen.hertilsvarerenx-værdipå30 m solfangerarealpr. 2 m varmtbrugsvand pr. døgn. Ud fra denne værdi kan solfangerareal bestemmes 3 ved nedenstående formel B.1, hvor døgnforbruget F er bestemt ud fra standarddøgnforbruget pr. lejlighed på 93,9 l/døgn multipliceret med antallet af lejligheder. 30 = A solf F (B.1) A solf = 30 F = 30 3, 8 = 115m 2 hvor A solf er solfangerarealet [m 2 ] F er døgnforbruget af varmt brugsvand [m 3 /døgn] Det vælges at anvende en solfangertype fra fabrikat NilSol Aps af typen Danmax 2, hvor databladet for den anvendte solfanger er vist i appendiks xx. Disse har et areal på 2,02 m pr. panel, hvorfor der skal anvendes 57 paneler. Det vurderes, at den eneste fordelagtige 2 placering af solfangerne vil være, hvis samtlige solfangerpaneler placeres på den del af taget, der hælder mod syd, og hvis de monteres med en hældning på 45. Det vurderes i første omgang, at det er muligt, at placere de 57 paneler på den sydvendte tagade. Senerehen vil placeringerne samt hældningerne blive nærmere undersøgt. 8 B.2 Solvarmedel I det følgende bestemmes størrelsen af varmtvandsbeholderens solvarmedel samt dennes spiralvekslers varmeoverføringsevne (UA). Disse fastlægges ud fra overslagsmæssige erfaringsmetoder.
4. maj 2004 Gr.A-104B. Skitseprojektering af solfangeranlægget Soldelens volumen Volumen af varmtvandsbeholderens solvarmedel V sol kan overslagsmæssigt bestemmes efter nedenstående formel, da faktoren A solf /F er sat til 30, se afsnit B.1. 1, 0 F < V sol < 1, 5 F 3, 8 < V sol < 5, 7 Ud fra ovenstående formel vælges en volumen på 4,75 m 3 fundet ved lineær interpolation. Af denne værdi sættes voluminet under solvekslerens højeste punkt til at udgøre 50 % [Note,foreæsning,2004]. UA for spiralveksler i soldelen I soldelen er placeret en spiralveksler, der skal overføre varmen fra solfangeranlægget til vandet i beholderen, se evt. gur B.1. Rørene udføres i kobber, hvor deres varmeoverføringsevne betegnes UA. Denne værdi bestemme i det følgende, hvor der tages udgangspunkt i erfaringsværdier fra "Prøvestationen for Solenergi". Her er en overslagsmæssig formel for UA bestemt ud fra solfangerarealet og lagertemperaturen: H = UA = K1 + K2 T L = 16, 7018 115 1,0648 + 0, 4411 115 1,0864 t L (B.2) = 2610 + 76 t L hvor K1 er 16,7018 A 1,0648 solf [W/K] K2 er 0,4411 A 1,0864 solf [W/K 2 ] t L er lagertemperaturen [ K] B.3 Suppleringsdel I det følgende bestemmes størrelsen af varmtvandsbeholderens suppleringsdel samt dennes vekslers varmeoverføringsevne. Disse fastlægges ud fra overslagsmæssige beregninger. Suppleringsdelens volumen I det følgende dimensioneres suppleringsdelens volume, hvor volumen bestemmes ved at betragte suppleringsdelen som en almindelig varmtvandsbeholder med indbygget veksler. Herved dimensioneres volumen således, at anlægget udelukkende kan opvarmes ved fjernvarme. Beholderen vil således have tilstrækkelig kapacitet til at levere varmt vand i de perioder, hvor solvarmefangeranlægget ikke leverer varme. Volumenstørrelsen afhænger af den eekt beholderen er påkrævet samt antallet af normallejligheder, hvilket ses på gur B.3. 9
B. Skitseprojektering af solfangeranlæggetgr.a-104 4. maj 2004 Figur B.3 Vejledende dimansioneringsdiagram for varmtvandsbeholdere med indbygget spiralvarmeveksler [VA Ståbi,]. Da hverken eekten eller volumen er oplyst anvendes gur 7.21 i Vand og Aøb Ståbi til at give et overslag på det eektive volumen som funktion af antal normallejligheder. Af guren ndes et volumen på ca. 1100 l, idet antallet af normallejligheder er 22,9 [VA Ståbi,]. UA for spiralveksler i suppleringsdel I beholderens suppleringsdel forendes en veksler, der skal sørge for, at temperaturen i suppleringsdelen altid vil være mindst 55 C. I det følgende udregnes UA-værdien for veksleren. Dette gøres ud fra vekslerens eekt samt de temperaturer, der er fastsat for beholderen. Spiralveksleren dimensioneres ud fra det fundne beholdervolumen, idet disse værdier er sammenhørende. Først bestemmes dog det nødvendige beholdervolumen pr. normallejlighed. V lej = V eff N lejl = 1100 22, 9 48l/lejl Ud fra gur B.3 kan den nødvendige eekt pr. normallejlighed P eff,lejl aæses til 1,8 kw/lejl. Er cirkulationsvarmetabet mindre end eller lig med 0,15 kw pr. normallejlighed kan den aæste værdi benyttes uden korrektioner. Cirkulationsvarmetabet sættes lig cirkulationstabet på 0,06 kw pr. normallejlighed fundet under forslag 1. Da denne værdi er mindre end de 0,15, er det ikke nødvendigt at korrigere for et overskydende cirkulationstab. Herved ndes beholderens eektive eekt til: 10 P eff = P eff,lejl N = 1, 8 22, 9 = 41, 2kW Det er dog nødvendigt at korrigere ovenstående værdi, således at der tages højde for tilkalkningen af rørene. Ud fra primærtemperaturen og et skøn på intervallet mellem rensningerne regnes med at sikkerhedstillæg på 30 %, hvilket
4. maj 2004 Gr.A-104B. Skitseprojektering af solfangeranlægget også blev brugt under forslag 1 [VA Ståbi,]. Herved bliver den ønskede mærkeeekt P ønske : P ønske = 41, 2 1, 3 = 53, 6kW Suppleringsvekslerens UA-værdi kan herved bestemmes ved følgende formel, hvor der dimensioneres efter temperatursættet t F /t R /t L = 60/40/10 C: UA = P ønske t F t R ln t F t L t R t L = 53, 6 60 40 ln 60 10 40 10 = 1369W/K hvor t F er fremløbstemperaturen [ C] t R er returtemperaturen [ C] t L er lagertemperaturen [ C] B.4 UA for varmtvandsbeholder I det følgende bestemmes varmtvandsbeholderens samlede volumen samt varmetabet U A fra beholderen til omgivelserne. Varmtvandsbeholderen består af sol- og suppleringsdelen, hvorfor det samlede volumen af beholderen bliver 5,85 m. Til dimensioneringen af beholderens varmetab anvendes et højde/diameter-forhold 3 på 1, da dette sættes som en retningslinie for beholdere > 3000 l [note,forelæsning,2004]. Herved bliver højden h og den indre diameter d af beholderen: V = h π 4 d2 d = h = 3 4 V π = 3 4 5, 85 π = 2, 0m Til bestemmelse af beholderens varmetab anvendes ovenstående mål samt de materialeparametre, som ses i tabel B.1. 11
B. Skitseprojektering af solfangeranlæggetgr.a-104 4. maj 2004 Betegnelser Symbol Størrelse Isoleringens varmeledningsevne λ 0,04 W/mK Tykkelse af topisolering e t 0,2 m Tykkelse af bundisolering e b 0,1 m Tykkelse af sideisolering e s 0,1 m Udvendig overgangsisolans R u 0,13 m 2 K/W Setpunkt for tilskudsenergi t T 55,5 C Koldtvandstemperatur t K 10 C Middeltemperatur t M = (t T t K )/2 22,8 C 12 Tabel B.1 Materialeparametre for varmtvandsbeholderen. forudsættes at være uafhængig af temperaturniveauet. Varmetabet for varmebeholderen er sammensat af transmissionstabet gennem isoleringsmaterialet og tabet fra alle gennembrydninger af isoleringsmaterialet. Først bestemmes varmetabet gennem isoleringen, som deles op i side, top og bund, hvorefter der korrigeres for gennembrydninger. Ved beregningerne ses der bort fra små temperaturforskelle mellem vandet og beholderematerialet, hvorved der ikke vil forekomme et varmetab mellem disse. Desuden ses der bort fra godstykkelsen af beholderen. Med disse forudsætninger kan varmetabskoecienten pr. højdeenhed for siderne beregnes ved følgende [kompendium,2004]: U side = = π 1 d+2es ln + 0,13 2 λ d d+2e s π 1 2,0+2 0,1 ln + 0,13 2 0,04 2,0 2,0+2 0,1 = 2, 51W/mK Ligeledes kan varmetabskoecienten for toppen beregnes ved nedenstående tilnærmet udtryk [kompendium,2004]: UA top = = π (d + e 4 s) 2 e t λ + 0, 13 π 4 (2, 0 + 0, 1)2 0,2 + 0, 13 = 0, 68W/K 0,04 Tilsvarende beregnes varmetabskoecienten fra bunden af udtrykket [kompendium,2004]: UA bund = = π (d + e 4 s) 2 e t λ + 0, 13 π 4 (2, 09 + 0, 1)2 0,1 + 0, 13 = 1, 32W/K 0,04 Herved kan den samlede varmetabskoecient bestemmes, hvor der korrigeres for temperaturgradient: UA = UA top tt tm + U side h side + UA bund tk tm = 0, 68 55,5 22,8 + 2, 519 2, 0 + 1, 32 10 22,8 = 7, 25W/K
4. maj 2004 Gr.A-104B. Skitseprojektering af solfangeranlægget Ydermere er det nødvendigt at korrigere den fundne værdi, idet der således tages hensyn til kuldebroer ved beholderens gennembrydninger. Tillægget, der bestemmes ved følgende formel, er baseret på erfaringer og er afhængig af antallet af kuldebroer, som sættes til 4 [note,forelæsning,2004]: tillæg kulderbroer = 0, 02 (n + 1) V 1/2 = 0, 02 (4 + 1) 5, 85 1/2 = 0, 24W/K hvor n er antallet af kuldebroer [ ] Herved kan det samlede varmetab for varmtvandsbeholderen bestemmes ved henholdsvis stilstand og drift. UA stilstand = UA + tillæg kuldebroer = 7, 25 + 0, 24 = 7, 49W/K UA drift = UA stilstand + 0, 01 V 1/2 = 7, 49 + 0, 01 5, 85 1/2 = 7, 51W/K B.5 Cirkulationstab Da anlægget udformes med cirkulation er det nødvendigt at have kendskab til cirkulationstabet. Til bestemmelse af cirkulationstabet anvendes enkelte værdier fundet i afsnit xx, hvor vandinstallationerne dimensioneres. Det være sig det samlede varmetab fra cirkulationssystemet Φ, den samlede vandstrøm m og temperaturen ved hhv. udløb t F og indløb t R til beholderen samt omgivelsestemperaturen t O. Herved kan varmetabsfaktoren UL bestemmes ved følgende formel: UL = m c ln (1 t F + t R t F t O ) = 0, 11 4, 2 ln (1 55 + 50, 4 ) = 65, 1W/K 55 20 hvor m c er den samlede massestrøm = 0,11 [kg/s] er varmefylden [kj/(kg K)] B.6 Simulering I - skitseprojektering Ud fra ovenstående data anvendes programmet Kviksol til en simulering af skitseprojekteringen. Der undersøges ved simuleringen om varmtvandsbeholderen får leveret tilstrækkelig eekt således, at behovet kan dækkes. Desuden undersøges, hvorvidt energitilførslen fra solfangeranlægget er tilstrækkelig til at dække varmebehovet i sommermånederne. Det er ved en første simulering fundet, at anlægget kan levere 99 % af det totale energibehov. Behovet vil ikke helt være dækket i vintermånederne, hvorved 13
B. Skitseprojektering af solfangeranlæggetgr.a-104 4. maj 2004 suppleringsvekslerens ydeevne forøges således, at det totale varmebehov dækkes 100 %. Herved er følgende resultater fremkommet for skitseprojekteringen: Figur B.4 Simuleringsresultater for skitseprojekteringen. Af ovenstående resultater ses, at solvarmeanlægget maksimalt kan yde 90 % af det aktuelle varmebehov, hvorved det vil være nødvendigt med supplering fra fjernvarme hele året. Den samlede procentvise udnyttelse over hele året er på 49,6 %, hvor den tilførte energi pr. solfangerareal er 398 kw h/m2. Ud fra skitseprojekteringen vil næste simulering være en økonomisk optimering af anlægget, hvorved det mest økonomisk fordelagtig anlæg vælges til detailprojektering. 14
4. maj 2004 Gr.A-104 C. Økonomisk optimering af anlægget Bilag C Økonomisk optimering af anlægget I det følgende afsnit foretages en optimering af solvarmeanlægget ud fra et økonomisk synspunkt. I vurderingen af anlæggenes egnethed tages udgangspunkt i data for solvarmeanlægget fundet under skitseprojekteringen. De parametre, der vælges at optimere, er henholdsvis solfangerarealet samt beholdervolumen, idet det forventes, at en ændring af solvarmeanlæggets størrelse vil have indydelse på ydelsen og udgifterne, da et mindre anlæg som regel vil give en større anlægsydelse pr. m solfanger samtidig med, at et større anlæg vil give mindre anlægsudgifter pr. 2 m solfanger. Der må således forekomme en økonomisk optimal dækningsgrad, hvor 2 energibesparelsen pr. investerede kr. er størst. Dette afdækkes slutteligt ved at se på tilbagebetalingstiden for de enkelte anlæg. For at bestemme solfangeranlæggets økonomi tages udgangspunkt i en regnearksl, der kan anvendes til beregning af priser på større solvarmeanlæg. Ved anvendelse af regnearket bestemmes rentabiliteten af anlægget, hvor både projektering, etablering og drift medtages. Desuden gøres en antagelse om, at de indvendige og udvendige rørlængder er ens for alle anlæggene, og at energiprisen er 0,55 kr/kw h incl. moms. Gennem simuleringerne ændres som sagt på beholdervolumen og solfangerarealet, hvor hver enkel kombination af disse undersøges. De enkelte værdier, der er undersøgt, er opskrevet i nedenstående tabel: Antal solfangerpaneler [stk] 30, 40, 50, 57, 70, 80, 90, 100 Beholdervolumen [m 3 ] 4, 5, 5,85, 7, 9, 11, 15 Tabel C.1 Parametre der ændres ved simuleringerne. ét panel udgør 2,02 m 2. ved beholdervoluminer på 4 og 5 m 3 vil den leverede energi ikke helt kunne dække behovet. C.1 Vurdering af optimeringen Ved at undersøge de enkelte kombinationer i Kviksol fås bla. en værdi for anlæggets ydelse i forhold til det aktuelle behov, hvor det forventes, at et større 15
C. Økonomisk optimering af anlægget Gr.A-104 4. maj 2004 anlæg vil kunne dække bygningens behov bedre end et mindre anlæg. Nedenstående graf viser således anlæggets ydelse bestemt ud fra kombinationerne af antallet af solfangerpaneler og beholdervolumen. Hertil er anvendt, at ved en ændring af lagervolumen skal varmetabet korrigeres tilsvarende. Desuden er varmeoverføringsevnen U A for soldelens spiralveksler også korrigeret ud fra det ændrede solfangerareal. Figur C.1 Ydelse som funktion af antallet af solfangerpaneler og beholdervolumen. 16 Af gur ses tydeligt, hvorledes ydelsen øges med anlægsstørrelsen. Dog vil en større beholder ved et lille solfangerareal ikke give en meget større ydelse, hvilket skyldes, at solfangerne ikke har tilstrækkelig kapacitet til at udnytte den større lagringmulighed. Beholderens indydelse på ydelsen er mere markant ved større solfangerarealer, hvilket er illustreret ved, at diagrammet krummer mere ved større anlæg. Anlægsydelsen kan også vurderes ud fra solfangerstørrelsen, hvilket er forsøgt illustreret ved nedenstående gur.
4. maj 2004 Gr.A-104 C. Økonomisk optimering af anlægget Figur C.2 Anlægsydelsen pr. m 2 solfanger som funktion af antallet af solfangerpaneler og beholdervolumen. Som forventet er anlægsydelsen stigende med et mindre solfangerareal, hvorved den totale eektivitet vil være større pr. solfangerpanel. Dette skyldes, at ved større anlæg vil en større del af den producerede energi gå tabt, som følge af at bygningen ikke har tilstrækkelig kapacitet til at anvende hele den lagrede energien. Ud fra betragtningerne af gur C.2 vil et mindre anlæg tydeligvis være at foretrække. I valget af anlægstørrelsen er det dog nødvendigt at sammenholde anlægsydelsen med anlægsudgifterne, hvorved det mest rentable anlæg kan bestemmes. Anlægsudgifterne pr. solfangerareal er illustreret ved nedenstående gur. 17
C. Økonomisk optimering af anlægget Gr.A-104 4. maj 2004 Figur C.3 Anlægsudgifterne pr. m 2 solfanger som funktion af antallet af solfangerpaneler og beholdervolumen. Afgurenerdettydeligt,atetmindreanlægvilhaveenlangtstørreinvestering pr. solfangerareal, hvilket var forventeligt. I dette tilfælde vil beholderstørrelsen have størst indvirkning ved et mindre solfangeranlæg. Det mest økonomiske optimale anlæg kan slutteligt bestemmes ved at vurdere anlæggene ud fra tilbagebetalingstiden. Dette er således en kombination af ovenstående gurer, hvor energibesparelsen pr. investerede kr. vurderes: 18 Figur C.4 Tilbagebetalingstiden som funktion af antallet af solfangerpaneler og beholdervolumen. Figur C.4 illustrerer tydeligt hvilke anlæg, der er mest rentable. Det mest
4. maj 2004 Gr.A-104 C. Økonomisk optimering af anlægget optimale antal solfangerpaneler set i forhold til investeringen ligger mellem 50 og 60 stk. Det vælges at anvende 50 stk i den videre detailprojektering, hvilket svarertileteektivtarealpå101 m.sombeholdervolumenvælgesenstørrelse på 5,85 2 m, idet gur C.4 har et adt plateau fra 4 til 5,85 3 m ved 50 paneler, hvor tilbagebetalingstiden er 23 3 år for alle tre beholderstørrelsen (4, 5 og 5,85). De 5,85 vælges også af den grund, at mindre beholderstørrelser ikke helt vil kunne levere den fornødne energi, hvorfor det vil være nødvendigt at korrigere f.eks. varmeoverføringsevnen af suppleringsveksleren. C.2 Simulering II - økonomisk optimering I det følgende præsenteres resultaterne fra Kviksol, som er fremkommet ved at anvende det mest økonomiske rentable solfangeranlæg fundet under den økonomiske optimering. Det være sig med 50 solfangerpaneler og en beholderstørrelse på 5,85 m. 3 Figur C.5 Simuleringsresultater for den økonomiske optimering. 19
C. Økonomisk optimering af anlægget Gr.A-104 4. maj 2004 I forhold til simulering I er der ikke sket nogen drastiske ændring af simuleringsresultaterne, idet in-data parametrene er nogenlunde ens. Ydelsen er faldet fra 49,6 % til 46,7 %, da det mindre solfangerareal vil producere mindre energi til opvarmningen af brugsvandet. Desuden er energiforbruget pr. solfangerareal ca. 30 kw h/m større ved det optimerede anlæg således, at der opnås en værdi på 426,4 2 kw h/m. Anlæggets bruttobehov er lidt mindre, idet den mindre varmtvandsbeholder 2 har et mindre varmetab til omgivelserne 20
4. maj 2004 Gr.A-104 D. Detailprojektering Bilag D Detailprojektering Under detailprojekteringen kommer følgende: Placering og orientering af solfangere. Herunder skygge forhold K-værdier for spiralveksleren ved Tilnærmet UA-metode MatLab Dimensionering af varmtvandsbeholder højde/diameter Godstykkelse Overtryk Varmetab Placering af spiralveksler Rørdimensionering Rørlængde/dimension/tryktab Pumpedimensionering Ekspansionsbeholder (Indreguleringsventil) Sidste simulering og priskalkulation 21