Handbok för kombinerade sol- och biovärmesystem : Teknik - System - Ekonomi

Handboken beskriver olika solfångarkonstruktioner och solvärmekretsens ingående komponenter och ger en grundlig inblick i ackumulatortankens konstruktion och funktion. I boken finns förslag på systemutformning, olika tekniska lösningar och hur systemen bör styras och regleras. Handboken beskriver i första hand utformning-lösning-styrning av kombinationen sol- och pelletsvärme, men tar även upp solvärme i kombination med vedpannor, värmedrivna vitvaror och värmepumpar. Värmesystem med vattenburen värme är utmärkta att kombinera med solvärme, men det är i de flesta fall enklare att få till bra lösningar vid nyinstallation, än vid komplettering av befintlig anläggning. När solvärme och pelletsvärme ska kombineras finns det många alternativ till systemutformning. Det är viktigt att vattenburna pelletssystem utformas korrekt och kombineras på rätt sätt med solvärme för att komforten ska bli hög och elanvändningen låg. Vattenmantlade pelletskaminer med ett vattenburet värmesystem är extra intressant i kombination med solvärme. När eldningen upphör i samband med att värmebehovet avtar kan solvärmen ta över. En generell slutsats är att konventionella svenska pelletspannor med inbyggd varmvattenberedning inte är lämpliga i kombination med solvärmesystem. Den typen av bränslepannor ger komplicerade systemlösningar, höga värmeförluster och det är svårt att åstadkomma en tillräckligt bra temperaturskiktning i ackumulatortanken om varmvattenberedning sker i pannan. Solvärme för varmvattenberedning kan vara ett enkelt och bra komplement till pelletskaminer som genererar varmluft. För solvärmesystem är det viktigt att kraftig temperaturskiktning erhålls när värmelagret laddas ur. Det betyder att ackumulatortankens (eller varmvattenberedarens) nedre vattenvolym ska kylas ner till temperaturer som ligger nära ingående kallvattentemperatur. Ackumulatortankens mellersta del bör kylas till samma temperatur som radiatorreturen. Vid design av solfångarkretsen måste överhettning och stagnation kunna klaras utan risk för glykolnedbrytning eller andra skador på värmebärare eller rörkrets (och andra komponenter i kretsen). Partiell förångning minskar risken för att glykolen skadas då solfångaren når höga stagnationstemperaturer. Solfångarens glykolblandning tillåts koka (förångas) på ett kontrollerat sätt så att endast ånga blir kvar i solfångaren. Vätskevolymen i solfångaren samlas upp i ett större expansionskärl och systemet återfylls när vätskan kondenserar. Dränerande solfångarsystem med enbart vatten är ett möjligt alternativ till konventionella solfångare. De kräver en större noggrannhet vid installationen, så att sönderfrysning undviks. Dränerande systemlösningar är relativt ovanliga i Sverige. Om solfångaren under senhöst-vinter-tidig vår kan arbeta med att förvärma kallvatten från 10 till 20 ºC erhålls en betydligt bättre verkningsgrad på solfångaren (och framför allt ökar värmeutbytet då drifttimmarna ökar väsentligt) än om radiatorreturen (som i bästa fall ligger på temperaturnivån 30 - 40 ºC) ska förvärmas. Därför bör radiatorreturen placeras en bra bit upp från botten i ackumulatortanken och tappvarmvattnet ska förvärmas i en slinga som börjar i tankens botten. Om det finns ett VVC-system måste systemet anslutas på ett speciellt sätt så att ackumulatortankens temperaturskiktning inte störs. En viktig parameter vid ackumulatortankens utformning är att värmeförlusterna hålls låga. Det är viktigt för att klara tappvarmvattenlasten med solvärme under mulna perioder sommartid (men också för att hålla energianvändningen låg). I moderna hus, där ackumulatortanken i regel placeras i bostaden, blir det en komfortfråga att undvika övertemperaturer i det rum där värmelagret placeras. En bra standard på isoleringen (med minimerade värmeförluster) kräver att det finns ett lufttätt skikt över hela isoleringen som dessutom sluter tätt mot röranslutningar. Ofrivillig självcirkulation i anslutande kretsar som kan kyla av och blanda om ackumulatortankens vattenvolym, bör förhindras med backventiler och nedböjning av rören i isolerskiktet eller direkt utanför tanken.

Provningsmetod för sol- och biovärmesystem : Systemprestanda och emissionsdata

SP i Borås och SERC, Högskolan Dalarna har i samverkan tagit fram en systemprovnings-metod där kompletta sol- och pelletsvärmesystem har provats i laboratorium under sex dygn. Plus två inledande dygn för termisk stabilisering av systemet. Provningen innefattar verklig-hetstrogna lastfall för två sommardagar, två vinterdagar, och två vår/höstdagar. Syftet är att få fram information om systemets helårsprestanda och systemfunktion genom en kortare tids provning. Vid mätningarna som genomförts vid Högskolan Dalarna har syftet också varit att undersöka systemens emissionsprestanda. Emissionsmätningarna ingår normalt inte i system-provningen, eftersom det skulle öka kostnaderna för att genomföra proven. Ett komplett system inklusive regulatorer provas med undantag för solfångaren, som utgörs av en dator-styrd rigg för att kunna skapa en repeterbar solvärmemängd från en systemspecifik solfångar-krets.Totalt har sju olika sol-pelletsystem provats samt ett referenssystem som utgörs av en kombi-panna utan solvärme. Dessutom har det inom projektet genomförts en jämförande provning mellan SP och Högskolan Dalarna på samma system. Provningsmetoden som utvecklats i detta projekt har visat sig kunna uppfylla målen, det vill säga kunna jämföra systemprestanda mellan olika system och uppskatta årsprestandan. Till detta har även eventuella driftsproblem i systemen kunnat identifieras så att dessa kan åtgärdas och systemen förbättras. För att förbättra provningsmetoden och öka noggrannheten i utvärderingen föreslås ett antal åtgärder inför en fortsatt provning. De viktigaste förändringarna är att se till att pannans och systemets laddstatus är så lika som möjligt vid början av sexdagarssekvensen, liksom vid sekvensens slut. Detta kräver två olika åtgärder: dels att de inledande två dygnen är identiska med de sista två dygnen och att panna triggas igång ett par timmar innan sekvensens början och slut, så att risken minskar att pannan levererar värme till tanken vid sekvensens början och slut. Vidare föreslås att en ny metod skall användas för att mäta värmeavgivningen till rummet från kaminer och att dess noggrannhet undersöks.För att åstadkomma exakt rätt last och solvärmetillskott vid provningen skall riggen använda en teknik med kontinuerlig kompensation av last och solvärmetillskott så att uppmätt och önskad energimängd alltid blir densamma i alla provningar. Detta förenklar även handhavan-det vid provningen och underlättar utvärderingen. För att kunna ge bättre återkoppling och kunna ge råd till hur systemen skall förbättras bör tanktemperaturen alltid mätas i några punk-ter och att förlustkoefficienter för panna och tank tas fram genom ett separat avsvalningsprov.Systemprovningen visar generellt att det är gynnsamt att kombinera pelleteldning med sol-värme. Pelletpannor har en låg verkningsgrad under låglastperioden och med solvärme kan pannan stängas av när driftsförutsättningarna är som sämst. Hög pannverkningsgrad liksom en väl fungerande ackumulatortank och styrsystem har visat sig vara avgörande för att erhålla höga systemprestanda i denna provningsmetod. Pannverk-ningsgraden över mätperioden är betydligt lägre än för motsvarande pannor under stationär drift på full effekt. Detta beror på att driftstiden för brännaren endast utgör en liten del av hela provningsperioden och därför blir pannans egenskaper under stilleståndsperioderna desto viktigare för systemets prestanda. Under stilleståndsperioderna är det värmeförlusterna till rummet som är avgörande för prestandan, medan värmeförlusterna har en försumbar inverkan på verkningsgraden när pannan eldas på full effekt enligt provningsmetoden för pannor EN 303-5. Resultaten pekar alltså på att de normala prestandaprovningarna för pannor enligt EN 303-5 inte ger någon garanti för att pannan är effektiv under verklighetstrogen drift och att provning vid stationär effekt inte heller styr utvecklingen mot bättre isolerade pannor och därmed effektivare sol- och biovärmesystem.Solfångarens prestanda och storlek har också relativt liten inverkan på den totala systempres-tandan. Solfångarprovning som garanterar solfångarens prestanda är viktigt för att garantera solfångarnas kvalitet och prestanda, men alltså inte på något sätt avgörande för att uppnå höga årsprestanda i kombinerade sol- och biobränslesystem Det finns uppenbarligen en stor förbätt-ringspotential för denna typ av system och den utvecklade provmetoden är ett mycket viktigt redskap för att effektivisera sol- och biovärmesystem.Emissionsfaktorer redovisade som medelvärde för hela provningssekvensen (sex dygn) var mellan 192 och 547 mg/MJ för CO, mellan 61 och 95 mg/MJ för NO, mellan 6 och 45 mg/MJ för TOC och mellan 31 och 116 mg/MJ för partiklar. För CO och NO ligger värdena inom de intervall som redovisas från forskningsprogrammet "biobränsle hälsa och miljö BHM. Upp-mätt medelkoncentration av kolväten och partiklar ligger betydligt högre än de emissionsfak-torer som redovisas av BHM.Andelen av emissionerna som släpps ut under start/stopp sekvenserna ligger mellan 63 och 96 % för CO-utsläppen och mellan 48 och 93 % av TOC-utsläppen. För partiklar är motsvarande andel mellan 30 och 39 % och för NO endast 10 till 21 %. Det betyder att styrningen av brän-naren och emissionskarakteristiken under start/stopp-blir mycket avgörande för hur mycket CO och TOC som släpps ut och att nuvarande metoder för miljömärkning av pelletpannor som baseras på stationära mätningar enligt EN 303-5 inte leder till att emissioner av CO och TOC minimeras på årsbasis.

Effektiviseringspotential för värmesystem med sol och pellets : Parameterstudier, emissionsfaktoreroch simuleringsresultat

Syftet med denna studie är att hitta driftsbetingelser som sänker pelletsförbrukning och utsläpp och därmed även de totala kostnaderna för ett värmesystem. Värmesystemet har två huvudsakliga energikällor; sol och pellets. En elpatron används också, för att täcka upp med värme när solen lyser med sin frånvaro och pelletsystemet inte har hunnit börja leverera värme,till exempel i samband med start av brännaren. Lasten utgör värme till ett småhus av dagens standard och tappvarmvattenbehov.

Marknadspotential för sol- och biovärmesystem

I denna rapport analyseras marknaden för kombinerade sol- och pelletsystem, med fokus påsmåhus. Syftet är att presentera antalet objekt inom olika kategorier av hus och värmesystemsom kan vara intressanta för konvertering till bio-sol system samt att ge en uppskattning avårliga uppvärmningsbehov inom respektive kategori. Energistatistik från Statistiska centralbyrån (SCB) har använts i kombination med tidigarestudier av byggnadsbestånd och byggnadsutformning. Dessutom har information inhämtatsfrån olika branschorganisationer. Från föreliggande genomgång står det klart att den största potentialen för bio-sol systemfinns på villamarknaden både för helt nya system och för kompletteringar till befintliga system.År 2006 fanns det 775 000 småhus med vattenburen värme varav ca 183 000 hade vattenburenel. Uppskattningsvis fanns 109 000 småhus med både vattenburen el och lokaleldstadför biobränsle och ca 118 000 hus bedöms ha haft möjlighet till oljeeldning (dennagrupp har troligtvis minskat ytterligare efter 2006). Bland de elvärmda husen finns också ca102 000 småhus med frånluftvärmepumpar eller luft/vattenvärmepumpar. 365 000 av husenhade en biobränslepanna. Därtill kommer 504 000 hus med direktelvärme, varav ca 292 000med lokaleldstad. Medelförbrukningen för uppvärmning och varmvatten för hus som enbart värms med olja ärca 27 MWh/år, medan motsvarande värde för småhus med vattenburen el är ca 15 MWh/år.Småhusen med direktel använder ca 12 MWh/år för uppvärmning och varmvatten. Det betyderatt ekonomin blir betydligt sämre vid konvertering av elvärmda hus jämfört med oljekonvertering,eftersom energibehovet är lägre samt att installationskostnaden kan vara högre.En uppskattning av antalet komponenter som inom 10 år kan komma att installeras i dessahus är 213 000 solfångare, 108 000 ackumulatortankar, 106 000 skorstenar, 84 000 luftburnapelletkaminer och varmvattenberedare, 40 000 vattenmantlade kaminer och 28 000 pannrumspannor.Dessutom tillkommer en utbytesmarknad, kanske speciellt bland husen medbiobränslepanna, där gamla pannor byts ut eller äldre människor som tidigare orkat elda medved till slut byter till pelleteldning. Av nybyggda villor uppvärms ca 30 % med el i kombination med biobränsle (troligtvis lokaleldstad)och ungefär lika stor andel värms med enbart vattenburen el (antagligen oftakompletterat med frånluftvärmepump). Det borde vara av intresse att redan vid nybyggnationenfå in integrerade solfångare och pelleteldning i större utsträckning i nya hus och det kanbli lättare efter att byggreglerna ändras den 1:a januari 2010 med en skärpning av kraven förnybyggda hus som använder el för uppvärmning, alltså även el till värmepumpar. Potentialen för bio-solsystem till flerbostadshus och lokaler är begränsad då 86 % av flerbostadshusenoch nära 70 % av lokalerna värms med fjärrvärme. Det fanns år 2006 ca 6200lokaler med oljeeldning, 4600 lokaler med vattenburen elvärme och 5700 lokaler med direktverkandeelvärme. I lokalerna som redovisas av SCB ingår inte tillverkande industri. Förlägenheter i flerbostadshus gäller att ca 42 000 lägenheter värms med enbart olja, 44 000lägenheter med olja och värmepump, 48 000 lägenheter använder direktel och 31 000 lägenhetervattenburen el.

Estimativa do balanço térmico por radiação em vacas Holandesas expostas ao sol e à sombra em ambiente tropical

É apresentado um método para a estimativa do balanço térmico por radiação em vacas da raça Holandesa expostas ao sol e sob a sombra em uma pastagem, com o objetivo de estabelecer um padrão morfológico mais adequado para esses animais em região tropical. O método envolve a determinação das características do pelame (área de superfície de malhas negras, espessura da capa, comprimento e diâmetro dos pêlos, número de pêlos por unidade de área), temperatura da superfície da capa e da epiderme e variáveis ambientais (irradiância solar, temperatura do ar e de globo, vento). Foi determinada a quantidade de radiação de ondas curtas efetivamente transmitida através do pelame e que atinge as camadas profundas da epiderme. Demonstrou-se, por intermédio de um exemplo prático, que as áreas de pelame negro apresentaram balanço radiante mais elevado que as áreas brancas, mas estas últimas possuiam maior transmissividade para a radiação de ondas curtas. Animais predominantemente negros foram melhor protegidos contra a radiação de ondas curtas que os predominantemente brancos, especialmente quando a capa de pelame é pouco espessa (até 4 a 7 mm), mais adequada para ambientes tropicais.

Immobilization of streptavidin in sol-gel films: Application on the diagnosis of hepatitis C virus

Recent advances have accelerated the development of biosensors for the analysis of specific gene sequences. In this kind of biosensor, a DNA probe is immobilized on a transducer and the hybridization with the target DNA is monitored by suitable methodology. In the present work, the streptavidin (STA) was encapsulated in thin films siloxane-poly(propylene oxide) hybrids prepared by sol-gel method and deposited on the graphite electrode surface by dip-coating process. Biotinylated 18-mer probes were immobilized through STA and a novel amperometric DNA biosensor for the detection and genotyping of the hepatitis C virus (genotypes 1, 2A/C, 2B and 3) is described. The HCV RNA from serum was submitted to reverse transcriptase-linked polymerase chain reaction (RT-PCR) and biotin-labeled cDNA was obtained. Thus, the cDNA was hybridized to the target-specific oligonucleotide probe immobilized on the graphite electrode surface and following the avidin-peroxidase conjugate was added. The enzymatic response was investigated by constant potential amperometry at -0.45 V versus Ag/AgCl using H2O2 and KI solutions. HCV RNA negative and positive controls and positive samples of sera patients were analyzed and the results were compared to commercial kit. The proposed methodology appeared to be suitable and convenient tool for streptavidin immobilization and diagnose of HCV disease. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Raman and photoluminescence of Er3+-doped SnO2 obtained via the sol-gel technique from solutions with distinct pH

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Rare earth centers properties and electron trapping in SnO2 thin films produced by sol-gel route

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Photoluminescence of Eu(3+) ion in SnO(2) obtained by sol-gel

Photoluminescence data of Eu-doped SnO(2) xerogels are presented, yielding information on the symmetry of Eu(3+) luminescent centers, which can be related to their location in the matrix: at lattice sites, substituting to Sn(4+), or segregated at particles surface. Influence of doping concentration and/or particle size on the photoluminescence spectra obtained by energy transfer from the matrix to Eu(3+) sites is investigated. Results show that a better efficiency in the energy transfer processes is obtained for high symmetry Eu(3+) sites and low doping levels. Emission intensity from (5)D(0) -> (7)F(1) transition increases as the temperature is raised from 10 to 240 K, under excitation at 266 nm laser line, because in this transition the multiphonon emission becomes significant only above 240 K. As an extension of this result, we predict high effectiveness for room temperature operation of Eu-based optical communication devices. X-ray diffraction data show that the impurity excess inhibits particle growth, which may influence the asymmetry ratio of luminescence spectra.

Evaluation of Bulk and Surfaces Absorption Edge Energy of Sol-Gel-Dip-Coating SnO2 Thin Films

The absorption edge and the bandgap transition of sol-gel-dip-coating SnO2 thin films, deposited on quartz substrates, are evaluated from optical absorption data and temperature dependent photoconductivity spectra. Structural properties of these films help the interpretation of bandgap transition nature, since the obtained nanosized dimensions of crystallites are determinant on dominant growth direction and, thus, absorption energy. Electronic properties of the bulk and (110) and (101) surfaces are also presented, calculated by means of density functional theory applied to periodic calculations at B3LYP hybrid functional level. Experimentally obtained absorption edge is compared to the calculated energy band diagrams of bulk and (110) and (101) surfaces. The overall calculated electronic properties in conjunction with structural and electro-optical experimental data suggest that the nature of the bandgap transition is related to a combined effect of bulk and (101) surface, which presents direct bandgap transition.

Surface characterisation of V(2)O(5)/TiO(2) catalytic system

Samples of the V(2)O(5)/TiO(2) system were prepared by the sol-gel method and calcined at different temperatures. Surface species of vanadium, their dispersion, as well as the structural evolution of the system were analysed by XRD, Raman, EPR, and XPS techniques. The results of XRD showed the evolution of TiO(2) from anatase phase to rutile. phase. The Raman spectra for calcination temperatures up to 500 degreesC showed a good dispersion of vanadium over titania in the form of monomeric vanadyl groups (V(4+)) and polymeric vanadates (V(5+)). At least three families of V4+ ions were identified by EPR investigations. Two kinds of isolated V(4+) species are placed in sites of octahedral symmetry, substituting Ti(4+) in the rutile phase. The third is formed by pairs of V(4+) species on the surface of titania. Above 500 degreesC part of superficial V(4+) is inserted into the,matrix of titania and part is oxidized to V(5+). The XPS results showed that the V/Ti ratio rises with increasing calcination temperature, indicating a smaller dispersion of vanadium.

Schottky emission in nanoscopically crystallized Ce-doped SnO2 thin films deposited by sol-gel-dip-coating

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Formation of TiO2 ceramic foams from the integration of the sol-gel method with surfactants assembly and emulsion

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Método sol-gel modificado para obtenção de alumina nanoencapsulada com terras raras

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)