מערכת קירור חימום, הבית הישראלי בתחרות הסולאר דקאתלון

מאת: מאיה אסיף - אשכנזי, אבנר וישקין

החלק העיקרי עליו נבחן בתחרות הסולאר דקתלון בסין יתמקד בנושאי צריכת האנרגיה. מתוך עשר קטגוריות הדקתלון, מוקדשות בתחרות זו חמש לנושאים אלו, בהם: אפליקציות סולאריות, שמירה על נוחות האקלים במבנה לאורך שעות היום, חימום מים, צריכת מכשירי חשמל ואיזון אנרגטי.

תכנון מערכת החימום והקירור נעשה בהנחייתם הצמודה  של אבנר וישקין ויגאל רודניק,  לניר וישקין מהנדסים בע"מ.

בכדי להתאים את האסטרטגיה המתאימה ביותר, הקדשנו מאמץ רב ללימוד ופענוח נתוני ממוצע האקלים באתר, לאורך ימי התחרות, במקביל לפרמטרים משפיעים נוספים, כדוגמת: עומסי חום המעטפת, פליטת חום ממכשירי החשמל וממבקרים במבנה.
תנאי האקלים בדטונג:

ביום: טמפרטורות 22 מ"צ עד 32 מ"צ. לחות כ-50%.

בלילה: טמפרטורות 22 מ"צ עד 15 מ"צ. לחות 60 עד 90%.

גרף עומסי חום

המטרה של מערכת הקירור חימום היא לשמור על תנאים אקלימיים בתוך הבית, כנדרש בתקנון התחרות, תוך צריכה מינימלית של חשמל. הגישה שאומצה ע"י הנבחרת הישראלית היא לבחון ראשית את מקסימום האפשרויות להפחתת עומס החום של הבית (מעטפת ועומסים פנימיים), שנית מקסימום סילוק עומס חום זה באמצעים פסיביים, ורק לאחר מכן שימוש באמצעים מכנים לשאר עומס החום.

רכיבי המערכת

1.    יחידת קצה מסוג יט"א (יחידת טיפול באוויר) אליה מתחברים תעלות ומפזרים המבטיחים פיזור אחיד של האוויר המטופל בחלל הבית.

2.  מערכת פסיבית לאספקת מים קרים.
     המים מקוררים בלילה ל-15 מ"צ באמצעות קולטים של קרינה ארוכת גל. המים נאגרים בשני מאגרים: מיכל מים ומסת בטון משולבת ב-PCM.

3.    מעבה תוצרת לינום הפועל על חום מהשמש.

     המעבה פועל ממים חמים המסופקים ישירות מקולטי שמש (מתוצרת TIGI) או ממאגר מים חמים (שמקורו גם הוא מאותם קולטים). המעבה מספק קירור או חימום ליט"א באמצעות קרר.

4.     מעבה DX   מקורר אוויר, מספק קירור או חימום באמצעות קרר ליט"א.



 

גרף תיאור אמצעי קירור

בקרה

מערכת הבקרה בודקת בכל רגע נתון האם הטמפרטורה והלחות בבית עומדות ביעד המוגדר. במידה ולא, נדרש לבצע תיקון של המצב. המערכת בודקת בכל רגע מה האמצעי הנכון לפעולה על פי קריטריון חיסכון בצריכת החשמל.

להלן רצף התרחישים הצפוי כאשר בתוך הבית יש דרישה לקירור:
אם הטמפרטורה מחוץ לבית נמוכה מספיק: הפעלה במצב אוורור בלבד [1]. בדיקה שהלחות ברמה הנדרשת. במידה ולא הפעלה של ייבוש [4].

• אחרת: אם הטמפ' החיצונית גבוהה מדי ואם תנאי מיכל המים הקרים מתקיימים (טמפ' מים של 15 מ"צ, ויש כמות מספיקה), יבוצע קירור על ידי המים (סחרור המים הקרים מהמיכל ליט"א) [2].
• אחרת: תנאי מיכל המים לא מתקיימים, ואם יש מספיק שמש ו/או מתקיימים התנאים הנדרשים ממיכל המים החמים (טמפ' מעל 105 מ"צ ובכמות מספיקה), הפעלת מזגן לינום [3].
• אחרת, כלומר כל האמצעים הפאסיביים אינם מספיקים: הפעלה של משאבת החום.
•  תרחיש נוסף: האם כדאי להפעיל את מזגן לינום בשעות שבין 9:00 ל-15:00 כדי לקרר את מסת המבנה (בשעות אלה השמש מפעילה כמעט בחינם את המיזוג...) לאגירת הקור לקראת אחר הצהרים.

 

חימום מים לרחצה:

בנוסף לנ"ל, המערכת נדרשת להבטיח יכולת חימום מים ב-60 מ"צ תוך פרק זמן מוגדר. לשם כך חובר דוד מים תוצרת כרום מגן למערכת חימום המים הכללית. מערכת זו ניזונה ממים שחוממו ע"י קולטי השמש ובמקרה שמערכת זו אינה אפקטיבית, החימום מתבצע ע"י משאבת החום.


סכימת קירור / חימום במבנה

למידע נוסף אודות לניר וישקין מהנדסים בע"מ: http://www.lanvish.co.il/

 

למידע נוסף אודות הנבחרת הישראלית: http://www.israel-sd2013.com

למידע נוסף אודות הסולאר דקתלון, סין: http://www.sdchina.org