Instalacje solarne, jako źródło darmowej energII słonecznej

advertisement
Instalacje solarne,
jako źródło darmowej energii słonecznej
Część 2
3. Lokalizacja kolektora
słonecznego
O miejscu montażu kolektora słonecznego decydują dwa parametry: orientacja względem stron świata oraz kąt
jego nachylenia do poziomu.
3.1 Orientacja kolektora słonecznego względem stron świata
Kolektor słoneczny osiąga największą
wydajność cieplną wtedy, kiedy jego
usytuowanie nie odbiega (w granicach
+/-15o) od kierunku południowego.
Przy większym odchyleniu kolektora od tego kierunku, jego wydajność
znacznie się zmniejsza. W celu uzyskania tej samej wydajności co z kierunku
południowego, powierzchnię płaskiego
kolektora słonecznego należy powiększyć o odpowiednie współczynniki
korekcyjne (rys. 19). Z rysunku tego
wynika również, że odchylenie kolektora od kierunku południowego w kierunku zachodnim jest korzystniejsze
niż w kierunku wschodnim.
3.2 Kąt nachylenia powierzchni kolektora słonecznego do poziomu
Kąt nachylenia powierzchni kolektora słonecznego do poziomu zależy od
mgr inż. Adam KONISZEWSKI
Buderus Gdańsk
kąta padania promieni słonecznych na
Ziemię, którego wielkość zależna jest
od pory roku (rys. 20), a także szerokości geograficznej na której znajduje
się instalacja solarna.
Polska znajduje się na szerokości
geograficznej równej około 50o. Kąt
padania promieni słonecznych dla
tej szerokości zmienia się o ok. +/23o (rys. 21a), dlatego kąt nachylenia kolektora słonecznego powinien
zmieniać się w granicach od 27 do
73o (rys. 21b). I tak, dla okresu jesienno-zimowego, kąt nachylenia
powinien być wyższy (ok. 60o) niż
w okresie wiosenno-letnim (ok. 30o),
natomiast optymalny kąt w okresie
jego całorocznej eksploatacji powinien wynosić ok. 40o. W przypadku
innej wartości, należy zwiększyć
powierzchnię kolektora płaskiego
o odpowiednie współczynniki korekcyjne (rys. 22).
4. Budowa instalacji solarnej przeznaczonej do
przygotowania c.w.u.
Instalacja solarna przeznaczona do
przygotowania c.w.u. składa się
z czterech podstawowych elementów
(rys.23):
kolektora słonecznego (1),
zespołu pompowego (2),
układu regulacji pracą instalacji (3),
podgrzewacza c.w.u. (4).
4.1 Kolektory słoneczne
Wyróżniamy dwa rodzaje kolektorów słonecznych: płaskie typu Logasol SKN 3.0 oraz próżniowe typu
Vaciosol CPC12/CPC6, które zostały
omówione w punkcie 2 tego artykułu
(„TCHK”, nr 3/2010 ).
4.2 Zespół (stacja) pompowy
Kompletna stacja pompowa umożliwia łatwe i nieskomplikowane podłączenie wszystkich elementów zabezpieczających oraz regulacyjnych
instalacji solarnej.
Składa się ona z następujących
elementów (rys. 24):
pompy obiegu solarnego, odpornej na działanie wysokich temperatur (1);
zaworu bez­pieczeństwa (3);
manometru (7);
zaworów kulowych (2) na przewodzie zasilającym (Z) i powrotnym
(P) obiegu solarnego wraz ze zin-
Rys. 19 Współczynniki
korekcyjne dla płaskich
kolektorów słonecznych
w zależności od kierunku świata
Rys. 20 Kąt padania promieni słonecznych w zależności od pory roku
cego promieniowania słonecznego,
tegrowanymi ter­mometrami (2);
to znaczy po przekroczeniu nastaseparatora powietrza (6);
rotametru do pomiaru i regulacji wionej różnicy temper­atur, układ reprzepływu strumienia płynu solar- gulacji załącza pompę obiegu solarnego (3). Następuje wówczas proces
nego (4);
króćca do podłączenia naczynia podgrzewania c.w.u. w zasobniku.
Jeżeli w wyniku zmniejszonej inwzbiorczego (8);
zaworów do napełniania instalacji tensywności promieniowania słosolarnej płynem niezamarzającym necznego różnica temperatur obniży się poniżej nastawionej wartości
(5).
zadanej (< 8 K), wtedy układ regu4.3 Układ regulacji pracą instalacji lacyjny spowoduje zmniejszenie
prędkości obrotowej pompy obiesolarnej
Układ regulacji pracą instalacji solar- gowej (3), co z kolei przyczyni się
nej pozwala efektywnie wykorzystać do zmniejszenia przepływu strumieenergię promieniowania słonecznego. nia płynu solarnego przez kolektory
Może on być zamontowany na ścianie słoneczne i pozwoli na utrzymanie
bądź zintegrowany ze stacją pompo- różnicy temperatur na wymaganym
poziomie. Sterownik wyłącza całkową (rys.25).
Zadaniem sterownika jest kon- wicie pompę, gdy mierzona różnica
trola utrzymywania nastawionej temperatur spadnie poniżej połowy
różnicy temperatur pomiędzy ko- ustawionej wartości zadanej (4 K).
lektorem słonecznym i zasobnikiem W przypadku niedostatecznej temna poziomie ok. 8 K (rys. 26). Dwa peratury c.w.u. w zasobniku, załączujniki mierzą aktualne wartości czone zostaje jej dogrze­wanie przez
temperatur w kolektorze słonecz- konwencjonalny kocioł grzewczy.
nym (2) oraz w dolnej części zasobnika (1). W przy­padku wystarczają- 4.4 Zasobniki solarne
W zależności od sposobu ładowania
zasobników solarnych, wyróżnia się:
zasobniki ładowane pojemnościowo
za pomocą wężownicy solarnej typu
Logalux SM (rys. 31a) oraz zasobniki ładowane warstwowo za pomocą
syfonu termicznego typu Logalux SL
(rys. 31b).
W zasobnikach ładowanych
pojemnościowo za pomocą wężownicy solarnej zawartość wody
podgrzewana jest równomiernie do
określonej temperatury, natomiast
w zasobnikach z syfonem termicznym – warstwowo od góry zasobnika (rys. 32).
Spowodowane jest to tym, że wymienniki solarne w zasobnikach z syfonem termicznym ogrzewają jedynie
małą ilość wody do temperatury zbliżonej do poziomu temperatury zasilania systemu solarnego. Podgrzana
woda przemieszcza się do góry w rurze odprowadzającej ciepło osiągając
poziom, z którego może być pobierana przez odbiorców. Przy nor­malnym
promieniowaniu słonecznym w krót­
kim czasie zostaje osiągnięta tam zadana wartość tem­peratury. W związku z powyższym tylko w rzadkich
przy­padkach występuje konieczność
dodatkowego podgrze­wania ciepłej
wody użytkowej przez kocioł grzewczy. W zależności od intensywności
podgrzewania wody przez system
solarny, woda wznosi się tylko do takiej wysokości, aż osiągnie warstwę
o zbliżonym poziomie temperatury.
Otwiera się wtedy sterowana wyporem cieczy, właściwa klapa grawita­
cyjna. W przedstawiony sposób
osiągane jest warstwowe ładowanie
zasobnika od jego części górnej do
dołu.
Rys. 21 Kąt padania promieni słonecznych w zależności od szerokości geograficznej
(a), Kąt padania
promieni słonecznych uwzględniający szerokość
geograficzną
w zależności od
pory roku (b)
Wnioski
Instalacje solarne ze względu na złożoność procesów wymiany ciepła między kolektorem słonecznym a otoczeniem, wymagają specjalistycznego
spojrzenia w celu dokonania prawidłowego doboru zarówno kolektorów
słonecznych, jak i elementów instalacji solarnych.
Rys. 22 Współczynniki korekcyjne nachylenia kolektora płaskiego do poziomu w czasie jego
rocznej eksploatacji
Rys. 23 Budowa instalacji
solarnej przeznaczonej do
przygotowania c.w.u.
Rys. 24 Budowa dwupionowej
kompletnej stacji pompowej instalacji solarnej typu Logasol KS
Rys. 25 Sterownik typu Logamatic SC: a)
zintegrowany ze
stacją pompową,
b) ścienny
Wiele osób zadaje podstawowe pytanie, a mianowicie:
jakie kolektory słoneczne należy
zastosować w konkretnej instalacji
solarnej, płaskie czy próżniowe ?
Odpowiedź na to pytanie nie jest prosta.
Należy wcześniej zapytać: na jakie
potrzeby będzie pracować instalacja
solarna, czy dla podgrzewania c.w.u.
w małym domu, czy na potrzeby dużego hotelu ? Czy hotel jest użytkowany całorocznie, czy tak jak hotele
nadmorskie tylko w okresie letnim,
czy wręcz przeciwnie jak hotele górskie, tylko w sezonie zimowym. I pytanie najważniejsze: w jakim procencie instalacja solarna ma pokrywać
produkcję ciepłej wody w budynku,
a w jakim w hotelu. Zatem w omawianym zagadnieniu można sformułować
wiele pytań i udzielić na nie wiele odpowiedzi.
Nie można w sposób jednoznaczny stwierdzić, który rodzaj kolektorów słonecznych jest najlepszy
i odpowiedni. Analizując rysunki 14,
15 i 16 („TCHK”, nr 3/2010) można stwierdzić, że hotel wybudowany
w Zakopanem powinien być wyposażony w kolektory próżniowe, które
pozwalają na pozyskiwanie energii
cieplnej w miesiącach zimowych
i równocześnie nie będą przegrzewały wody w zasobnikach w miesiącach
letnich. Natomiast hotel wybudowany w Gdańsku, nad morzem, powinien zostać wyposażony w kolektory
płaskie. Pozwalają one na uzyskanie znacznych ilości energii cieplnej
w miesiącach letnich, którą można
wykorzystać nie tylko do podgrzewana c.w.u., ale i do podgrzewania wody
w basenie. Jednocześnie umożliwiają
one podgrzanie wody do zadawalają-
Rys. 26 Schemat ideowy sterowania instalacją solarną
Rys. 31 Budowa biwalentnych zasobników solarnych: a) zasobnik c.w.u. typu
Logalux SM ładowany poprzez wężownicę solarną; 1- anoda magnezowa, 2
- izolacja cieplna, 3 - wylot ciepłej wody, 4 - zbiornik zasobnika, 5 - górny wymiennik ciepła (rurowe powierzchnie wymiany ciepła) dla konwencjonalnego
dogrzewania wody pitnej w zasobniku przez kocioł grzewczy, 6 - solarny wymiennik ciepła (rurowe powierzchnie wymiany ciepła), 7 - wlot zimnej wody;
b) zasobnik c.w.u. typu Logalux SL ładowany warstwowo poprzez syfon termiczny; 6 - rura odprowadzająca ciepłą wodę, 7 - klapa grawitacyjna, 8
- solarny wymiennik ciepła (rurowe powierzchnie wymiany ciepła); pozostałe
oznaczenia jak na rysunku a.
cych temperatur w okresie jesiennym, kiedy to ilość
przebywających gości w hotelu jest niewielka.
Jeżeli rozpatrujemy małą instalację solarną pracującą na potrzeby 4-osobowej rodziny, wówczas
powinniśmy zastosować podobną analogię. Jeżeli
latem zużywamy duże ilości ciepłej wody i równocześnie w budynku jest basen, to powinniśmy wybrać kolektory płaskie. Jeżeli jednak zużycie wody
latem i zimą jest porównywalne, a chcemy oszczędzać energię cieplną również zimą, to w takim przypadku należy wybrać kolektory próżniowe. Pozwolą one w niewielkim stopniu zaoszczędzić energię
cieplną na podgrzewanie wody również w zimowe,
ale bezchmurne dni. Należy jednak pamiętać, że nie
ma jednoznacznego i ogólnego zalecenia w odniesieniu do wyboru rodzaju kolektora słonecznego.
W każdym przypadku wybór taki powinien być
poprzedzony szczegółową analizą techniczno-ekonomiczną. Najważniejsze jednak jest, aby przed wyborem rodzaju instalacji solarnej zastanowić się nad:
wielkością (pojemnością) instalacji ciepłej wody
w budynku (300 czy 3000 litrów), zapotrzebowaniem budynku na ciepłą wodę użytkową (mały
domek, czy hotel), położeniem tej instalacji na
obszarze Polski, nad tym czy kolektory słoneczne
mają wspomagać podgrzewanie wody w basenie,
czy ogrzewanie w budynku i najważniejsze – jakie
będzie procentowe pokrycie produkcji c.w.u. przez
instalację solarną.
Należy również pamiętać, że nawet najprostsze
i nieskomplikowane instalacje solarne powinny być
wcześniej obliczone i sprawdzone pod względem
energetycznym. Można to szybko i precyzyjnie wykonać posługując się prostym i niezawodnym kalkulatorem energetycznym instalacji solarnych SOLAD
firmy Buderus.
Literatura:
1. Atlas Rzeczpospolitej Polskiej, Główny geodeta
Kraju, 1993-1997: arkusz 31.2 promieniowanie
i temperatura powietrza
2. Lewandowski W.M.: Proekologiczne źródła energii. WNT, Warszawa, 2007.
3. Dobriański J.: Wymiana ciepła w instalacjach
słonecznych z płaskimi kolektorami. WUW-M
Olsztyn, 2009
4. Wiśniewski G. i inni: Kolektory słoneczne – energia słoneczna w mieszkalnictwie, hotelarstwie
i drobnym przemyśle. Wyd. MEDIUM, Warszawa, 2008
5. Materiały firmy BUDERUS
Rys. 32 Porównanie podgrzewania c.w.u. przez dwa rodzaje zasobników: a)
typu Logalux SM, b) typu Logalux SL.
&
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

bvbzbx

2 Cards oauth2_google_e1804830-50f6-410f-8885-745c7a100970

Motywacja w zzl

3 Cards ypy

Pomiary elektr

2 Cards m.duchnowski

Create flashcards