O PTIMERING AV SOLFÅNGARAREA

I detta avsnitt presenteras erhållna resultat från utförda simuleringar i PISTACHE i syfte att identifiera en välanpassad solfångararea för solkylningssystem med olika kyltekniker i staden Perth. För övriga städer har samma typ av simulering utförts men inga grafer över dessa städers solfångare redovisas utan endast det erhållna resultatet för välanpassade solfångarareor för respektive stad redogörs i Bilaga 4. Optimeringen av solfångararean har varit ur prestandasynpunkt vilket innebär att det inte nödvändigtvis är den mest kostnadseffektiva solfångararean för solkylningssystemet.

I Bilaga 1 presenteras den data som legat till grund för optimeringen av solfångararea för de olika solkylningssystemen i Perth. Samma typ av tabeller är även skapade för övriga undersökta städer men har dock utelämnats då principen varit den samma. De grönmarkerade cellerna i Bilaga 1 indikerar vilken den optimerade solfångararean är för solkylningssystemet i staden Perth och även solproduktiviteten (PSU), kylan producerad av värmepump (Q3) och andelen täckt kylbehov med kyla producerad av värmepump.

Optimeringen av solfångararean för respektive system genomfördes genom att avläsa solproduktivitet (PSU), kyla producerad av värmepump (Q3) och andelen täckt kylbehov med kyla producerad av värmepump vid en solfångararea om 125 m². Sedan ökades solfångararean succesivt i storlek om 15 m² per simulering och nya värden avlästes. Detta upprepades tills att grafen flackade ut vilket kan ses i figur 12, 13 och 14 nedan. Hela denna process genomfördes för alla tre olika system i de sex olika undersökta städerna. Vid den solfångararea som ett solkylningssystem producerade som mest kyla via värmepumpen samtidigt som det också uppnådde en så hög solproduktivitet som möjligt, ansågs systemet ha den mest ”välanpassade” solfångararean. Med solproduktivitet avses mängden nyttig termisk solenergi per kvadratmeter solfångarearea. Den solfångararea som ansågs vara den mest välanpassade anträffades i närheten av det område där grafen började flacka.

För solkylningssystemen simulerade i Perth erhölls ungefär 94-96 % andel täckt kylbehov genom kyla producerad av värmepumpen. Det visade sig även att samtliga slutgiltiga system med anpassade solfångararareor befann sig inom intervallet 93-96 % av andel täckt kylbehov genom kyla producerad av värmepump, vilket framgår i bilaga 4.

41

De tre kommande figurerna 12, 13 och 14 visar grafer över hur stor solfångaryta som krävs för att täcka en viss andel av kylbehovet (totalt 188 061 kWh i Perth) med kyla producerad från den primära kylaren. De tre utformade systemen tenderade att ha liknande grafmönster men den krävda solfångarytan för att uppnå samma andel täckt kylbehov skiljde sig markant mellan systemen.

Diagrammet i figur 12 illustrerar hur stor yta av solfångare som krävs för att täcka en viss andel av det givna kylbehovet genom kyla producerad av en singeleffekts-absorptionspump i Perth. I diagrammet framgår att en solfångaryta på 305 m² innebär att 96,2% av kylbehovet kan täckas med kyla producerad från ABS SE-värmepumpen.

Grafen i figur 12 visar att en större yta av solfångare kan täcka ett större kylbehov. Sambandet mellan solfångaryta och andel täckt kylbehov tycks vara av linjär karaktär fram till det att kylbehovet uppgår till ungefär 90 % då grafen istället kraftigt planas ut. Värt att notera är att kylbehovet aldrig täcks till 100 % med det utformade systemet oavsett hur stor solfångarytan än blir med denna systemutformning.

Figur 12 – Optimering av solfångararea för ABS SE-systemet vid Perth.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 50 100 150 200 250 300 350

Andel täckt kylbehov [%]

Solfångare [m²]

Absorption Singeleffekt (LiBr-H2O) +

Luftkyld kompressor

42

I figur 13 visas grafen över hur stor yta av solfångare som krävs för att täcka en viss andel av det givna kylbehovet genom kyla producerad av en adsorptionspump i Perth. Om det simulerade systemet installeras med 395 m² solfångare kan 94,36 % av kylbehovet täckas med kyla producerat från ADS-systemet. Med denna systemutformning täcks kylbehovet heller aldrig helt av kyla producerad endast från den primära kylaren – adsorptionsvärmepumpen.

Figur 13 - Optimering av solfångararea för ADS-systemet vid Perth.

Figur 14 redogör för hur stor yta av solfångare som krävs för att täcka en viss andel av det givna kylbehovet genom kyla producerad av en dubbeleffekts-absorptionspump i Perth. Om det simulerade systemet installeras med 215 m² solfångare kan 93,93 % av kylbehovet täckas med kyla producerad från den dubbeleffekts-absorptionsvärmepumpen.

Figur 14 - Optimering av solfångararea för ABS DE-systemet vid Perth.

395; 94,36

43

Figur 15 illustrerar ett diagram vars syfte är att mer precist försöka identifiera den solfångararea som är mest lämpad att välja utifrån det givna systemets förutsättningar. Genom att multiplicera systemets solproduktivitet (PSU) med kyla producerad av värmepump (Q3) och sedan dividera produkten med 1 000 000, för att anpassa skalan, återficks värden som plottades. Detta innebar att solfångararean som genererade det högsta kombinerade värdet av PSU och Q3 bedömdes som den mest lämpade solfångararean för systemet såvida inte angränsande solfångarareor kunde leverera argumenterbart bättre prestanda. Just denna typ av undantag förekom för ABS DE-systemet i Perth då en solfångararea på 200 m² indikeras vara den mest lämpliga solfångararean utifrån grafen.

Istället har en solfångararea på 215 m² bedömts som den mest lämpade solfångararean vilket vidare motiveras i texten efter figur 15.

Figur 15 - Multipel för optimering av solfångararea för ABS DE-systemet vid Perth.

I figur 14 ses grafen stagnera just kring en solfångararea på omkring 185-215 m² men det är inte helt lätt att urskilja vilken solfångararea som faktiskt är den mest lämpade. Figur 15 skapades främst för att underlätta urskiljandet av den mest lämpade solfångararean eftersom metoden uppvisar ett entydigt resultat. Denna typ av graf gjordes för alla system och resulterade i samtliga fall med att den mest lämpade solfångararean anträffades i området där grafen började stagnera.

De undersökta angränsande solfångareorna till den solfångaryta som bedömdes som mest lämplig kan däremot argumenteras för att också vara lämpliga solfångarareor. I bilaga 1 framgår olika procentsatser för hur stor andel av kylbehovet som täcks med kyla producerad från värmepumpen.

Vid en area på 200 m² solfångare täcks 91,23 % av kylbehovet medan med en solfångararea på 215 m² täcks 93,93 % av kylbehovet. Ökningen i andel täckt kylbehov mellan 200 m² och 215 m² uppgår till 2,7 procentenheter vilket kan betraktas som en relativt jämförbar ökning i jämförelse med tidigare ökningar mellan solfångarareor. Ökas solfångararean efter 215 m² till 230 m² blir ökningen endast 1,15 procentenheter vilket är en betydligt lägre ökning av det täckta kylbehovet.

Vid det här laget behöver en avvägning göras mellan hur mycket ökade driftskostnader ett färre antal solfångare skulle medföra i form av ökad användning av reservkylare i förhållande till hur stor besparing blir i form av minskade investeringskostnader för solfångare. Det finns alltså visst utrymme för argumentation om vilken solfångararea som är den absolut mest lämpade för solkylningssystemet utifrån föredragen nivå av kyla producerad från reservkylare.

215

44