Beräkningar av solfångarytor och värmeproduktion

För att kunna dimensionera solvärmeanläggningen för sommarperioden, som är det primära, måste värmeproduktionen för sommarmånaderna i Arvidsjaur tas fram. Tabell 4.6 visar den aktuella säsongsmedelinstrålningen för en yta som lutar 46° i Arvidsjaur, mellan juni och augusti. Beräknat sommarutbyte för olika solfångare ges i tabell 5.1. Dessa har tagits fram med hjälp av omräkningfaktorn 0,438 beskriven i kapitel 4.2.6.

48

Sveriges provnings och forskningsinstituts tester är gjorda för

poolsolfångare vid temperaturerna 15ºC, 25ºC och 35ºC. Vid centrumbadet är de intressanta driftstemperaturerna 30ºC för alternativ två och 50ºC för alternativ ett. Poolsolfångare är endast aktuella i alternativ två. Årsutbytet vid 30ºC är framtaget på följande sätt:

Årsutbytet för de tre olika temperaturerna plottas i ett diagram mot

respektive temperatur, se figur 5.5. En kurvanpassning görs och en ekvation för kurvan tas fram med hjälp av datorprogrammet Curve Fitter for

Windows, Version 1.4.

Figur 5.5. Årsutbytet vid olika arbetstemperaturer för Gotherm Flex, med den framtagna ekvationen.

Värdet 30º sätts in i ekvationen vilket ger årsutbytet i kWh/m2 för den aktuella arbetstemperaturen. På samma sätt är värdena för övriga alternativen framtagna. Med arbetstemperaturerna avses medelvärdet av värmebärarens ingående och utgående temperatur vid passage genom solfångaren.

49 Beräknat sommarutbyte i kWh/m2 vid arbetstemperaturen 30 grader C 50 grader C Vindhastighet i parentes Gotherm Flex 164 48 17 (200-94-1071) (0 m/s) (1,7m/s) (3,4m/s) Solsam Pool 160 81 52 (200-93-0124) (0 m/s) (1,9m/s) (3,5m/s) Aquasol Å 242 180 1996 (oberoende) (oberoende) Solsam LGB-2 AR 269 194 (200-93-0123) (oberoende) (oberoende)

Gotherm High Tech 318 285

(200-94-1080) (oberoende) (oberoende) Tabell 5.1. Beräknat sommarsäsongsutbyte i kWh/m2 i Arvidsjaur för olika

solfångare och arbetstemperaturer. Värdena är beräknade för perioden juni-augusti.

Tabellen visar skillnaden i värmeproduktion mellan olika alternativ. En högre arbetstemperatur eller mer vind sänker värmeproduktionen påtagligt. Endast alternativen med oglasade solfångare är känslig för vind. Dessa är inte medtagna som alternativ till tappvarmvattenuppvärmning eftersom de är konstruerade för att jobba mellan 15-35ºC.

Med hjälp av detta som utgångspunkt studeras olika fall av dimensionering av anläggningen så att värmebehovet under sommaren, helt eller delvis, täcks. I alternativ A, i tabell 5.2, dimensioneras anläggningen för att motsvara sommarsäsongsbehovet. I praktiken är det svårt att åstadkomma en bra 100% täckning som ger konstant temperatur mellan dagarna. Detta beror på att dygnsvariationen av solinstrålningen är svår att fördela från varmare till kallare dagar. Detta eftersom bassängen fungerar som

värmelager. Soligare dagar blir bassängen för varm och vice versa. För att helt kunna täcka upp hela värmebehovet i bassängen måste

solvärmeanläggningen överdimensioneras. Överskottsvärmen, som uppstår soliga dagar, måste då tas tillvara på annat sätt. Detta kan lösas på olika sätt. Systemlösningen i figur 5.1 är exempel på detta.

I alternativ B studeras en täckning på 50% av värmebehovet, för att ge ett ytterligare alternativ till investering. Tabell 5.2 visar vilken erforderlig area som olika typer av solfångare kräver för att kunna värma upp

utomhusbassängen enligt alternativ A och B. Beträffande poolsolfångarna (Gotherm Flex och Solsam pool) har förluster på grund av vind beaktats. Vindförluster på 10 % är medräknat i fortsättningen för dessa solfångare

50

Alternativ A B Area [m2] Area [m2]

som ger som ger 400 MWh/säsong 200 MWh/säsong Gotherm Flex 2710 1355 (200-94-1071) (30C) Solsam Pool 2778 1389 (200-93-0124) (30C) Aquasol Å 1653 826 (1996) (30C) Solsam LGB-2 AR 1487 743 (200-93-0123) (30C)

Gotherm High Tech 1258 629

(200-94-1080) (30C)

Aquasol Å 2227 1114

(1996) (50C)

Solsam LGB-2 AR 2057 1028

(200-93-0123) (50C)

Gotherm High Tech 1403 701

(200-94-1080) (50C)

Tabell 5.2 Tabellen anger erforderlig solfångararea för olika typer av solfångare som ger sommarsäsongens totala eller halva förbrukning av

värme i utomhuspoolen.

Tabellen visar på orimligheten att dimensionera en anläggning för att klara hela värmebehovet. Areorna på de flesta alternativen av solfångare blir stora, vilket leder till svårigheter med placeringen av dessa.

Tre ytterligare dimensioneringsfall studeras. Återförsäljarna av produkterna rekommenderar investeringsalternativ där förhållandet med poolarean väljs som dimensioneringsalternativ, se tabell 5.3. Solfångararean lika stor som halva poolarean kallas alternativ C. I alternativ D är den 3/4 av poolarean och i alternativ E är areorna lika stora. Dessa alternativ jämförs sedan i tabell 5.5, med alternativ A och B.

51

Alternativ C D E

MWh/säsong MWh/säsong MWh/säsong

vid 0,5 x poolarean vid 0,75 x poolarean vid 1 x poolarean

(466 m2) (699 m2) (932 m2) Gotherm Flex 69 103 138 (200-94-1071) (30C) Solsam Pool 67 101 134 (200-93-0124) (30C) Aquasol Å 113 169 226 (1996) (30C) Solsam LGB-2 AR 125 188 251 (200-93-0123) (30C)

Gotherm High Tech 148 222 296

(200-94-1080) (30C)

Aquasol Å 84 126 168

(1996) (50C)

Solsam LGB-2 AR 91 136 181

(200-93-0123) (50C)

Gotherm High Tech 133 199 266

(200-94-1080) (50C)

Tabell 5.3 Värdena anger vilken värmemängd anläggningen ger per sommarsäsong vid dimensionering av olika solfångare, vid olika arbetstemperaturer, med solfångarareor på 1/2, 3/4 och 1 gånger

poolarean.

När solfångarna dimensioneras med ovanstående solfångarareor syns skillnaden i värmeproduktion per sommarsäsong. De glasade alternativen (de 6 nedersta i tabellen) producerar klart mer än de oglasade alternativen. Observera skillnaderna i arbetstemperatur.

Efter det beräknas hur mycket värme anläggningen kommer att producera totalt över året. Hänsyn tas nu också till övrig värmeproduktion före och efter badsäsong. Beräknat årsutbyte i kWh/m2 för olika solfångare vid medeltemperaturen 30ºC och 50ºC, ges i tabell 5.4. Dessa har tagits fram med hjälp av omräkningfaktorn, 1,024, i kapitel 4.2.6.

Beräknat årsutbyte i kWh/m2 vid medeltemperaturen 30 grader C 50 grader C Gotherm Flex 345 (200-94-1071) Solsam Pool 337 (200-93-0124) Aquasol Å 565 420 1996 Solsam LGB-2 AR 628 455 (200-93-0123)

Gotherm High Tech 743 667

(200-94-1080)

Tabell 5.4. Beräknat årsutbyte i kWh/m2 i Arvidsjaur för olika solfångare och arbetstemperaturer.

52

I detta fall har hänsyn tagits till hela årets värmeproduktion. För de två översta oglasade alternativen har en förlust på 10% lagts på för att kompensera förluster på grund av vind. Årsutbytet är beräknat på en arbetstemperatur på 30ºC. I själva verket kan den temperaturen troligen sänkas med ett par grader vilket gör att värmeproduktionen kommer att vara högre än vad dessa siffror visar.

Ett produktionsbortfall på grund av att snö lägger sig över solfångarna kommer troligen att uppstå. Om solfångarna inte skulle producera någonting under perioden november till och med mars (5 månader) blir

produktionsbortfallet inte mer än 10-15% på grund av den relativt låga solinstrålningen under perioden. Hänsyn tas inte till produktionsbortfall på grund av snö fortsättningsvis. Detta eftersom placeringen av solfångarna och val av solfångartyp gör att snöinverkan påverkar värmeproduktionen olika mycket. Årets totala värmeproduktion för de olika alternativen redovisas i tabell 5.5.

Total värmeproduktion för hela året [MWh] Alternativ A B C D E Gotherm Flex 934 467 161 241 321 (200-94-1071) (30) Solsam Pool 938 469 157 236 315 (200-93-0124) (30) Aquasol Å 934 467 263 395 527 (1996) (30C) Solsam LGB-2 AR 934 467 293 439 585 (200-93-0123) (30C)

Gotherm High Tech 935 467 346 519 692

(200-94-1080) (30C)

Aquasol Å 935 468 196 294 391

(1996) (50C)

Solsam LGB-2 AR 936 468 212 318 424

(200-93-0123) (50C)

Gotherm High Tech 936 468 311 466 622

(200-94-1080) (50C)

Tabell 5.5. Total värmeproduktion för hela året för de olika solfångarna och de olika fallen.

Ungefär 43% av årets solinstrålning sker under sommaren. Eftersom alternativ A är dimensionerad för att ge 400 MWh under sommarperioden kommer alla alternativen ge samma produktion över hela året. Differensen som finns beror på avrundningsfel. Om en glasad variant av solfångare väljs kommer den att kunna producera långt över sommarens värmebehov om den dimensioneras för att ha lika stor area som bassängen. Väljs en variant av den oglasade poolsolfångaren kommer den att ge motsvarande lite över 3/4 av säsongsbehovet (400MWh) vid alternativ E (932 m2).

53

Alternativ ett (tappvarmvattenalternativet) kräver högre arbetstemperatur än alternativ ett på grund av temperaturförluster vid varje värmeväxlare. Det innebär lägre värmeproduktion för solfångarna. Alternativen med

arbetstemperatur 30ºC är framtagna för att kunna ge en temperatur in till bassängen på 25ºC utan att tillskottsvärme skall behövas, enligt alternativ två.

Alternativen C (466 m2), D (699 m2) och E (932 m2) används som alternativ vid de fortsatta lönsamhetsberäkningarna. Alternativ A tillsammans med flera av alternativen i B faller på grund av att areorna blir för stora (placeringsproblem). Resterande alternativ i B täcks upp av de andra alternativen.

Siffrorna i tabellen anger årsproduktionen under förutsättning att all värmeproduktion kan tillvaratas, exempelvis i ackumulatortankar eller bassäng.