SOLAR__Wytyczne_projektowe(4).pdf

(690 KB) Pobierz
652278036 UNPDF
Solar - wytyczne projektowe
Podgrzewanie wody użytkowej - kolektor F2
SYSTEMY ENERGETYCZNE I SANITARNE
PLANOWANIE
Wstęp
█ Dobór instalacji solarnej zależny od na-
stępujących czynników:
• Wielkości zapotrzebowania na ciepłą wodę
użytkową;
• Oczekiwanego stopnia pokrycia zapotrzebo-
wania na energię przez system solarny;
• Miejsca lokalizacji i warunków nasłonecz-
nienia;
• Ukierunkowania i pochylenia kolektorów;
• Typu zastosowanego kolektora;
• Potrzeby dostosowania do miejscowych wa-
runków (np. wykorzystanie istniejącego zasob-
nika ciepłej wody użytkowej)
Poniżej omówiono zastosowanie kolektorów
F2 w instalacjach solarnych pracujących wy-
łącznie dla potrzeb przygotowania ciepłej wody
użytkowej. Popularność tego typu zastosowa-
nia systemów solarnych wynika z możliwości
uzyskiwania dzięki nim stosunkowo wysokiego
stopnia pokrycia zapotrzebowania na energię.
Nie bez znaczenia są też, decydujące o całko-
witych kosztach wytwarzania energii cieplnej,
koszty budowy i eksploatacji takich instalacji.
W przypadku instalacji solarnych stosowa-
nych do wspomagania instalacji ogrzewania
pomieszczeń, podstawą ich doboru jest zapo-
trzebowanie na ciepło ogrzewanego obiektu,
jak również temperatury pracy wspomaga-
nego systemu grzewczego. Wobec istotnego
przesunięcia w czasie okresu maksymalnego
promieniowania słonecznego w stosunku do
okresu największego zapotrzebowania na
energię grzewczą, uzyskanie wysokiego stop-
nia pokrycia potrzeb energetycznych (nawet w
instalacjach solarnych z próżniowymi kolekto-
rami rurowymi R1) wymagać będzie znacząco
dużych powierzchni pola kolektorowego. Dla
zoptymalizowanego doboru tego typu instalacji
niezbędne będzie zastosowanie specjalistycz-
nych programów obliczeniowych.*
█ Uziemienie i ochrona odgromowa
Metalowe połączenia rurowe obwodu so-
larnego należy połączyć zielonym/żółtym
przewodem min. 16 mm² Cu z główną szyną
wyrównawczą potencjału (elektryczny). W
przypadku istnienia odgromnika, można do
niego podłączyć kolektory. W przeciwnym
razie uziemienie instalacji wykonać za pomocą
lokalnego uziemienia poprzez uziom wgłębny.
Przeprowadzenie uziomu następuje na ze-
wnątrz budynku. Uziom należy również połą-
czyć z główną szyną wyrównawczą potencjału
(główny) za pomocą przewodu o tym samym
przekroju.
dotyczące poziomu zapotrzebowania (rozbu-
dowa domu, powiększenie rodziny). Jeśli jest
to możliwe, należy odwołać się do pomiarów.
Jest to szczególnie ważne w przypadku obiek-
tów handlowo-przemysłowych, hoteli, obiektów
sportowych, sal konferencyjnych itp.
Uwzględnianie wahnięć okresowych
Oprócz wahnięć tygodniowych (np. week-
endowe przestoje w zużyciu w szkołach lub
szczytowe zużycie weekendowe w porówna-
niu z dniami powszednimi w obiektach spor-
towych) należy również uwzględniać specyikę
danej pory roku czy sezonu (okres wakacji w
szkołach, przerwa międzysemestralna w aka-
demikach, zwiększone zapotrzebowanie na
koloniach itp.). Przy ustalaniu wielkości zapo-
trzebowania ciepłej wody, nie należy w takich
przypadkach uwzględniać wartości rozbiorów
szczytowych, lecz bazować wyłącznie na
wartościach średnich poziomu zużycia rozpa-
trywanego okresu.
█ Wpływ zużycia ciepłej wody
Podstawą doboru instalacji solarnej do pod-
grzewania wody jest wielkość zapotrzebowa-
nia na ciepłą wodę użytkową. Z tego powodu
należy dokładnie ją ustalić wykorzystując
względnie, o ile jest to możliwe, wyniki pomiaru
zużycia tego medium. Im precyzyjniej ustalo-
ne zostanie rzeczywiste zapotrzebowanie na
ciepłą wodę, tym bardziej będzie można zop-
tymalizować system solarny i uzyskać wysoką
efektywność jego działania.
Pozostałe informacje dotyczące różnych kon-
iguracji urządzeń można znaleźć w informa-
cjach technicznych oraz w instrukcjach monta-
żu poszczególnych produktów irmy Roth.
Inni użytkownicy ciepłej wody
W przypadku wyposażenia obiektu w sprzęt
gospodarstwa domowego obejmującego pralki
i zmywarki, posiadających króciec przyłącze-
niowy do instalacji ciepłej wody użytkowej,
urządzenia te należy uwzględnić w ogólnym
bilansie zapotrzebowania wody – zależnie od
stopnia ich energooszczędności - licząc je od-
powiednio jako 0,25 do 0,5 osoby.
Ustalenie zapotrzebowania ciepłej wody w
oparciu o liczbę osób
W budownictwie mieszkaniowym zużycie cie-
płej wody określa się zazwyczaj na podstawie
liczby osób. Typowe zużycie w gospodarstwie
domowym wody temperaturze 45°C przyjmuje
się na poziomie 35 do 50 litrów na osobę na
dobę. Przy określaniu zużycia należy uwzględ-
nić również przyzwyczajenia oraz zastoso-
waną armaturę, jak również możliwe zmiany
2
PLANOWANIE
Słownik pojęć
█ Wpływ oczekiwanego stopnia pokrycia
Oczekiwany stopień pokrycia przez energię
solarną, oznacza pożądany udział rocznego
zapotrzebowania na energię cieplną pokrywa-
ną przez instalację solarną. Jego wartość jest
ważnym parametrem w procesie doboru syste-
mu solarnego. Ponieważ w bilansie uwzględnia
się sumę doprowadzonej energii, przy ustale-
niu stopnia pokrycia należy również uwzględ-
nić ogół strat ciepła systemu (straty zasobnika,
straty w rurociągach instalacji solarnej, a także
– o ile takie istnieją – straty w instalacji cyrkula-
cji ciepłej wody użytkowej).
Stopień wykorzystania systemu a stopień
pokrycia potrzeb cieplnych.
słonecznego dla obszaru południe Niemiec
wynoszą od 1000-1200 kWh/m2xrok i są około
10-20 % wyższe w porównaniu do napromie-
niowania na północy wynoszącego 900-1000
kWh/m2xrok. Należy liczyć się z możliwością
występowania obszarów charakteryzujących
się odmiennymi od podanych powyżej warto-
ściami, które to muszą być uwzględnione przy
doborze pola kolektorowego instalacji solarnej
(patrz mapa).
Wpływ ukierunkowania i nachylenia
Maksymalne uzyski energii solarnej osiąga się
przy ustawieniu kolektorów w kierunku połu-
dniowym względem linii horyzontu. W praktyce
jednak nawet przy nachyleniu w kierunku po-
łudniowym i południowo zachodnim przy kącie
nachylenia między 30-50° nie odnotowuje się
znacznego obniżenia efektywności pracy in-
stalacji. Większe odchylenia ukierunkowania
(kierunek wschód, zachód) należy kompen-
sować poprzez zwiększanie powierzchni pola
kolektorowego.
Uproszczona metoda doboru
Przy średnim poziomie zużycia ciepłej wody
użytkowej i optymalnym ukierunkowaniu w
celu uzyskania stopnia pokrycia zapotrzebo-
wania wynoszącego około 60% należy zasto-
sować kolektor F2 o parametrach około od 1
do 1,5 m² na osobę. Pojemność solarnego
podgrzewacza powinna być zaprojektowana
na pokrycie zapotrzebowania wody na 1,5 do
dwóch dni.
Typowe stopnie wykorzystania systemu insta-
lacji solarnych mieszą się w granicach od 30
do 50 %. Należy zauważyć, iż ze wzrastającym
stopniem pokrycia potrzeb cieplnych stopień
wykorzystania systemu spada (i odwrotnie).
Można to wyjaśnić w następujący sposób:
1. Wraz ze wzrastającym stopniem pokrycia
wzrasta również średnia temperatura kolek-
tora, ponieważ woda jest nie tylko wstępnie
podgrzewana, lecz musi być również pod-
grzana do temperatury zadanej. Ponieważ ze
wzrostem temperatury kolektora zwiększają
się również straty na kolektorze – to spada
stopień wykorzystania systemu.
2. Uzyskanie wysokiego stopnia pokrycia
zaopatrywania w ciepło wymaga względnie
dużych powierzchni kolektora, by również w
okresach przejściowych mógł być zapewniony
odpowiedni do potrzeb udział energii słonecz-
nej w przygotowaniu ciepłej wody. W miesią-
cach letnich powstają w efekcie nadwyżki, tzn.
część energii słonecznej nie jest potrzebna – w
efekcie spada stopień wykorzystania systemu.
Stopień pokrycia deiniuje się jako:
D [%] = (energia solarna/(energia solarna +
ogół energii doprowadzonej z uzupełniającego
źródła ciepła np. z kotła grzewczego)) x 100
Intensywność promieniowania słonecznego
oraz zapotrzebowanie na ciepło nie pokrywają
się czasowo. Z tego powodu uzyskanie zbliżo-
nego do pełnego pokrycia potrzeb cieplnych
przez instalacje solarne nie jest możliwe bez
sezonowego magazynowania ciepła.
Dobór instalacji solarnej przy założeniu
60%-stopnia pokrycia potrzeb cieplnych
W przypadku założenia 60%-stopnia rocznego
pokrycia zapotrzebowania na ciepło przez in-
stalacje solarne, w miesiącach letnich można
uzyskać praktycznie pełne jego pokrycie,
co pozwala na okresowe wyłączenie kotła
grzewczego. Dlatego też w przypadku domków
jednorodzinnych dąży się do uzyskania 60%
lub więcej stopnia pokrycia potrzeb cieplnych.
Oczywiście w przypadku występowania dłuż-
szych okresów w niekorzystnych warunkach
pogodowych może okazać się konieczne
włączenie kotła grzewczego, w celu pełnego
zabezpieczenia dostaw ciepła.
Wpływ promieni słonecznych
Warunki nasłonecznienia uzależnione są od
lokalizacji. Typowe wartości promieniowania
█ Stopień wykorzystania systemu
Deiniuje się jako stosunek użytkowej energii
cieplnej przekazanej z systemu solarnego do
systemu konwekcyjnego do energii słonecznej,
która w tym samym czasie została dostarczona
do pola kolektorowego instalacji solarnej. W
przypadku prostych instalacji do podgrzania
ciepłej wody wyposażonej w jeden zasobnik
stopień wykorzystania systemu dotyczy w
rzeczywistości energii cieplnej wprowadzonej z
systemu solarnego do tego zasobnika.
990
1040
kWh/m 2
1022
3
DOBÓR - WYMIAROWANIE
Nomogram do doboru systemu solarnego irmy Roth przeznaczonego
do podgrzania wody użytkowej za pomocą kolektora płaskiego F2
Zu¿ycie wody na osobê i dzieñ
PojemnoϾ zbiornika
Stopieñ pokrycia
Osoby
Punkt wyjœcia
po³udnie
pó³noc
Ukierunkowanie
Liczba
sztuk
Powierzchnia
brutto w m 2
Lokalizacja
K¹t nachylenia
Liczba kolektorów Roth F2
Dla szybkiego doboru można skorzystać z powyższego nomogra-
mu. Umieszczono na nim najważniejsze parametry decydujące o
wielkości instalacji. Rozpoczynając od liczby osób – kierując się
czerwoną strzałką – przykład do 4 osób – zaznaczono czerwoną
linię pionowo w górę. W punkcie przecięcia z osią jednostkową za-
potrzebowania dziennego wykreślono poziomą linię w kierunku linii
niebieskiej pojemność zasobnika. Przesuwając się dalej w punkcie
przecięcia linii pomocniczej z prostą oczekiwanego stopnia pokrycia
odznacza się linią pionową w kierunku prostych opisujących lokali-
zację instalacji. Następnie odszukuje się planowane ukierunkowanie
i nachylenie pola kolektorowego. Linia pomocnicza kończy się na
prostej określającej liczbę niezbędnych kolektorów.
Kierunek odczytu na przykładzie 4-osobowego gospodarstwa domo-
wego o średnim zapotrzebowaniu na ciepłą wodę, lokalizacja: miasto
Hanower, kierunek południowy kolektorów przy nachyleniu dachu 45°
Roczneœredniewartoœci
napromieniowanias³onecznego
wkWh/m2
1150-1200
1100-1150
1050-1100
1000-1050
950-1000
900-950
4
OBLICZENIE
Strata ciśnienia oraz dobór pompy
█ Odpowiednio do liczby kolektorów oraz pla-
nowanej średnicy orurowania instalacji mnoży
się jednostkową stratę ciśnienia przez liczbę
metrów rury w obiegu instalacji solarnej. Wynik
nanosi się do tabeli nr 1. W tabeli nr 2 oblicza
się straty ciśnienia obejmujące pole kolektora
i stację solarną. Wartości oporności pola ko-
lektorowego wynikają z liczby kolektorów i ich
rozmieszczenia (szeregowe, równoległe) oraz
straty ciśnienia pojedynczego kolektora.
W oparciu o całkowitą sumę wyznaczonych
powyżej strat ciśnienia należy następnie wyko-
rzystując charakterystyki hydrauliczne pompy
stacji solarnej wyznaczyć rzeczywisty punkt
jej pracy. Optymalną efektywność działania
pompa osiaga pracując na drugim biegu. W
przypadku gdy odczytana wysokość podno-
szenia pompy będzie zbyt mała należy sko-
rygować wcześniejszy założony sposób połą-
czenia kolektorów w pole (zastąpić szeregowe
połączenie kolektorów układem równoległym)
lub zwiększyć średnicę orurowania instalacji.
█ Maksymalna wysokość podnoszenia
Pompa
Wysokość pompowania [m]
przy 280l/h
Wysokość pompowania [m]
przy 500l/h
RS 25/6
Stopień 1
1,8
1,2
Stopień 2
4,0
3,5
Stopień 3
5,8
5,5
█ Strata ciśnienia w rurze (tabela nr 1)
Liczba
Kolektor płaski F1 Roth
Przepływ
L/h
Rura miedziana (CU)
DN
Strata ciśnienia w odnie-
sieniu do 40% mieszaniny
glikolu z wodą
Pa/m (mWs)
Długość rury
m
Strata ciśnienia
Pa
2 w rzędzie
120
12
400 (0,040)
x
=
2 w rzędzie
120
15
180 (0,018)
x
=
3 w rzędzie
180
15
250 (0,025)
x
=
3 w rzędzie
180
18
100 (0,010)
x
=
4 w rzędzie
240
18
150 (0,015)
x
=
5 w rzędzie
300
22
80 (0,008)
x
=
4 2x2 w rzędzie
240
18
150 (0,015)
x
=
6 2x3 w rzędzie
360
22
110 (0,010)
x
=
6 2x3 w rzędzie
360
28
50 (0,005)
x
=
8 2x4 w rzędzie
480
22
180 (0,018)
x
=
8 2x4 w rzędzie
480
28
70 (0,007) x =
Dodatek 50% z tytułu strat miejscowych =
█ Straty ciśnienia w kolektorach, stacji solarnej oraz wymienniku ciepła (tabela nr 2)
Liczba
Kolektor F1
Przepływ
L/h
Strata ciśnienia
kolektory
Pa
Strata ciśnienia
stacja solarna
Pa
Strata ciśnienia
Pa
2 w rzędzie
120
4400
+
250
=
3 w rzędzie
180
10500
+
550
=
4 w rzędzie
240
18000
+
1000
=
5 w rzędzie
300
30000
+
1150
=
6 2x3 w rzędzie
360
10500
+
2200
=
8 2x4 w rzędzie
480
18000
+ 4000 =
Suma straty ciśnienia =
5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin