Eco- Acronim: BiSolar Etapa...

45
1 Raport Ştiinţific şi tehnic Referitor la Anul 2017 –Etapa 4 Nr. 20 /2016 Partener: Centrul de Tehnologii Inventică și Bussines Domeniul: Eco-nanotehnologii și materiale avansate Tema de cercetare: Colectoare solar termice cu acoperiri spectral selective pentru integrarea in mediul construit Acronim: BiSolar Etapa 4 : Dezvoltarea si testarea de colectoare solar termice vitrate şi ne-vitrate pentru integrarea arhitecturală în mediu construit utilizând plăcile absorbante selectate/optimizate CUPRINS: I. Obiective an 2018 – Etapa4 II. Rezumat etapă 4 an 2018- Grad îndeplinire a rezultatelor estimate III. Descriere ştiinţifico tehnică A4.1 Design conceptual pentru noile colectoare solar termice vitrate si nevitrate ce pot fi integrate în mediu construit, având în vedere limitările şi cerinţele stabilite in A1.3 si parametrii privind placile absorbante optimizate, furnizate de parteneri in A2.3 si A3.2 A4.2 Studiul tehnologiilor de proiectare si realizare a componentelor colectorului prototip: placa absorbanta/registru de tevi, carcasa, izolaţia termică, placă vitrata, agent termic, elemente de poziţionare si fixare in amplasament, sisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si control conform specificaţiilor stabilite A4.3 Elaborarea unui Program de configurare a structurii colectorului pe baza parametrilor elementelor componente si de simulare a performantei colectoarelor adecvate integrării în mediu construit. Se va verifica indeplinirea cerinţelor utilizatorului si respectarea cerinţelor impuse de un amplasament dat IV. Concluzii V. Bibliografie

Transcript of Eco- Acronim: BiSolar Etapa...

Page 1: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

1

Raport Ştiinţific şi tehnic

Referitor la Anul 2017 –Etapa 4

Nr. 20 /2016

Partener: Centrul de Tehnologii Inventică și Bussines Domeniul: Eco-nanotehnologii și materiale avansate Tema de cercetare: Colectoare solar termice cu acoperiri spectral selective pentru

integrarea in mediul construit Acronim: BiSolar

Etapa 4 : Dezvoltarea si testarea de colectoare solar termice vitrate şi ne-vitrate pentru integrarea arhitecturală în mediu construit utilizând plăcile absorbante selectate/optimizate

CUPRINS: I. Obiective an 2018 – Etapa4

II. Rezumat etapă 4 an 2018- Grad îndeplinire a rezultatelor estimate III. Descriere ştiinţifico tehnică

A4.1 Design conceptual pentru noile colectoare solar termice vitrate si

nevitrate ce pot fi integrate în mediu construit, având în vedere limitările şi

cerinţele stabilite in A1.3 si parametrii privind placile absorbante optimizate,

furnizate de parteneri in A2.3 si A3.2

A4.2 Studiul tehnologiilor de proiectare si realizare a componentelor

colectorului prototip: placa absorbanta/registru de tevi, carcasa, izolaţia termică,

placă vitrata, agent termic, elemente de poziţionare si fixare in amplasament,

sisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

control conform specificaţiilor stabilite

A4.3 Elaborarea unui Program de configurare a structurii colectorului pe baza

parametrilor elementelor componente si de simulare a performantei colectoarelor

adecvate integrării în mediu construit. Se va verifica indeplinirea cerinţelor

utilizatorului si respectarea cerinţelor impuse de un amplasament dat

IV. Concluzii

V. Bibliografie

Page 2: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

2

I. Obiective Etapa A4-2018 Pentru etapa A4 programată pentru anul 2018 proiectul are ca obiectiv

general dezvoltarea și testarea colectoarelor pilot cu capacitate de integrare in mediul construit pentru aplicatii specifice capabile să răspundă la nevoi

punctuale ale utilizatorului. Dezvoltarea unor soluții viabile pentru acest tip de aplicații impune testarea performanțelor colectoarelor pilot în mediul real iar raportul cuprinde rezultatele testării începuta pe prototipurile dezvoltate.

II. Rezumat etapă 4 an 2018- Grad îndeplinire a rezultatelor estimate

Etapa a 4-a proiectului realizata in 2018 continuă studiile făcute în etapele

anterioare în scopul dezvoltării unor colectoare/ aplicații care sa fie integrate in

mediul construit si care sa raspunda la nevoile specifice ale domeniului de utilizare pentru care au fost proiectate. Pe baza sintezei realizata anterior asupra stadiului

actual de dezvoltare a domeniului colectoarelor solar termice şi asupra integrării lor în mediul construit, in care s-au identificat cerinţele şi limitările noilor produse, in

activitatea A4.1 au fost definite liste de cerinte si de specificatii pentru aplicatiile specifice identificate in etapa A1 din anul 2016 in cadrul activitatii A.1.3.

Aceasta etapa, pe baza analizei componentlor sociale şi legislative, care pot

avea impact asupra dezvoltării de produse noi in domeniu, a avut ca scop identificatrea unei categorii de potențiali utilizatori pentru care soluțiile industriale

de colectori existenți pe piața nu răspund necesitaților si specificului acestora. Pentru seria de utilizatori individuali care prezintă aceste nevoi si pentru care

produsele de serie nu sunt compatibile au fost propuse solutii independente bazate

pe sisteme de conversie dezvoltate in cadrul proiectului, utilizand placi absorbante sau straturi de acoperire ,dezvoltate in cadrul activitatilor A2.3 si A3.2 din etapele

A2 si A3 ale proiectului. Activitatea A4.1 prezinta designul conceptual pentru o serie de aplicatii

specifice in care colectoarele solare dezvoltate in proiect sunt integrate ca o solutie

viabila si eficienta financiar pentru sistemele de conversie solar-termice. In aceasta etapa au fost detaliate din punct de vedere conceptual

- aplicaţii ce se referă la deshidratarea legumelor şi fructelor, - aplicatii referitoare la unitati mobile necesare in domeniul agricol,

apicultura sau cresterea animalelor,

- aplicatii urbane, (benzinarii, fatade , etc) sub forma de jaluzele sau elemente de copertina

- aplicatii care pot fi integrate in cadrul institutiilor sociale aflate in administrare publica precum gradinite, dispensare rurale,camine pentru varstnici, etc

Ca o consecinţa firească a studiului dezvoltat în prima etapa A4.1, etapa A4.2 şi-a propus activităţi care conduc spre implementarea conceptelor inovative in

cadrul unor instalatii pilot. Astfel a fost abordate aspectele tehnologice impuse in fabricatia colectoarelor. Fabricatia se desfasoară pe baza documentatiei de executie care a fost intocmita pentru fiecare prototip in parte. A fost dezvoltată o analiză

asupra tehnologiilor de fabricaţie a colectorilor plan plați cu o detaliere a procedeelor de îmbinare dintre tubulatură si placile absorbante, a procedeelor de

izolare și carcasare şi de asemenea a procedeelor de asamblare a suprafeţelor vitrate acolo unde a fost cazul.

Page 3: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

3

Astfel putem estima ca etapa A4.2 , desfăşurată in prima parte a anului 2018, şi-a atins scopul făcând tranziţia spre faza de evaluare a performanţelor colectorilor/instalatiilor pilot şi optimizarea acestora.

Activitatea A4.3 a avut ca scop identificarea unui instrument de calcul electronic care sa poata evalua configuratia teoretica a colectorului pe baza nevoilor

beneficiarului deruland un program in care sunt introdusi parametrii de intrare specifici zonei de implementare SI PARAMETRII TEHNICO-functionali ai diferitelor tipuri de colectoare. Pentru a prezenta activitatile derulate detaliile tehnice

referitoare la fiecare activitate acestea sunt incluse în cadrul raportului ştiinţifico tehnic iar estimarea gradului de îndeplinire a rezultatelor este prezentata în

Tabelul 1. Tabel 1

Activitate Rezultat estimat Rezultat Grad de indeplinire estimat

A4.1 Design conceptual

pentru noile colectoare solar

termice vitrate si nevitrate ce

pot fi integrate în mediu

construit, având în vedere

limitările şi cerinţele stabilite

in A1.3 si parametrii privind

placile absorbante

optimizate, furnizate de

parteneri in A2.3 si A3.2

D4.1 Lista specificaţiilor de design pentru

colectoarele solar termice vitrate si nevitrate ce pot

fi integrate în mediu construit care îndeplinesc cerinţele definite în A1.3

si care integreaza plăcile absorbante furnizate de

parteneri

Raport 100%

A4.2 Studiul tehnologiilor de

proiectare si realizare a componentelor colectorului prototip: placa

absorbanta/registru de tevi, carcasa, izolaţia termică,

placă vitrata, agent termic, elemente de poziţionare si

fixare in amplasament, sisteme de conectare/interconectare

hidraulica, elemente de automatizare si control

conform specificaţiilor stabilite

R4.2 Documentaţie de execuţie pentru

colectoarele solar termice prototip vitrate si

nevitrate Raport 100%

Denumire activitate: A4.3 Elaborarea unui

Program de configurare a structurii colectorului pe baza

parametrilor elementelor

R4.3 Program de configurare a structurii colectorului si de simulare

a performantei colectorului pe baza

parametrilor elementelor

Raport 100%

Page 4: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

4

componente si de simulare a performantei colectoarelor

adecvate integrării în mediu construit. Se va verifica indeplinirea cerinţelor

utilizatorului si respectarea cerinţelor impuse de un

amplasament dat

componente si in functie de specificaţiile

utilizatorului

D4.4 Colectoarele solar termice prototip vitrate si nevitrate ce pot fi

integrate în mediu construit. Fişe tehnice de

prezentare a colectoarelor

III. Descriere ştiinţifico tehnică

A4.1 Design conceptual pentru noile colectoare solar termice vitrate si

nevitrate ce pot fi integrate în mediu construit, având în vedere limitările şi cerinţele stabilite in A1.3 si parametrii privind placile absorbante optimizate, furnizate de parteneri in A2.3 si A3.2

In activitatea A4.1 in cadrul procesului de design conceptual a fost luata in considerare analiza efectuata asupra colectoarelor existente în baza de date

furnizată de partenerisi datele privind colectoatele testete in activitatea A3.2 si corelată cu cercetarea de piață dezvoltata in Activitatea A1.3, rezultand

urmatoarele concluzii generale privitoare la cerintele carora trebuie sa le raspunda noile produse care fac subiectul acestei activitati:

produse eficiente din puct de nevoie conversie a energiei solare; produse eficiente din punct de vedere cost de fabricație;

produse adaptate la mediul de implementare (prin forma constructiva, modularitate si dimensiuni); produse rezistente la solicitarile mediului exterior;

produse usor de manufacturat; produse cu gabarite rezonabile care sa faciliteze montajul, transportul si

intretinerea usoara . produse cu gabarite situate in intervalul 1,5 m2 -3 m2;

In cadrul activitatii 4.1 un prim produs abordat din punct de vedere conceptual a fost uscatorul pentru deshidratarea legumelor şi fructelor.

Printre specificatiile care se impun in cazul acestui produs regasim urmatoarele caracteristici:

Este necesar ca uscatorul sa poata fi transportat in diferite locatii pentru a permite procesarea in locatiile de recoltare

Este necesar ca uscatorul sa fie construit din materiale care sa nu aiba impact nociv in contact ci plantele/ fructele ( materiale naturale care sa excluda contactul cu metale sau mase plastice, etc)

Este necesar ca uscatorul sa aiba o zona de conversie solar termica care sa nu intre in contact cu fructele/plantele procesate

Page 5: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

5

Este necesara o incinta pentru uscare care sa comunice cu sistemul de conversie solar termic

Este necesara deshidratarea pe baza de aer incalzit si nu prin contact direct

cu o sursa calda Este necesar ca spatiul de uscare sa fie structurat flexibil pentru a permite

uscare unei varietati si a unei cantitati cat mai mari de plante/fructe. Este necesar ca uscatorul sa fie modular pentru a putea fi usor dezasamblat

in mai multe componente in vederea transportului/stocarii.

Pe baza caracteristicilor prezentate mai sus a fost intocmita schita deconcept de concept a uscatorului pentru deshidratarea plntelor/fructelor care este prezentata

in figurile 1 si 2.

Fig 1. Schema conceptuala a incintei de uscare destinata deshidratarii plantelor/fructelor

Se poate observa in Fig 1 incinta de uscare organizata pe mai multe nivele cu

perforaje pe palierul inferior care permit circulatia aerului cald ascendent precum intr-un sistem de tip serpentina. Spre partea frontala uscatorul este prevazut cu o

deschidere care permite conectarea unui colector plan plat cu aer cald al carei schema conceptuala a fost dezvoltata si este prezentata in Fig 2.

Page 6: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

6

Fig 2. Schema conceptuala a incintei colectorului de aer cald

In dezvoltarea variantei conceptuale(Fig.2) a fost propusa realizarea unui sistem de

deshidratare construit din masa lemnoasa protejat cu straturi de acoperire ecologice.

O alta dezvoltare a acestei etape a constat in elaborarea unor variante conceptuale modulare de colectoare solar termice destinate producerii de ACM., care sa poata fi impementate in cadrul unei game mai largi de aplicatii, cum ar fi

unitati mobile pentru apicultori, culegatori etc , copertine sau fatade sub forma de jaluzele sau colectoare plane plate.

Aceasta idee s-a concretizat prin dezvoltarea unor concepte de colectoare la care absorberul este format din tevi plate din aluminiu extrudat acoperite cu vopsele absorber pulverizabile dupa tehnologia aplicata la absorberele uscatoarelor.

Conceptul se remarca prin versatilitatea solutiei care poate permite configurarea

registrilor de la serpentina in termosifon pina la lira paralela orizontala sau verticala in functie de necesitati-temperaturi mai ridicate cu debite mai reduse(circuit serie) sau temperaturi mai reduse dar cu debite mei

mari(circuit paralel).

In figura 3 este prezentata o varianta conceptuala cu registru paralel vertical in termosifon alcatuita din elemente ovale de tubulatura din aluminiu organi zate in cadrul unui sistem de tip jaluzea care prezinta vitraj pe ambele fete pentru a

putea permite trecerea luminii. Aceasta abordare permite integrarea atat pe fatade cat si pe copertine in cadrul mai multor tipuri de aplicatii.

Page 7: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

7

Fig 3. Schema conceptuala jaluzelei verticale in termosifon

Dupa cum se observa si din conceptul prezentat sistemul prezinta izolatie termica

doar perimetral data fiind destinatia care impune si trecerea unei fractiuni din fluxul luminos spre incinta opusa partii cu expunere solara.

Aceasta varianta functioneaza in circuit liber-termosifon-fara a fi necesara o pompa de antrenare si implicit o sursa de energie electrica pentru pompa

Configuratia in sistem jaluzea cu tuburi verticale poate sa capete si alta forma functionala bazata pe principiul circulatiei fluidului in regim de serpentina.

In figura 4 este prezentata schema coneptula a unei solutii de colector de tip jaluzea verticala bazata pe integrarea tuburilor de aluminiu aplatizate.

Aceasta varianta functioneaza in circuit fortat fiind necesara o pompa de antrenare si implicit o sursa de energie electrica pentru pompa

Fig 4. Schema conceptuala jaluzelei verticale cu registru serpentina

Page 8: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

8

Cele doua solutii permit cuplarea colectorilor de tip jaluzea atat in configuratii multiple cu sistem de cuplare in serie cat si cu cuplare in paralel.

Solutia de colector din elemente tubulare aplatizate poate fi extinsa la o

configuratie cu registru orizontal cu circulatie in serpentina a carei scheme conceptuala a fost elaborata si dtaliata in cadrul acestei activitati. Aceasta schema este prezentata in figura 5.

Datorita particularitatii de prelucrare a tuburilor absorber,desi tuburile sunt orizontale, aceasta varianta poate functiona si in circuit liber-termosifon-fara a fi

necesara o pompa de antrenare si implicit o sursa de energie electrica pentru pompa

Fig 5. Schema conceptuala jaluzelei orizontale cu registru serpentina

Structurile conceptuale prezentate mai sus se pot regasi si sub forma de colectoare termice cu izolatie si cu dispunerea tubulaturii in acelasi plan. In Fig.6 este prezentata schema conceptuala a unui colector plan plat cu registru paralel.

Fig 6. Schema conceptuala colector vertical cu registru paralel in termosifon

Page 9: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

9

Diferenta esentiala dintre solutiile verticale in termosifon este aceea ca in cazul colectorului prezentat in figura 6, aceasta pezinta izolatie pe una dintre fete iar dispunerea tuburilor nu este oblica fata de planull vitrajului ceea ce impiedica

traversarea luminii prin sistemul de conversie.

In cadrul acestei activitati au fost prezentate solutiile conceptuale dezvoltate pe baza listei de cerinte stabilite si integrand criteriile stabilite in activitatile dezvoltate in etapele anterioare ale proiectului.

A4.2 Studiul tehnologiilor de proiectare si realizare a componentelor colectorului prototip: placa absorbanta/registru de tevi, carcasa, izolaţia termică, placă vitrata, agent termic, elemente de poziţionare si fixare in

amplasament, sisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si control conform specificaţiilor stabilite

In procesul de dezvoltare al unui produs, o etapa importanta o reprezinta etapa de

transfer a conceptului catre prototip. Aceasta etapa presupune transferul ideeii/conceptului catre desene de executie care se elaboreaza prin prisma posibilitatilor si limitarilor tehnologice pe care le dispune fabricantul. Alegerea

materialelor, a tehnicilor de executie, a solutiilor tehnice se face de asemenea in raport cu contextul in care se dezvolta proiectul fiind direct dependente de buget,

infrastructura, resurse umane etc. Activitatea A 4.2 prevazuta in acest proiect reprezinta pasul de la conceptele sau solutiiile conceptuale dezvoltate in activitatea A4.1 spre prototipuri si echipamente

pilot care urmeza sa fie testate ca modele experimentale. Utilizand instrumente de proiectare moderne computerizate CAD in prima etapa a

activitatii A4.1 au fost elaborate modele tridimensionale virtuale pentru fiecare concept elaborat anterior. Mediile de proiectare virtuala 3D faciliteaza o mai buna vedere de ansamblu asupra

viitorului prototip/echipament fara a implica costuri de fabricatie sau de testare a unor solutii tehnice noi. Aceasta facilitate prezinta un mare avantaj in ceea ce

priveste eventualele neconcordante care pot sa intervina in fabricatie, asamblare, utilizare deoarece platformele de proiectare CAD permit vizualizarea prototipului inainte ca acesta sa fie executat.

In acest context, utilizand mijloacele moderne si clasice de proiectare pentru conceptele propuse s-a procedat la proiectarea de ansmblu si de detaliu a acestor

concepte. A4.2a Pentru uscatorul destinat deshidratarii plantelor a fost modelat un ansamblu 3D care ulterior a fost optimizat si transferat prin intermediul desenelor

de executie in fabricatie. In Figura 7 este prezentata varianta initiala 3D a uscatorului de plante / fructe.

Page 10: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

10

Fig 7. Modelul 3D initial al uscatorului pentru deshidratare plante/fructe Pentru stabilirea parametrilor constructivi si functionali a fost lansat un studiu pe bazele de date de inventii si cercetari privind specificul plantelor ,conditiile

deshidratarii plantelor,diferite metode de deshidratare;o parte din acest studiu esteprezenten in Anexa la Raport

In urma analizei amanuntite a modelului tridimensional elaborat acesta a suferit modificari impuse de aspecte functionale de detaliu si de aspecte de fabricatie.

Reiterand faza de proiectare a fost obtinut un model tridimensional optimizat (Fig.8).

Fig 8. Modelul 3D optimizat al uscatorului pentru dezhidratare plante/fructe

Pe baza modelului tridimensional optim a fost intocmita documentatia de executie care cuprinde desene de detaliu si pentru fiecare element component in parte si

desene pentru subansamble si ansamble generale. In figura 9 sunt prezentate desenele de ansamblu pentru uscatorul destinat

deshidratrii plantelor si fructelor.

Page 11: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

11

Fig 9. Desen de ansamblu al uscatorului cu vedere izometrica si vederi cotate

Odata cu finalizarea documentatiei tehnice a uscatorului s-a trecut la pregatirea

fabricatiei si la derularea procedurilor de achizitie necesare executiei ansamblului uscator. Pentru acest pilot au fost dezvoltate 2 modele experimentale identice in

vederea testarii in mediu real si a compararii datelor de iesire furnizate de 2 echipamente identice.In prima etapa au fost executate cele doua incinte ale

uscatorului: incinta de uscare si incinta de conversie (colectorul plan palt cu aer) intr-o configuratie modulara si amovibila.Fig.10.Fig.11 Incinta de uscare se prezinta sub forma unui dulap cu rafturi-rame cu site;in partea

din fata este prevazut cu o fanta in care se conecteaza incinta de conversie fiind zona de intrare a aerului cald,iar in partea din spate este prevazut cu doua usi

pentru accesul la spatiul de uscare prin care se introduc ramele cu site si plantele destinate uscarii iar deasupra usilor este prevazuta o fanta pentru evacuarea aerului.

Fig 10. Realizarea incintei de uscare si a colectorului plan plat cu aer

Page 12: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

12

Fig 11. Asamblarea incintei de uscare si a colectorului plan plat cu aer

Carcasa colectoruluiFig.11 este prevazuta sa functioneze cu placi absorber de diferite calitati ale suprafetei absorber ,toate avand aceeasi dimensiune.

Placa absorber se prezinta in 4 variante stabilite in etapele anterioare: - un prim absorber furnizat de partenerul din Turcia -benzi din tabla de cupru late

de 100 mm,gosime de 05mm,cu stratul absorber realizat prin tehnologia roll to roll ,asamblat pe o grila din lemn pentru realizarea unei suprafete de 1000x950 mm,Fig.12.

Fig.12.Placa absorber realizata din benzile absorber produse de SELEKTIF

-un al doilea absorber din tabla de aluminiu 1000x950 mm. gros de 0,8 mm.,pe

care am depus un strat de grund reactiv de aluminiu peste care am depus stratul absorbant prin pulverizarea vopselei termice achizitionata in etapa anterioara de la

Alanod-Germania.De remarcat ca am identificat in conditiile locale posibilitatea introducerii vopselei termice Alanod in tuburi de spray care au permis depunerea unui strat uniform de vopsea Fig13.

Page 13: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

13

Fig.13,Precursor din grund pentru aluminiu,vopsea termica Alanod transferata din flacon in

tub de spray,vopsea Alanod cu intaritor in tub de spray

-un al treilea absorber din tabla de aluminiu 1000x950 mm. gros de 0,8 mm.,pe

care am depus un strat de grund reactiv de aluminiu peste care am depus stratul absorbant prin pulverizarea unei vopsele termice mata rezistente pana la 800⁰C.(Fig.14).

Fig.14 Vopsea termica mata

-un al patrulea absorber din tabla de aluminiu 1000x950 mm. gros de 0,8 mm.,pe care nu s-a depus vopsea si care este destinat testelor comparative cu absorberele doi si trei pentru a stabili diferentele de performanta termica

Carcasa colectorului Fig.10,este prevazuta cu o retea de rigle de ghidare si sustinere a placilor absorber care pot fi introduse si extrase prin fanta partii

superioareFig.11. Reteaua de rigle face ca placa absorber sa imparta carcasa colectorului in doa spatii unul corespunzand fetei absorberului,celelalt spatelui absorberului astfel incat ambele fete sa participe la incalzirea aerului.Carcasa

colectorului are in partea inferioara o fanta de admisie a aerului corespunzand celor doua semiincinte delimitate de placa absorber si este capsulata cu un vitraj din folie Guta.GLISS SOLAIRE-EXTRA 1.25X50M.

Pentru usurinta deplasarii incinta de uscare si colectorul sunt prevazute cu roti

pneumatice si cu manere de prindere iar asamblarea colectorului cu incinta uscator se faceprin bride rapide cu excentric.

Sistem integrat de masurare, achizitie de date si procesare date

Pentru determinarea performantelor uscatorul a fost echipat cu aparate de masura control si monitorizare a functionarii ,conectate fiecare incinta la un calculator care

inregistreaza si transmite datele wireless printr-un router dedicat la un calculator central de pe care se controleaza simultan ambele sisteme(Fig.15).

In aces scop fiecare dulap-incinta de uscare a fost prevazut cu o polita rabatabila pentru monitor,tastatura si mouse pozitionata initial pe partea laterala si

repozitionata ulterior din ratiuni de functionalitate pe una din usi.

Page 14: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

14

Fig.15. Asamblarea colectorului cu incinta uscator,system achizitii date

A fost prospectata piata pentru identificarea echipamentelor de masurare a datelor de intrare specifice mediului de implementare si a datelor de iesire care

caracterizeaza performantele noului colector. Odata cu instalarea celor doua echipamente pilot in cadrul centrului CTIB s-a procedat la achizitionarea senzorilor si echipamentelor necesare testarii in mediul

real de integrare a celor doua uscatoare de plante/fructe care integreaza colectorul plan pe baza de aer..

Termometru digital

Achizitionat: 2 BUC./tip X 2 sisteme= 4 bucati

Tensiune de funcționare 1.5 V cc

Tip baterie 1.5 V cc, AA

Zona de măsurare

Temperatură interior -10 oC pana la +50 oC

Temperatură exterior -50°C până la +70°C

Toleranță (-50°C până la 0°C) ± 2°C

(0°C până la +30°C) ± 1°C

(+30°C până la +70°C) ± 2°C

Zonă semnal indicator de îngheț -1°C până la +3°C

Lungime cablu senzor extern cca. 3m

Senzor extern IP44 ( protecție împotriva stropirii cu apă)

Page 15: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

15

Termometru-Anemometru debitmetru cu fir cald,cu transfer de date DT-8880

Acest anemometru termic cu fir cald este ideal pentru măsuratori în flux de aer cu viteză mică pentru determinarea vitezei și adebituluide aer. Senzorul subțire cu un diametru de numai 9mm este montat pe o tijă telescopică ce se extinde de la 0.3m la 1m. Are interfată USB pentru transferul în timp real a valorilor măsurate pe PC. Domeniu de măsură 0.1- 25m/sec cu rezoluție 0.01 Măsoară viteza aerului în m/s, ft/min, km/h, knots și mph Măsoară debitul aerului în m3/min sau f3/min Măsoară temperatura in °C sau°F Afisaj LCD 58mm cu iluminare fundal si indicator de funcții. Oprire automata ce poate fi anulată. Interfață USB pentru transferul în timp real al valorilor măsurate pe PC. Afișare valoare medie Achizitionat: 1BUC./tip X 2= 2 bucati VITEZĂ AER

Domeniu Rezoluție Precizie

0.1- 25.0 m/s 0.01 m/s ±(5%+1d)din citire

sau

±(1%+1d)din toată scala

0.3- 90.0 Km/h 0.1 Km/h

20- 4925 Ft/min 1 Ft/min

0.2- 55.8 MPH 0.1 MPH

0.2- 48.5 knots 0.1 knots

TEMPERATURA

Meniu 0°C …..50°C

Rezolțtie 0.1°C

Precizie ±1°C

Page 16: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

16

Termo-Higrometru USB cu memorie

Achizitionat: 1 BUC./tip X 2= 2 bucati Termo-Higrometru măsoară și memorează simultan valorile de temperatură, în oC sau oF, umiditatea relativa în % RH, punctul de rouă, data, ora, minutul și secunda. Are o memorie pentru 32000 înregistrări (16000 pentru temperatură, 16000 pentru umiditate).

UMIDITATEA RELATIVĂ

Domeniul de măsură 0 la 100%

Acuratețe ( 0-20, 80-100% ) ±5.0%

Acuratețe ( 0-40, 60-80% ) ±3,5%

Acuratețe ( 40, 60% ) ±3.0%

TEMPERATURA Domeniul de măsură -40 la +70 oC

Acuratețe ( -40 la -20, +40 la +70 oC) ±2 oC

Acuratețe ( -10 la +40 oC) ±1 oC

PUNCTUL DE ROUĂ

Domeniul de măsură -40 la +70 oC

Acuratețe ( 25 oC, 40 la 100% RH) ±2 oC

Rata de memorare Selectabilă de la 2 sec la 24 ore

Temperatura de operare

-40 la +70 oC

Baterie 3.6V Lithium ( 1/2AA)

Dimensiuni 130x30X25 mm, 45 g

Page 17: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

17

Termometru cu infrarosii

Achizitionat 3 BUCATI

Sistemul integrat de masurare, achizitie de date si procesare a datelor de

intrare (factorii de mediu) si a datelor de iesire (parametrii caracteristici de performanta) ai uscatorului este prezentatmin Fig16

Fig.16 Integrarea instrumentelor de masura si control in incinta uscator

Page 18: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

18

T.intrare si T1.interior -termometre digitale cu fir masoara temperatura aerului la intrarea in uscator si la mijlocul acestuia

T.iesire-temperatura aerului la iesirea din uscator este masurata de sonda introdusa prin peretele lateral,care masoara inregistreaza si transmite la calculator

si viteza si debitul aerului la iesire(Fig.17) T2.interior dataloggerul fixat pe peretele superior masoara si inregistreaza temperatura si umiditatea aerului la iesirea din uscator.(Fig.18)

Fig.17.Sonda telescopica anemometru si datalogger montate la iesirea din uscator

Pentru verificarea uscatorului a fost stabilit un plan de incercari in diferite conditii de functionale,la inceput fara plante si in a doua parte cu plante.O prima parte din

incercari si rezultatele preliminare sun prezentate in Anexa la Raport cu mentiunea ca analiza masuratorilor si interpretarea acestora pentru stabilirea parametrilor

constructivi si functionali optimi se va face in etapa urmatoare (Fig.19,Fig.20,Fig.21,Fig.22).

Fig.18 Datalogger instalat si captura de ecran cu parametrii temperatura si umiditate

masurati

Page 19: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

19

Fig.19 Sesiuni de testare simultana efectuate in mediu real pe cele doua uscatoare care

integreaza colectoarele pe aer dezvoltate in cadrul proiectului;datele celor doua calculatoare

sunt transmise wirwless si stocate centralizat

Fig.20 Paralel cu inregistrarea datelor este posibila urmarirea evolutiei acestora in timp real

Page 20: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

20

Fig.21.Test de uscare cu flori de soc- au scazut de la 240gr la 85 gr fara schimbarea culorii

Rezultatele aceste actiuni de testare si ridicare parametri derulata suplimentar obiectivelor acestei etape vor fi cuantificate si o analiza amanuntita va fi prezentata

in etapele urmatoare ale proiectului.

Fig.22. Colectoare in teste in mediul real-la CTIB Brasov

Tot ca o actiune suplimentara activitatilor prevazute in planul de proiect pentru aceasta etpa a fost si diseminarea conceptului si a proiectului in cadrul

mediului universitar.Prin specificul de Centru de inovare si transfer tehnologic-deci transfer de cunostinte- CTIB are un contact permanent si nemijlocit cu mediul

universitar-cercetatori,doctoranzi,studenti.In acest context am atras intr-o colaborare un student pasionat de un studiu privind uscarea plantelor si avand

competente in calculatoare ;am solicitat si am primit acordul partenerilor din Elvetia si Turcia ca,suplimentar si adiacent Contractului sa initiem o colaborare cu studentii interesati de temele contractului, si care folosind baza noastra materiala si

informatiile de specialitate neconfidentiale din proiect sa dezvolte lucrari proprii cu care participe la sesiuni de comunicari stiitifice studentesti sau chiar sa dezvolte

lucrari de absolvire a ciclului de studii de licenta si masterat Fig.23.(Anexa.1)

Page 21: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

21

Fig.23.Acordul implicarii mediului universitar in promovarea proiecctului

Aceasta initiativa s-a concretizat prin participarea unui student la Conferinta AFCO

organizata in luna Aprilie a anului 2018 de catre Universitatea Transilvania din Brasov cu o lucrare privind uscatoarele solare de plante medicinale.Acelasi student ,continuand testele pe echipamentele realizate,isi va intocmi lucrarea de

licenta.(Fig.24)

Page 22: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

22

Fig.24 O modalitate eficienta de diseminare de cunostinte si informatii de promovare a

proiectului BISOLAR dar si a imaginii institutiilor implicate. A4.2.b Similar cu procesul de proiectare derulat pentru pilotul uscatorului pentru plante si fructe a fost dezvoltata etapa de proiectare a colectoarelor/ jaluzelelor termice plan plate, prezentate sub forma de varinte conceptuale in activitateaA 4.1

In aceasta etapa au fost dezvoltate modelele tridimensionale ale celor 4 variante conceptuale decrise in activitatea 4.1 si ulterior au fost elaborate desenele de

executie necesare fabricatiei.(Fig.25)

Fig.25. Stabilirea parametrilor constructivi si functionali pentru colectoare solar termice cu

tuburi plate conform specificatiilor din activitatea A4.1

Page 23: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

23

In aceasta etapa au fost dezvoltate modelele tridimensionale ale celor 4 variante conceptuale decrise in activitatea 4.1 si ulterior au fost elaborate desenele de executie necesare fabricatiei.

Fig.26Exemplificarea documentatiei de executie pentru colectoarul/jaluzelele solare plan

plate cu tuburi aplatizate

In urma elaborarii documentatiei de executie s-a procedat la manufacturarea celor patrutipuri de colectori dezvoltate in faza de design conceptual.

Un prim pas a fost debitarea si frezarea prefabricatelor rectangulare si a tuburilor aplatizate la dimensiunile prevazute in documentatie.

Fig 18. Etape din fabricatia si asamblarea registrilor de tubulatura destinati colectoarelor

plate si de tip jaluzea Ulterior s-a procedat la asamblarea prin brazare a tuburilor registrului de conversie

cu tuburile colectoare de capat.

Page 24: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

24

Au fost manufacturate toate cele patru variante de colector descrise in cadrul

activitatii 4.1 fiind luate in considerare particularitatile tehnice si tehnologice determinate de diversitatea solutiilor constructive . Astfel cele 4 tipologii de

colectori au fost pregatite pentru instalarea pe standul de testare in mediul real in vederea evaluarii performantelor de conversie.

Page 25: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

25

Fig 19. Prototipurile celor patru tipologii de colectoare plan plate cu tuburi aplatizate Domeniul de utilizare al acestor colectoare a fost descris anterior si acopera o gama

larga pornind de la aplicatii in zone izolate precum pastorale, zone de recoltare a produselor agricole, de pasunat si extinzandu-se spre zonele urbane pina la

integrari in fatade sau copertine. Pentru demonstrarea utilitatii lor s-a dezvoltat in cadrul proiectului un prim pilot modular si amovibil in sistem termosifon care poate fi utilizat in zone izolate

cu acces dificil la surse de electricitate sau la resurse de incalzire pentru apa menajera.Rezervorul are 120l, este conectat la colector prin doua conducte tur si

doua conducte retur,este alimentat printr-o supapa cu plutitor si are un suport detasabil comun pentru colector( colector acoperit cu substrat absorbant obtinut de la compania Alanold )si rezervor;urmeaza sa fie echipat cu instrumente de masura,

control si monitorizare si va constitui suport de teste de functionare si pentru celelalte colectoare plane dcu tuburi plate.

Acest pilot a fost implementat pentru testare in cadrul centrului CTIB alaturi de pilotul de uscator descris anterior.

Fig 20. Implementarea sistemului pilot cu colector plan plat cu tuburi plate in sistem

termosifon in cadrul centrului CTIB

Page 26: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

26

Colectoarele furnizate de Energie Solaire Elvetia vor fi deasemenea testate in mediul real pe standul cu platforma orientabila realizat in etapele anterioare;standul este echipat cu rezervoare de apa de 1200l fiecare, iar circuitul

hidraulic al colectoarelor include cate un schimbator de caldura-serpentina, pompa de recirculare senzori de masura temperaturi, debitmetru sistem de alimentare cu

supapa si plutitor;standul permite instalarea a trei colectori cu trei echipamente individuale pentru testare simultana in conditii identice de mediu.

Fig.21. Amplasarea colectoarelor plan plate dezvoltate in proiect pe standul de testare in

mediul real din cadrul CTIB

A4.3 Elaborarea unui Program de configurare a structurii

colectorului pe baza parametrilor elementelor componente si de simulare a performantei colectoarelor adecvate integrării în mediu construit. Se va

verifica indeplinirea cerinţelor utilizatorului si respectarea cerinţelor impuse de un amplasament dat

In cadrul Activitătii 4.3, care presupune dezvoltarea unui algoritm de configurare a structurii colectorului pe baza parametrilor elementelor

componente, pentru a da un răspuns viabil cerințelor utilizatorului prin simularea perfomanței colectorului și al răspunsului acestuia la factorii mediului de

implementare s-au parcrs 4 etape după cum urmează: 1. S-au identificat elementele componente ale colectoarelor solare plane și

principalii parametri ai acestora care este necesar să fie luati in considerare; 2. S-au identificat baze de date din care se pot extrage caracteristicile de

performanță ale colectoarelor solare; 3. S-au identificat programe de configurare a instalațiilor bazate pe colectoare solare, atât online cât și offline în vederea evaluării posibilitatii de

estimare a performanțelor colectoarelor solar termice; 4. A fost selectat un program de configurare a colectoarelor solare ce

permite modificarea și adaptarea colectoarelor solare în scopul de a simula conditiile reale de utilizare si de a aproxima performantele posibile.

Page 27: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

27

Am constatat ,cu aceasta evaluare a programelor existente, ca realizarea unui astfel de soft presupune implicarea unor resurse de timp,informationale, umane,financiare si de competente interdisciplinare semnificative de care dispun

numai colective si institute de incercari specializate resurse care exced resirsele proiectului nostru.

Totusi,avem in vedere ca ca obiectivele Proiectului BiSiolar sunt de a realiza sisteme solar termice in configuratii adecvate unor utilizari de nișă, atipice pentru

productia de masa a colectoarelor solar termice,si obiectivul activitatii A4.3 este de a dimensiona aceste colectoare solar termice potrivit necesitatilor

specifice fiecarui tip de utilizator(asa cum rezulta din concluziile etapelor anterioare ale Proiectului).

În acest context obiectivul elaborarii unui program de dimensionare a colectorului solar termic devine nu acela de a reinventa programe existente ci acela de a stabli

o metoda de aplica acel program care ni se potriveste cel mai bine la conditiile noastre: cunoastem specificul amplasamentului , cunoastem necesitatile

utilizatorului,am realizat prototipurile echipmentelor potrivit specificatiilor utilizatorului,supunem aceste prototipuri incercarilor indoor si outdoor,iar valorile principalilor parametri constructivi si functionali introduse in programul ales vor

permite dimensionarea echipamentului potrivit necesitatilor utilizatorului

In tabelul de mai jos sunt prezentate principalele mărimi specifice ale colectoarelor solar termice, care sunt luate în considerare în cadrul programului de dimensionare:

Abrevieri utilizate

Nr.

crt.

Simbol Semnificatie

1 A Suprafata colectorului, m2

2 Fr Factor de eliminare a căldurii colectorului

3 I Intensitatea radiației solare, W/m2

4 Tc Temperatura medie a colectorului, oC

5 Ti Temperatura lichidului de intrare, oC

6 Ta Temperatura ambientala, oC

7 UL Coeficient de pierdere a caldurii, W/m2

8 Qi Energie termică de intrare, W

9 Qu Câștigul de energia utilă, W

10 Qo Energia pierdută, W

11 η Eficiența colectorului

12 τ Coeficientul de transmisie al sticlei (glazing)

13 α Coeficientul de absorbție al plăcii

14 m Debitul de masă al fluidului prin collector, kg/s

Identificarea elementelelor componente ale colectorului solar plan si principalele

caracteristici.

Colectoarele solare plane sunt utilizate pentru încălzirea apei rezidențiale și

instalații hidraulice de încălzire a spațiului.

Page 28: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

28

Structura tipică este prezentata in Figura 22. Un colector plan plat uzual este o cutie metalică izolată cu sticlă sau suprfață din masă plastică (denumită vitraj) și o placă absorbantă de culoare închisă. Acești colectori încălzesc lichidul sau aerul la

temperaturi mai mici de 80 ° C.

Fig. 22 Structura tipică a unui colector plan plat

Elementele componente ale unui colector solar plat sunt următoarele:

Placă absorbantă;

Pereți izolatori termic;

Material izolator;

Sticlă antireflexivă (vezi Tabelul 2);

Țevi pentru recircularea lichidului termic.

Suprafața absorbantă este aproximativ egală cu suprafața colectorului pentru a fi capabilă să intercepteze razele soarelui intr-o măsură cat mai mare.

În Figura 23 este prezentat un desen schematic al fluxului de căldură printr-un colector. Provocarea principală este cum se poate măsura performanța termică sau care este câștigul de energie utilă.

Fig. 23 Schema fluxului de căldură printr-un colector solar

Page 29: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

29

Coeficienții de eficiență care descriu de zona de absorbție în anumite condiții de iradiere și temperature sunt: eficiența la o iradiere G, o temperatură medie a colectorului Tm și temperatura ambiantă Ta care se pot calcula după cum urmează:

η(Tm*) = η0 – a1 ∙ Tm* – a2 ∙ G ∙ Tm*²

Tm* = (Tm – Ta) / G Energia generată de către un colector solar plan poate fi calculată prin intermediul următoarei formule:

Qu = Ac[S – UL (Tpm - Ta)], S = G(α* τ)

unde: Ac reprezintă suprafața colectorului, G este iradianța, τ este transmitanța sau coeficientul de transmisie al sticlei, α este coeficientul de absorbție al plăcii colectorului, UL este coeficientul total de pierdere a

căldurii, Tpm este temperatura medie a plăcii și Ta este temperatura ambientală.

Tabel 2

Valorile eficienţei de transmisie a sticlei şi clasificarea în categorii de performanţă

Sticla netrată Tratată AR* pe o singură

față

Tratată AR* pe ambele

fețe

Class U1 ηGL ≥ 0.900 Class Y1 ηGL ≥ 0.925 Class X1 ηGL ≥ 0.950

Class U2 ηGL ≥ 0.885 Class Y2 ηGL ≥ 0.910 Class X2 ηGL ≥ 0.935

Class U3 ηGL ≥ 0.870 Class Y3 ηGL ≥ 0.895 Class X3 ηGL ≥ 0.920

Class U4 ηGL ≥ 0.850 Class Y4 ηGL ≥ 0.870 Class X4 ηGL ≥ 0.890

Sticlă simplă ηGL < 0.850 Sticlă simplă ηGL < 0.870 Sticlă simplă ηGL < 0.890

*AR - antireflexie

1. Identificarea bazelor de date cu caracteristicile colectoarelor solare

Pentru a realiza un program de configurare a structurii colectorului și de

aproximare a eficienței termice s-a realizat un studiu al bazelor de date existente. In acest scop s-au identificat două baze de date ce permit accesul gratuit la

informațiile referitoare la caracteristicile si performanțele colectoarelor solare termice de diverse tipuri (plane, cu tuburi, fotovoltaice): - SPF Institut fur SolarTechnik, accesibil la adresa http://www.spf.ch/

-Solar Rating and Certification Corporation, accesibil la adresa https://secure.solar-rating.org

Descrieri ale colectoarelor solare se pot găsi și pe paginile producătorilor, însă cele două baze de date enumerate anterior oferă o soluție centralizată care facilitează accesul la informații referitoare la parametrii de eficiență ale colectoarelor ce provin

de la diverși producători.

Page 30: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

30

2. Identificarea Programelor de configurare a instalațiilor bazate pe colectoare

solare

Pentru a realiza un program de configurare a colectoarelor solare a fost necesară

studierea soluțiilor disponibile la momentul actual. În această etapă au fost identificate mai multe soluții care au fost clasificate după metoda de accesare:

online și offline In tabelul de mai jos sunt prezentate o largă varietate de soluții de configurare a colectoarelor solare disponibile online ca și sursă deschisă pentru utilizatorii web

Tabel 3

Sursa Captură ecran aplicație

https://www.builditsola

r.com/References/ Calculators/Collector/C

olEfic.htm

www.valentin.de

Page 31: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

31

www.solo.tecsol.fr

Page 32: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

32

Page 33: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

33

www.solardesign.co.uk

Page 34: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

34

Page 36: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

36

Pentru a limita dependența de resursa web in cazul evealuarii performanțelor colectoarelor , au fost identificate o varietate de soluții offline pentru configurarea colectoarelor solare, care sunt trecute în

revistă in tabelul de mai jos:

Tabel 4

Sursa Captură ecran aplicație

https://www.uibk.ac.at/ www.bauphysik/forschung/shw.html.

en

Page 37: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

37

https://www.nrcan.gc.ca/energy/software-tools/7465

3. a colectoarelor solare care permite modificarea si adaptarea colectoarelor

solare cu scopul de a simula conditiile reale de utilizare si de a aproxima

performantele posibile.

În urma analizei critice efectuată asupra stadiului actual în ceea ce privește soluțiile tehnice care permit calcularea eficienței unui colector solar plan, s-a decis

utilizarea unui program existent oferit de Universitatea din Innsbruck, Austria. SHW - Simulation Software for Thermal Solar Systems care este disponibil în mod gratuit pentru cercetare și educație.

https://www.uibk.ac.at/bauphysik/forschung/shw.html.en

Soluția propusă de SHW este optimă pentru cercetare deoarece permite in cadrul

structuriii sale modelarea matematica detaliata a tuturor parametrilor care sunt caracteristici colectoarelor solare. Modul de utilizare este descris în Tabelul 4 de mai jos.

Solutia aleasă pentru aplicația de calcul este justificată de modelul de calcul integrat care este capabil să furnizeze toate informațiile necesare pentru

dimensionarea unui sistem de conversie solar-termic centrat pe nevoile punctuale ale beneficiarului.

Page 38: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

38

Instrucțiuni de utilizare a programului SHW Tabel 4

Nr. etapă

Descriere Captură ecran aplicație

1 Se introduce numele proiectului, locația în care se salvează. Se

poate selecta un fișier ce conține date

climatice. De asemenea, se pot modifica diverși

parametri ce țin de simularea colectorului

solar.

2 Se selectează tipul de

sistem. În cazul

nostru, se alege sistemul pentru apă caldă menajeră

(ACM).

Page 39: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

39

3 În cadrul acestei etape se introduc

datele de intrare referitoare la caracteristicile

colectorului solar. Pentru o analiză

comparativă, se poate alege un colector din baza de date

integrată.

4 Se alege tipul

recipientului de stocare a apei

(boilerul).

5 Se introduc date

referitoare la sursa de căldură.

Page 40: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

40

6 Se pot introduc diverși parametri de control

pentru colector și boiler.

7 Se estimează un

consum zilnic al apei

calde menajere.

8 Se rulează o simulare

a proiectului.

Rezultatele sunt prezentate în

fereastra ”Journal”.

Page 41: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

41

Pentru a valida alegerea facuta in ceea ce priveste programul de configurare a colectoarelor solare a fost necesara verificarea conformitatii algoritmului de calcul cu ultimele norme de testare in domeniul colectoarelor solar termice (ISO 9806-

2017-09). Aceasta validare a impus achizitionarea acestui standard in cadrul proiectului.

Fig.24. Standardul de testare al colectoarelor solare ISO 9806-2017-09

Page 42: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

42

IV.Concluzii

În prezentul raport este prezentata continuarea activitatilor realizare in etapele anterioare în scopul dezvoltării unor colectoare/ aplicatii care sa fie integrate in

mediul construit si care sa raspunda la nevoile specifice ale domeniilor de utilizare pentru care au fost proiectate. Pe baza sintezei realizate anterior asupra stadiului actual de dezvoltare a

domeniului colectoarelor solar termice şi asupra integrării lor în mediul construit, s-au identificat cerinţele şi limitările unui noilor produse.

In activitatea A4.1 au fost definite liste de cerinte si de specificatii pentru aplicatiile specifice identificate in etapele anterioare (colectoare solar termice si

echipametele conexe destinate producerii de ACM pentru utilizatori izolati in agricultura, silvicultura ,pastorit, apicultura, instalatii de uscare a plantelor).

Luand in considerare criteriile pe baza carora trebuie dezvoltate noile solutii au fost analizate variante tehnice pentru colectori solar termici utilizand placi

absorbante sau straturi de acoperire dezvoltate in cadrul activitatilor A2.3 si A3.2 ale proiectului de catre parteneri (benzi absorber produse de catre pertenerul turc SELEKTIF,colectoare din inox produse de partenerul elvetian ENERGIE SOLAIRE

si colectoare cu tubuti plate produse de CTIB). Activitatea A4.1 prezinta designul conceptual pentru o serie de aplicatii

specifice in care colectoarele solare dezvoltate in proiect sunt integrate ca o solutie viabila si eficienta financiar pentru sistemele de conversie solar-termice.

Activitatea A4.2 a constat din implementarea conceptelor inovative rezultate din activitatea A4.1, in cadrul unor instalatii pilot. Astfel a fost abordate

aspectele tehnologice impuse in fabricatia colectoarelor si a fost elaborata documentatia necesara transferului conceptului catre faza de prototip/model experimental.

In cadrul acestei activitati au fost proiectate si executate: - modelele experimentale pentru doua exemplare de uscatoare de

plante si 4 variante de placi absorber pentru aer cald - modelele experimentale pentru 4 variante constructive de colectoare solar termice plane cu tuburi plate din care un colector

echipeaza un sistem de boiler de ACM destinat utilizatorilor din locuri izolate.

-amplasarea pe standul propriu out door a doua colectoare produse de partenerul elvetian SOLAIRE ENERGIE.

Activitatea A4.3 a avut ca scop identificarea unui instrument electronic care sa poata evalua configuratia teoretica a colectorului pe baza nevoilor

beneficiarului deruland un program in care sunt introdusi parametrii de intrare specifici zonei de implementare pentru sistemului de conversie necesar. In urma acestei analize ,au fost retinute doua variante de utilizare a unor programe cu

sursa deschisa care raspund nevoilor proiectului si care nu implica costuri suplimentare.

Page 43: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

43

Varianta1. -programul SHW oferit de Universitatea din Innsbruck, Austria. (SHW - Simulation Software for Thermal Solar Systems)https://www.uibk.ac.at/bauphysik/forschung/shw.html.en

Varianta 2.-programul BUILD IT SOLAR, accesibil la www.biulditsolar.com Pentru ambele programe am testat functionarea cu parametri depusi de

CTIB (locatie pentru potentialul energetic,necesar de consum ACM pentru unutilizator izolat si parametrii cunoscuti si/sau preliminati pentru colectoarele proiectului) iar rezultatele se gasesc in anexe.

Activitati suplimentare realizate

Fara a fi prevazute in planul de activitati ale etapei A4., dar fiind necesare derularii activitatilor din tapele urmatoare, pentru cresterea vizibilitatii proiectului dar si ca o

forma implicita de valorificare a rezultatelor remarcam urmatoarele:

1.-in data de 07,03,2018 a avut loc la Brasov o intalnire de analiza a stadiului activitatilor Proiectului cu participarea Coordonatorului Proiectului

rperezentantulInstitutului SPF Rappersvill Elvetia.

2.-initiativa de atragere a studentilor in activitati de cercetare stiintifica pe

teme rezultate din derularea Proiectului-fara a implica informatii sau rezultate confidentiale si fara a incalca drepturile de proprietate intelectuala ale partenerilor:in acest sens am primit un Acord din partea Coordonatorului Proiectului

BiSolar,prezentat in Anexe 3.-pentru facilitarea activitatilor etapei de testare am initiat dezvoltarea

standurilor de incercari si echiparea acestora cu instrumentele necesare de masura, control si monitorizare, pe care le-am si testat functional urmand ca in perioade urmatoare sa facem inregistrarile in regim normal de functionar si pe baza

interpretarii rezultatelor acestor inregistrari sa putem optimiza solutiilr constructive 4.-pentru a interpreta corect rezultatele incercarilor ,am achizitionat licenta

pentru Standardul ISO 9806/2017

Page 44: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

44

5.-pentru promovarea obiectivelor si a rezultatelor Proiectului am depus documenrele de inscriere la conferinta EuroSun 2018-Rappersville-Elvetia

http://www.eurosun2018.org/home.html

EuroSun 2018 12th International Conference on Solar Energy for Buildings and Industry September 10-13, 2018 in Rapperswil, Switzerland

În conformitate cu planul de activități propuse inițial și cu rezultatele preconizate se poate considera ca obiectivele proiectului pentru etapa A4-2018 au fost atinse și realizate integral.

Director de Proiect C.S. Ing.IoanȚOȚU

Page 45: Eco- Acronim: BiSolar Etapa 4bisolar.ro/wp-content/uploads/2019/03/Raport-Stiintific-si-Tehnic-2018-A4.pdfsisteme de conectare/interconectare hidraulica, elemente de automatizare si

45

V.Bibliografie

1. Burduhos B.G., Moldovan M., (2016), Controlul sistemelor de energii regenerabile, Editura Universităţii Transilvania, Braşov, ISBN 978-606-19-

0731-1. 2. DGS, (2010), Planning & Installing Solar Thermal Systems, A Guide for

Installers, Architects and Engineers, Deutsche Gesellschaft für

Sonnenenergie, Earthscan Ltd., London, UK. 3. Moldovan M., Visa I., Duta A., (2016), Future trends for solar energy use in

nearly zero energy buildings, Advances in Solar Heating and Cooling, 547-569, Elsevier, Cambridge, USA.

4. Visa I., Moldovan M., Comsit M., Duta. A., (2017), Infield output of a new

solar-thermal façade with increased architectural acceptance, Materials for Energy, Efficiency and Sustainability TechConnect Briefs, Chapter 2 Solar

Technologies, 62 - 65, Washington DC, USA 5. Visa I., Moldovan M., Comsit M., Neagoe M., Duta. A., (2017), Facades

integrated solar-thermal collectors – challenges and solutions, Energy Procedia 112, 176 – 185

Website-uri

6. http://www.ambientweather.com/rry27106d.html 7. http://www.data.jma.go.jp/gmd/env/radiation/en/nmhs/nmhs_rad.html 8. https://www.nrcan.gc.ca/energy/software-tools/7465

9. https://www.uibk.ac.at/ bauphysik/forschung/shw.html.en 10. https://www.builditsolar.com/References/ Calculators/Collector/ColEfic.htm

11. Viessmann.solar-software.de 12.Oventrop.solar-software.de/systemnew/lang/eng 13.www.solardesign.co.uk

14.www.solo.tecsol.fr 15.www.valentin.de