© Jodat Ympäristöenergia Oy

Aurinkolämpöjärjestelmät Hybridiratkaisut Tikkurila 8.9.2016 Perustiedot aurinkoenergiasta ja järjestelmän toiminta Pääkomponentit ja rakenne Erikoisvaatimukset aurinkolämpöjärjestelmään Varaajan rakenteet Erilaiset hybridijärjestelmät Suunnittelu ja mitoitus Esimerkki aurinko, puu, lämpöpumppu ja sähköhybridi

Aurinkoenergiajärjestelmät aktiiviset järjestelmät passiiviset järjestelmät lämpöjärjestelmät sähköjärjestelmät matalalämpöjärjestelmät korkealämpöjärjestelmät ilma lämmitys jäähdytys uima-allas lämmitys peilijärjestelmät käyttövesilämmitys talonlämmitys © Jodat Ympäristöenergia Oy

Käyttövesi ja hybridijärjestelmät © Jodat Ympäristöenergia Oy

Vuotuinen kokonaissäteilymäärää Jodat Ympäristöenergia Oy Vuotuinen kokonaissäteilymäärää globaalisäteilystä 25 – 50% lämmöntuottoa 10 – 14% sähköntuottoa 1000 kWh/m2 1200 kWh/m2 2000 kWh/m2 Jodat Ympäristöenergia Oy

Varjopanoraama Kolhon järjestelmässä Mitattu erityinen keräimen vuosituotto: 250 - 275 kWh/m² © Jodat Ympäristöenergia Oy

© Jodat Ympäristöenergia Oy Opastus © Jodat Ympäristöenergia Oy

Aurinkolämpöjärjestelmä tuotanto ilmanpoisto aurinko- keräimet keräinanturi © Jodat Ympäristöenergia Oy

Aurinkolämpöjärjestelmä varastointi, jälkilämmitys ja kulutus käyttövesivaraaja kattila sähkövastus © Jodat Ympäristöenergia Oy

Aurinkolämpöjärjestelmä pumppaus, täyttö ja turvallisuus © Jodat Ympäristöenergia Oy

© Jodat Ympäristöenergia Oy Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä aurinkokeräin © Jodat Ympäristöenergia Oy

© Jodat Ympäristöenergia Oy Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä aurinkokeräin varaaja © Jodat Ympäristöenergia Oy

© Jodat Ympäristöenergia Oy Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä aurinkokeräin varaaja © Jodat Ympäristöenergia Oy

© Jodat Ympäristöenergia Oy Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä aurinkokeräin varaaja pumppu © Jodat Ympäristöenergia Oy

© Jodat Ympäristöenergia Oy Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä aurinkokeräin ohjausyksikkö varaaja pumppu © Jodat Ympäristöenergia Oy

© Jodat Ympäristöenergia Oy Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä keräinanturi varaaja-anturi © Jodat Ympäristöenergia Oy

© Jodat Ympäristöenergia Oy Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä lämpötila-ero ΔT -20°K järjestelmä on pois päältä 10°C off 30°C © Jodat Ympäristöenergia Oy

© Jodat Ympäristöenergia Oy Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä lämpötila-ero ΔT 6°K järjestelmä on käynnistynyt 36°C on 30°C © Jodat Ympäristöenergia Oy

© Jodat Ympäristöenergia Oy Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä lämpötila-ero ΔT 10°K järjestelmä on päällä 60°C on 50°C © Jodat Ympäristöenergia Oy

© Jodat Ympäristöenergia Oy Kuinka toimii aurinkolämpöjärjestelmä lämpötila-ero ΔT 4°K järjestelmä on pois päältä 65°C off 61°C © Jodat Ympäristöenergia Oy

© Jodat Ympäristöenergia Oy

Aurinkokeräimen hyötysuhdekäyrä Aurinkokeräimen hyötysuhdekäyrä kertoo tarkasti keräimen ominaisuuksista ja auttaa suunnittelijaa valitsemaan kuhunkin tarkoitukseen sopivimman keräimen. Y-akselilla on prosenttiosuus hyödyksi saadusta energiasta suhteessa keräimeen kohdistuvaan säteilyyn. X-akselilla on keräimen keskilämpötilan (Tm) ja keräintä ympäröivän ilman (Tamb) välinen lämpötilaero. © Jodat Ympäristöenergia Oy

Lämmön laatua lkv 100 l, 60˚C lkv 300 l, 35˚C 100 l, 30˚C kv kv 10˚C kv 10˚C Q = m * c * ΔT 300 kg * 1,16 Wh/kg*K *25 K = 8 700 Wh Q = m * c * ΔT 100 kg * 1,16 Wh/kg*K * 5 K = 580 Wh 100 kg * 1,16 Wh/kg*K *20 K = 2 320 Wh 100 kg * 1,16 Wh/kg*K *50 K = 5 800 Wh 8 700 Wh © Jodat Ympäristöenergia Oy

Vaatimukset lämmitysjärjestelmään ja varaajaan Jälkilämmitysalue niin suuri kun tarpeellinen Tavallinen lämmönlähde korkea ja kapea (Suhde korkeus halkaisija 2,5>1) hyvin eristetty kierukka varaajan pohjassa (isossa varaajassa kerrostuvat lämmönvaihtimet myös ylempänä) Viileät olosuhteet varaajassa että aurinkolämpö-järjestelmän hyötysuhde pysy korkealla Aurinko © Jodat Ympäristöenergia Oy

energiavaraajan kytkentäsuositus TE1: anturi aurinkokeräin meno talvi TE2: anturi varaaja-ala lkv-jälkilämmityskierukka TE3: anturi jälkilämmitys on TE4: anturi jälkilämmitys off TS1 TE3 TS1: termostaattisekoittaja käyttövedelle TS2: termostaattisekoittaja käyttövedelle (pakollinen max. 65⁰C) meno kesä paluu kesä lkv-esilämmityskierukka TS2 meno lattialämmitys meno kattila TE2 paluu lattialämmitys paluu kattila aurinkokierukka paluu talvi TE4 © Jodat Ympäristöenergia Oy

Varaajan aurinkolämmönvaihdin Pienessä hybridivaraajassa (300 l - 1500 l) pystykierukka on tavallisesti sisäänrakennettu. Siihen voi kytkeä noin 6 -15 m2 keräinpinta-alan. Tärkeä on tarkistaa kierukan luovutuspinta-ala (suhde 1m2 kierukka / max. 5m2 keräin) Isommat aurinkolämpöjärjestelmät kytketään yleensä ulkopuolisen levylämmönvaihtimen kautta. © Jodat Ympäristöenergia Oy

Ulkopuolinen levylämmönvaihdin Kytkentä,- ja ohjaussuositus S1 Anturit S1 keräin S2 varaaja S3 lämmönvaihdin/ pakkassuoja Relet S1 ensiöpumppu R2 toisiopumppu R3 pakkasuoja kolmentieventtiili R1 S3 R3 S2 R2 © Jodat Ympäristöenergia Oy

© Jodat Ympäristöenergia Oy Opastus © Jodat Ympäristöenergia Oy

Hybridijärjestelmä kv,- ja talon lämmitys paluu keräimeen meno keräimestä lämmin käyttövesi kylmä käyttövesi kierto lämmin käyttövesi Valmiiksi kytketty energiavaraaja omakotitalossa © Jodat Ympäristöenergia Oy

energiavaraaja AKVA SOLAR Varaaja on täytetty lämmitysvedellä. Käyttövesi lämmitetään kahdella kierukalla (alhaalla esilämmityskierukka, ylhäällä jälkilämmityskierukka) Lämpö hyödynnetään sekä käyttöveden että talonlämmitykseen. 30 © Jodat Ympäristöenergia Oy

Ratio-akkuvaraaja käyttövesimoduulilla

Käyttövesimoduuli FriWa Mini venttiilit anturi Pt 1000 letkuventtiili levylämmönvaihdin letkuventtiili virtausanturi taajuusmuuntajapumppu eristekotelo palloventtiilit vapaakiertoeste www.paw.eu

© Jodat Ympäristöenergia Oy Opastus © Jodat Ympäristöenergia Oy

Aurinko-sähköhybridi käyttövedelle (lähde: www.wagner-solar.com)

Aurinko-öljyhybridi käyttövedelle (lähde: www.wagner-solar.com)

Aurinko-pellettihybridi käyttövedelle ja lämmitykseen P1: aurinkopiirin pumppu P2: kattilan pumppu P3: lämpöpiirin pumppu M1: moottorisekoittaja lämpöpiiri Vm: kattilavaraajaventtiili BWM: käyttövesisekoittaja keräimet lämmin kv kylmä kv pelletti-kattila (lähde: www.wagner-solar.com)

Aurinko-puu pellettihybridi käyttövedelle ja lämmitykseen P1: aurinkopiirin ensiöpumppu P2: aurinkopiirin toisiopumppu P3: kattilapumppu P4: lämpöpiirin pumppu P5: pumppu RatioFresh ensiöpuoli P6: kv- kiertopumppu M1: moottorisekoittaja lämpöpiiri V1: termostaatti paluuventtiili LLV: levylämmönvaihdin keräimet Kv- kierto kylmä kv lämmin kv sähkövastus puu-kattila LLV (lähde: www.wagner-solar.com)

© Jodat Ympäristöenergia Oy Opastus © Jodat Ympäristöenergia Oy

Kulutuksen kartoitus ja mitoitus Käyttövesijärjestelmä lämmin vesi kulutustaulukko kWh/henk/vrk henkilömäärä 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 pieni (kWh) 1,7 3,5 5,2 7,0 8,7 10,4 12,2 13,9 15,7 17,4 normi (kWh) 2,9 5,8 11,6 14,5 20,3 23,2 26,1 29,0 taulukkomitoitus keräinpinta-ala (apertuuri) ja käyttövesivaraaja  henkilömäärä 1 2 3 4 5 6 7 keräin m2/henkilö min 1,2 2,4 3,6 4,8 7,2 8,4 keräin m2/henkilö max 8 10 12 14 varaaja l/henkilö min 75 150 225 300 375 450 525 varaaja l/henkilö max 100 200 400 500 600 700 © Jodat Ympäristöenergia Oy

Lämpöjärjestelmän mitoitustaulukko Koska talon ei voi auringolla järkevästi lämmittää, aurinkoenergia voidaan hyödyntää ainoastaan kesällä kosteiden tilan lattialämmitykseen. Taulukossa kulutus kesällä kWh/ m² /vrk Huom. varaajan tyyppi energiavaraaja m² 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 *minimi teho (10 W/m2) 0,24 0,5 0,7 1,0 1,2 1,4 1,7 1,9 2,2 2,4 pieni teho (30 W/m2) 0,72 2,9 3,6 4,3 5,0 5,8 6,5 7,2 suuri teho (50 W/m2) 4,8 6,0 8,4 9,6 10,8 12,0 * passiivitalo © Jodat Ympäristöenergia Oy

© Jodat Ympäristöenergia Oy

Lämpöjärjestelmä kokonaisuus keräinlämpötila S7 ulkolämpötila S3 S6 GA2 K GA1 R2 GA1 A B A s R4 R6 auki S2 A R7 kiinni S8 A K R3 s PUU B A s LP S4 A R7 S9 S5 S8 R3 R8 R5 B A

Lämmönjakojärjestelmä ulkolämpötilaohjattu lämpöpiiri S7 ulkolämpötila Shuntin toimilaite 230 V~ S6 K s R11 R10 K s s A A S5

Aurinkolämpöjärjestelmä S1 keräin S2 varaaja yläosa S3 toisiopumppuohjaus (R4) S4 varaajan alaosa S5 Akvantti alaosa R1 ensiöpumppu R2 vaihto kerros 1 ja 2 R3 vaihto kerros 2 ja 3 R4 toisiopumppu GA1 ja GA2 Grundfos Direct Sensors energiamittaus S1 R1 S3 GA2 K GA1 R2 GA1 A A s R4 S2 A K R3 s s S4 A S5 R3

Lämpöpumppujärjestelmä A s S2 s s LP S4

Sähkövastukset (tilanteen kun aurinko, lämpöpumppu ja puulämmitys on pois päältä) sähkövastus termostaatilla (on jo olemassa) s Käyttövesivastus päällekytkentälämpötila: esim. 50°C A s S2 Talon hätälämmitysvastus päällekytkentälämpötila: esim. 30°C Tavallisesti pois päältä s s Talon lämmitysvastus päällekytkentälämpötila: esim. 30°C S4

Kattilajärjestelmä K A s S2 S8 K s PUU s A S4 A R7 S9 S5 R8 R5

Lämmin käyttövesijärjestelmä Käyttövesi lämmitetään ainoastaan 500 l varaajassa kahdella kierukalla (esilämmitys LK 35, jälkilämmitys LK45) A s s S2 Ylimääräinen lkv-sekoittaja (huom: tästä voi lähteä yli 65 °C kuuma vettä!!) s s S4