Ing. J.Korečko

Transkript

Ing. J.Korečko

Dukelská 145, Třeboň, CZ – 379 01, Česká Republika, www.tic.cz, www.enki.cz
VYUŽITÍ METEOROLOGICKÝCH DAT
PŘI PROJEKČNÍ ČINNOSTI
ENERGETICKÝCH SYSTÉMŮ
TRNSYS 16
Korečko,
SOLÁRNÍ ENERGETIKA
NOVÉ HRADY
1
Meteorologické data:
Základní veličiny potřebné pro hodnocení energetických systémů:
1.Sluneční radiace
• globální
• přímá
• difusní
• celková dopadající na sledovanou plochu (není podmínkou)
2.Teplota vzduchu
3.Vlhkost vzduchu
4.Rychlost a směr větru (pro přesnější výpočty)
NOVÉ HRADY
2
Meteorologické data:
Odkud získat meteorologické data?
1.Společnosti zpracovávající a komerčně poskytující databáze
•METEONORM - společnost zpracovávající měřené meteorologické
data z lokalit po celém světě
•ČHMU – dostupnost dat již byla prezentovaná
2.Z měření na vlastních meteorologických stanicích
•(stanice osazené čidly, které jsou potřebné pro daný typ měření)
NOVÉ HRADY
3
Meteonorm
• je komplexní meteorologický nástroj zahrnující databázi
meteorologických dat a výpočetní postupy pro solární aplikace a
návrh systému na libovolné požadované lokalitě na světě.
• je založeny na více než 23 leté zkušeností s vývojem
meteorologických databází pro energetické aplikace.
• je určený pro inženýři, architekty, učitelé, projektanty a zájemce o
solární energii a klimatologie.
NOVÉ HRADY
4
Meteonorm
Databáze počasí
Meteorologická databáze má data z periody jednoho roku. Jsou
zaznamenány v hodinovém intervalu. Nachází se tam globální a difusní
radiace, exteriérová teplota, vlhkost vzduchu, rychlost a směr větru.
TMY – je databáze charakteristických meteorologických hodnot pro
danou lokalitu vytvořenou na základě vyhodnocení dlouhodobého
sledování počasí
NOVÉ HRADY
5
Meteonorm
Mapa znázorňující místa
meteorologických stanic
Detail rozmístnění stanic v
České republice
stanice se zaznamenáváním intenzity slunečního záření
1442 stanic
stanice bez zaznamenávání intenzity sluneční radiace
6633 stanic
NOVÉ HRADY
6
Meteonorm
Program
•Umožňuje výběr požadované lokality
•Nastavení formátu výstupních dat (je závislý od
druhu použitého programu)
•Výpočty energetických bilancí na libovolně
orientovanou plochu
Výběr lokality
Výběr formátu výstupních dat
Výstupní data
NOVÉ HRADY
7
Vlastní měřená data
Meteorologické stanice pro:
• určování energetických toků v krajině (již bylo prezentováno)
(stanice obsahují radiační čidla pro měření dopadající i odražené sluneční radiace ve VIZ i IR oblasti, několik
teplotních a vlhkostních čidel pro měření vlhkostního a teplotního profilu ve vzduch i zemy, čidlo pro měření
rychlosti a směru větru, případně další specifické čidla dané lokalitou)
•určování energetických toků ve stavbách a systémech
(radiační, teplotní a vlhkostní čidla osazené v exteriéru i interiéru sledovaného objektu podle požadavek na
určování energetických toků)
NOVÉ HRADY
8
Meteorologická stanice na střeše TIC
NOVÉ HRADY
9
Čidla pro měření energetických
toků v Biotechnologické hale
NOVÉ HRADY
10
Čidla pro měření energetických
toků ve skleníku
NOVÉ HRADY
11
Využití meteorologických dat v
projekční činnosti
Při optimalizaci energetických bilancí technologických systémů ,
které jsou závislé na klimatických podmínkách, je důležité zohlednit
lokalitu, ve které se daný systém bude nacházet
(je rozdíl či ten samý systém bude instalován v nížině nebo na horách, v Čechách nebo v Egyptě …)
V běžné projekční praxi se využívají průměrné měsíční hodnoty
klimatických dat. Výpočty jsou stacionární
Méně časté, ale při projekci složitějších systému, jsou využívané
nestacionární výpočty energetických toků. Je potřebné mít databázi
meteorologických dat alespoň v hodinových intervalech.
NOVÉ HRADY
12
Využití meteorologických dat v
projekční činnosti
TRNSYS je simulační prostředí s modulární strukturou, pro analýzu
energetických systémů v nestacionárních podmínkách.
Dá se využít k:
-ověření konceptu jednoduchého energetického systému (příprava TUV v
rodinném domu) až po návrh a simulaci energetické bilance celého objektu i
s jeho energetickým hospodářstvím
Nestacionární podmínky při simulaci energetických systémů jsou vytvořeny
na základě databáze meteorologických dat, zaznamenaných v hodinových
intervalech.
Databáze obsahuje 1270 TMY z celého světa. V rámci Evropy databáze
obsahuje 369 míst v 35 krajinách.
NOVÉ HRADY
13
TRNSYS Simulation Studio
- je to základní interface
pro sestavení
energetického modelu
- systém je složen z prvků
(type), které jsou vzájemně
propojeny vstupníma a
výstupníma daty
Základní programové prostředí
NOVÉ HRADY
14
Prvky jsou rozděleny do třech základních skupin
- prvky (Types) tvořící daný systém
čerpadla
, sluneční kolektory
Type114
regulace
, výměníky tepla
Type1b
, budova
,
Type5g
…)
Type56a
Type2b
- prvky (Types) charakterizující nestacionární podmínky systému
(databáze počasí
, teplota oblohy
…)
Type69b
Type109-TMY2-2
- prvky (Types), kterých vlastnosti jsou načítány z externích
souborů
(excel
, matlab
…)
Type62
Type155
NOVÉ HRADY
15
Každý prvek je specifikován:
- Parameters
hodnoty, které se v průběhu simulace
nemění
určují základní vlastnosti daného prvku
Tabulka s parametry
- Inputs and Outputs
hodnoty měnící se v průběhu simulace
(output-y z jedného prvku jsou spojeny s
intup-y druhého prvku)
Vzájemné propojení dvou prvků
NOVÉ HRADY
16
TRNSYS - shrnutí
I.
Program pro dynamickou analýzu energetických systémů
(solarní systémy, budovy, kombinace budovy a solárního
systému …)
II. Má modulární strukturu – energetický systém je vytvořený
vzájemným propojením jednotlivých komponentů
III.Nestacionární podmínky jsou specifikovány pomocí
meteorologických dat uložených v databáze TRNSYS-u, nebo
získaných vlastním měřením
IV. Možnost sledování chování se energetického systému v průběhu
celého roku nebo v průběhu specifického období v roku (léto,
zima, den – noc …)
V. Optimalizace systému na základě výsledků simulace
NOVÉ HRADY
17
Příklady využití TRNSYS-u
I. ENVI – přístavba budovy v Třeboni
II. Bio-technologická hala v Nových Hradech
III.Experimentální skleník
NOVÉ HRADY
18
I. Výpočet tepelných ztrát a zisků –
přístavba ENVI
ENVI – přístavba
ENVI – koncentrační kolektory
Model budovy v SimCad-u
Užitná plocha – 565 m2
Plocha plochých kolektorů – 16 m2
Objem – 1910 m3
Plocha koncentračních kolektorů – 18 m2
NOVÉ HRADY
19
Příklady využití TRNSYS-u:
TEPELNÉ ZTRÁTY ROK 2006 [W]
35000
95
31186
25267
25000
Q [W]
85
75
20000
65
15000
55
10000
45
5000
35
0
25
-5000
15
-10000
5
-15000
-5
-20000
-15
-15,20
-21,60
-25000
0-I.
9-II.
T [°C]
30000
-25
20-III.
29-IV.
8-VI.
18-VII.
27-VIII.
6-X.
15-XI.
25-XII.
DATUM
QsumW
T_exterier
NOVÉ HRADY
20
ROK 2006 TEPELNÉ ZTRÁTY - porovnání vypočtených a
naměřených hodnot [MWh]
0
-2
-4
Q [MWh]
-6
-8
-10
-12
-14
I
II
III
IV
V
VI
VII
ZtrátyTRNSYS
-12,72
-9,79
-7,46
-2,39
-1,55
-0,57
0,00
ZtrátyREAL
-11,54
-9,47
-8,62
-4,34
-1,90
-1,16
-0,17
VIII
IX
X
XI
XII
0,00
0,00
-2,17
-6,49
-10,12
-1,26
-0,73
-3,48
-6,19
-9,53
MĚSÍC
NOVÉ HRADY
21
ROK 2006 TEPELNÉ ZISKY - porovnání naměřených a
vypočtených hodnot [MWh]
0,9
0,8
0,7
Q [MWh]
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
I
HeliostarTRNSYS 0,113
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
0,184
0,289
0,469
0,387
0,540
0,885
0,420
0,554
0,334
0,104
0,005
HeliostarREAL
0,06
0,12
0,21
0,43
0,57
0,63
0,74
0,43
0,55
0,34
0,05
0,08
FresnelTRNSYS
0,033
0,055
0,101
0,155
0,120
0,164
0,260
0,103
0,113
0,061
0,017
0,001
FresnelREAL
0,02
0,05
0,08
0,15
0,17
0,11
0,12
0,12
0,21
0,12
0,02
0,02
MĚSÍC
NOVÉ HRADY
22
I. Porovnání naměřených a
vypočtených hodnot :
Model haly
Matematický model budovy
NOVÉ HRADY
23
Využití měřených
meteorologických
dat v Hale
ENERGETICKÉ ZTRÁTY
41.60 %
ENERGETICKÉ ZISKY
AKUMULACE
11.36 %
ENERGETICKÉ ZISKY
HALA
FOTOSYNTÉZA
Σ
47.00 %
0.04 %
100.00 %
Disipace sluneční radiace dopadající na plochu střechy haly
NOVÉ HRADY
24
Teplota v interiéru haly - porovnání naměřených a
vypočtených hodnot
r = 0.83
30
28
26
t [°C]
24
22
20
18
16
14
12
21-VIII.
21-VIII.
22-VIII.
22-VIII.
23-VIII.
23-VIII.
24-VIII.
date
t - measured [°C]
t - calculated [°C]
NOVÉ HRADY
t - exterior [°C]
25
Teplota na výstupu z koncentračních kolektorů –
porovnání naměřených a vypočtených hodnot
3000
60
2500
50
2000
40
1500
30
1000
20
500
t [°C]
2
70
Q [W/m ]
r = 0.98
10
1-VIII.
1-VIII.
2-VIII.
2-VIII.
3-VIII.
3-VIII.
0
4-VIII.
date
t - calculated [°C]
t - measured [°C]
t - exterior [°C]
Q - solar radiation [W/m2]
NOVÉ HRADY
26
IV. Experimentální skleník se skleněnými
optickými rastry
NOVÉ HRADY
27
Experimentální skleník se skleněnými
optickými rastry
Cíl:
Využití skleněných optických rastrů
Potřeba znát chování budovy a energetického
systému pro přesné dimenzování absorbční
plochy, akumulačního objemu, větracích a
topných systémů
Vývoj matematických modelů (TRNSYS)
Jak toho dosáhnout:
Měření provozních charakteristik
jednotlivých modulů – provozně i
simulátor
Monitorování a optimalizace modulárního
nízkoenergetického skleníku
Simulace a odladění modelů podle
naměřených dat;
NOVÉ HRADY
28
Použití meteorologických dat při simulacích
TRY versus REAL
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Σ
tinteriér
tinteriér
t
Δtinteriér exteriér
TRY
REAL
TRY
15
12.7
-2.3
-0.4
15
13.0
-2.0
-2.8
25
17.8
-7.2
4.5
25
20.0
-5.0
8.4
25
17.5
-7.5
12.9
25
x
x
15.3
25
x
x
17.1
25
x
x
18.1
25
13.3
-11.7
13.2
19
12.7
-6.3
9.5
15
13.0
-2.0
5.0
15
10.3
-4.7
-0.7
x
x
x
x
texteriér
Δtexteriér
REAL
4.0
4.4
4.0
6.9
5.6
1.1
12.1
3.6
15.9
3.0
20.5
5.2
20.4
3.3
19.0
0.9
12.6
-0.6
8.5
-1.0
2.2
-2.8
0.0
0.7
x
x
NOVÉ HRADY
Iradiace
TRY
22
39
73
103
147
146
156
138
80
60
25
17
1007
Iradiace
ΔIradiace
REAL
26
3.1
44
4.6
88
14.6
165
62.1
165
18.4
184
38.1
173
16.5
147
8.7
90
9.3
58
-2.7
23
-1.4
19
2.1
1180
173.5
29
Naměřená spotřeba na vytápění skleníku je tak o 65% nižší, než se
původně výpočtem stanovilo a předpokládalo.
Q [kWh]
Koncentrační kolektory
REAL
I
NOVÉ HRADY
0
PŘEDPOKLAD
70
Ploché vakuové
kolektory
REAL PŘEDPOKLAD
37
244
II
93
94
192
386
III
167
125
365
562
IV
357
138
648
543
V
220
121
465
600
VI
263
94
483
484
VII
481
130
666
581
VIII
240
164
453
635
IX
195
123
270
586
X
182
141
212
593
XI
27
68
98
292
XII
4
48
13
245
Σ
2228
1314
3901
5753
30
Naměřená spotřeba na vytápění skleníku je tak o 65% nižší, než se
původně výpočtem stanovilo a předpokládalo.
Q [kWh]
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Σ
QTC
QTC
REAL TRNSYS
2027
2666
1292
1357
1476
1418
314
8
5
0
0
0
0
0
0
0
99
143
753
469
2689
2702
2514
2435
11170
11197
QVZT
QVZT
REAL
TRNSYS
1843
1836
1894
1580
2256
2279
599
845
190
167
8
0
1
0
42
0
252
125
817
1217
3026
2769
2141
2775
13069
13594
QSG
QSG
QHeliostar QHeliostar
REAL TRNSYS REAL TRNSYS
0
0
37
0
93
29
192
0
167
325
365
262
357
648
648
702
220
414
465
575
263
323
483
537
481
242
666
485
240
148
453
429
195
43
270
184
182
32
212
71
27
1
98
0
4
0
13
0
2228
2207
3901
3245
NOVÉ HRADY
31
POROVNÁNÍ NAMĚŘENÝCH A VYPOČTENÝCH ROČNÍCH
ENERGERTICKÝCH ZISKŮ Z PLOCHÝCH VÁKUOVÝCH
KOLEKTORŮ
800
700
600
kWh
500
400
300
200
100
0
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
QHeliostar REAL
37
192
365
648
465
483
666
453
270
212
98
13
QHeliostar TRNSYS
0
0
262
702
575
537
485
429
184
71
0
0
měsíc
QHeliostar TRNSYS
POROVNÁNÍ NAMĚŘENÉ A VYPOČTENÉ ROČNÍ
ENERGERTICKÉ POTŘEBY SKLENÍKU
3500
3000
2500
kWh
QHeliostar REAL
2000
1500
1000
500
0
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
QVZT REAL
1843
1894
2256
599
190
8
1
42
252
817
3026
2141
QVZT TRNSYS
1836
1580
2279
845
167
0
0
0
125
1217
2769
2775
měsíc
QVZT REAL
NOVÉ HRADY
QVZT TRNSYS
32
texteriér
Třeboň
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Σ
4.0
4.0
5.6
12.1
15.9
20.5
20.4
19.0
12.6
8.5
2.2
0.0
x
texteriér
Helsinki
texteriér
Congo
-5.5
-6.4
-2.1
3.3
10.0
13.7
16.8
15.1
9.8
5.1
0.1
-3.9
x
26.3
25.8
26.0
25.9
25.6
25.1
24.3
24.3
24.5
25.1
24.4
25.1
x
texteriér
Egypt
13.6
14.8
16.9
21.0
24.5
26.9
27.7
27.4
25.6
23.3
18.6
15.0
x
Iradiace
Třeboň
26
44
88
165
165
184
173
147
90
58
23
19
1180
NOVÉ HRADY
Iradiace
Helsinki
7
25
63
109
166
184
173
126
70
33
9
4
969
Iradiace
Congo
141
140
163
157
158
135
126
129
148
159
146
143
1746
Iradiace Egypt
108
122
172
196
227
238
239
220
186
155
112
97
2073
33
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Σ
QTC
QTC
QTC
QVZT
QVZT
QVZT
Třeboň Helsinky Egypt Třeboň Helsinki Egypt
2666
4578
0
1836
4341
0
1357
2618
0
1580
3323
0
1418
3619
0
2279
2759
0
8
786
0
845
1442
0
0
0
0
167
10
0
0
0
0
0
0
0
0
3
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
143
126
0
125
23
0
469
259
0
1217
504
0
2702
2149
0
2769
2863
0
2435
3485
0
2775
3120
0
11197
17625
0
13594
18386
0
QSG
QSG
Třeboň Helsinki
0
0
29
47
325
172
648
146
414
61
323
22
242
16
148
31
43
101
32
76
1
16
0
0
2207
NOVÉ HRADY
687
QSG
QHeliostar QHeliostar QHeliostar
Egypt Třeboň Helsinki Egypt
572
0
0
680
519
0
0
400
514
262
0
702
396
702
0
539
388
575
352
603
377
537
792
599
416
485
1036
675
467
429
649
631
559
184
20
553
618
71
0
525
522
0
0
460
470
0
0
506
5819
3245
2848
6872
34
Porovnání naměřených a vypočtených teplot v solárních
soustavách
POROVNÁNÍ NAMĚŘENÝCH A VYPOČTENÝCH TEPLOT V AKU1 A
POROVNÁNÍ SKUTEČNÉHO A VYPOČTENÉHO CHODU VZT
45
11
10
9
40
8
t [°C]
6
35
5
4
regulace TČ
7
3
30
2
1
0
25
14.X.07
15.X.07
16.X.07
17.X.07
18.X.07
19.X.07
20.X.07
21.X.07
22.X.07
23.X.07
24.X.07
-1
25.X.07
datum
t_AKU1_top_REAL
t_AKU1_bottom_REAL
t_AKU1_top_TRNSYS
t_AKU1_bottom_TRNSYS
reg_TC_REAL
reg_TC_TRNSYS
NOVÉ HRADY
35
Porovnání naměřených a vypočtených hodnot teplot v interiéru
POROVNÁNÍ NAMĚŘENÝCH A VYPOČTENÝCH TEPLOT V INTRIÉRU
SKLENÍKU
30
16000
26
22
12000
14
8000
Q [W]
t [°C]
18
10
6
4000
2
-2
14.X.07
15.X.07
16.X.07
17.X.07
18.X.07
19.X.07
20.X.07
21.X.07
22.X.07
23.X.07
24.X.07
0
25.X.07
datum
t_interior_SEKCE2
t_sekce2_TRNSYS
t_interior_SEKCE1
t_exterior
Q_VZT_REAL
Q_VZT_TRNSYS
t_sekce1_TRNSYS
NOVÉ HRADY
36
ZÁVĚR:
• model vytvořený v TRNSYS-u může být využitý k
optimalizaci energetických systémů
(zjištění množství energie potřebné k chlazení či topení, zjištění množství
získané energie ze solárních systémů, zjištění teploty v interiéru počas
slunečních dní …)
NOVÉ HRADY
37
Děkuji za
pozornost
Kontakt:
ENKI, o.p.s.
Dukelska 145
Trebon 379 01
mail: [email protected]
tel: +420 384 706 117
www.enki.cz, www.tic.cz,
NOVÉ HRADY
38

Ing. J.Korečko

Transkript

Podobné dokumenty

Simulační program

Prezentační projektory Barco

For Mind, Body and Soul.

Katedra technických zařízení budov K11125

Jak probíhá tvorba modelu - Katedra technických zařízení budov

Příručka k produktu Cyber-shot

Více informací o hydraulických agregátech PARKER

e - Jan Hensen

Jižan č. 51

Možnosti využití solární energie pro zásobování teplem