Koniszewski5.pdf

Dobór kolektorów słonecznych

Do małych instalacji

ciepłej woDy użytkowej

Adam KONISZEWSKI

Podgrzewanie ciepłej wody użytko-

wej (c.w.u.) jest najkorzystniejszym

zastosowaniem instalacji kolekto-

rów słonecznych (rys.1). Występu-

jące przez cały rok stałe na nią za-

potrzebowanie pozwala najefektyw-

niej wykorzystać energię słoneczną.

W okresie letnim zapotrzebowanie

energii na podgrzanie c.w.u. może

być w pełni pokrywane przez in-

stalację słoneczną (rys.2). Pomimo

tego konwencjonalne źródło ciepła

powinno być przygotowane do za-

bezpieczenia potrzeb energetycz-

nych, związanych z przygotowa-

niem c.w.u., niezależnie od instalacji

słonecznej. Mogą bowiem zdarzyć

się dłuższe okresy złej pogody,

w czasie których zapewniony musi

zostać również komfort zaopatrzenia

mieszkańców w c.w.u..

W celu dokonania optymalnego

doboru wielkości powierzchni kolek-

torów słonecznych (1), pojemności

zasobników c.w.u. (3) oraz rodzaju

kompletnej stacji pompowej dla insta-

lacji słonecznej (2) przeznaczonej do

podgrzewania c.w.u. (rys.1), należy

uwzględnić wpływ takich czynników,

jak:

 miejsce montażu instalacji sło-

necznej;

 nachylenie dachu (kat nachyle-

nia kolektorów) - optymalny kąt

w okresie jego całorocznej eksplo-

atacji powinien wynosić ok. 40 o .

W przypadku innej wartości, nale-

ży zwiększyć powierzchnię kolek-

tora o odpowiednie współczynniki

korekcyjne (rys. 3);

 usytuowanie dachu względem

stron świata (skierowania kolekto-

rów w kierunku południowym.

chyleniu kolektora od tego kierun-

ku, jego wydajność znacznie się

zmniejsza. W celu uzyskania tej

samej wydajności, jak z kierunku

południowego, powierzchnię ko-

lektora słonecznego należy zwięk-

szyć o odpowiednie współczynniki

korekcyjne (rys. 4). Z rysunku tego

wynika, że odchylenie kolektora od

kierunku południowego w kierunku

Kolektor słoneczny osiąga najwięk-

szą wydajność cieplną wtedy, kie-

dy jego usytuowanie nie odbiega

(w granicach +/- 15 o ) od kierunku

południowego. Przy większym od-

Rys.1 Przykładowy schemat instalacji słonecznej współpracującej z konwencjonalnym źródłem

energii:1 – kolektory słoneczne; 2 – kompletna stacja pompowa instalacji słonecznej; 3 – biwa-

lentny zasobnik ciepłej wody użytkowej. Dolny wymiennik ciepła (wężownica) instalacji słonecz-

nej, górny instalacji konwencjalnego źródła energii; 4 – konwencjonalne źródło energii (kocioł

gazowy/olejowy).

Tabela 1 Charakterystyka energetyczna pracy dobranych kolektorów słonecznych dla Przykładu 1 dla miejscowości

Gdańsk

Zakładana temp. c.w.u. w zasobniku:

45 [˚C]

Zapotrzebowanie energetyczne na c.w.u.

4380 [kWh/rok]

Produkcja energii przez instalację słoneczną

2847 [kWh/rok]

Nadmiar energii słonecznej

461 [kWh/rok]

Wykorzystana energia słoneczna

2386 [kWh/rok]

Zapotrzebowanie energetyczne nie pokryte przez instalację słoneczną

(dogrzewane przez dodatkowe źródło ciepła)

1995 [kWh/rok]

Pokrycie zapotrzebowania energii cieplnej na przygotowanie c.w.u. przez instalację

słoneczną

B/A

54 [%]

zachodnim jest korzystniejsze niż

w kierunku wschodnim;

 wielkość i rozkład zużycia c.w.u.

w czasie – w tym przypadku

ważne jest ustalenie, ile osób

zamieszkuje w danym budyn-

ku oraz jakie jest ich dzienne,

średnie zużycie c.w.u. Dla zapo-

trzebowania c.w.u. obowiązują

następujące wskaźniki zużycia,

przy temperaturze poboru c.w.u.

wynoszącej 45 o C:

- niskie zużycie: 40 l na osobę

dziennie,

- średnie zużycie: 50 l na osobę

dziennie (najczęściej używana

wartość rachunkowa),

- wysokie zużycie: 75 l na osobę

dziennie.

irmy Buderus ) doboru kolektorów

słonecznych płaskich typu Logasol

CKN1.0 irmy Buderus dla domów

jedno- i dwurodzinnych.

Program ten opiera się na następu-

jących założeniach:

 kolektory skierowane na południe

(w przypadku innego kierunku

należy zastosować współczynnik

korekcyjny z rysunku 4),

 kąt nachylenia kolektorów sło-

necznych 45 o (w przypadku inne-

go kąta należy zastosować współ-

czynnik korekcyjny z rysunku 3),

 miejsce montażu instalacji:

Gdańsk,

 temperatura c.w.u. równa 45 o C,

 przy określeniu liczby kolekto-

rów słonecznych uzyskuje się ok.

55% pokrycie zapotrzebowania

na c.w.u. przez instalację słonecz-

ną.

W przypadku, gdy w budynku znajdu-

ją się zmywarki lub pralki zużywające

c.w.u., podgrzewaną przez instalację

słoneczną, w czteroosobowym gospo-

darstwie domowym należy dodać 50

l na każde urządzenie na dzień, jako

wielkość zużycia c.w.u.

Na rysunku 5 przedstawiono charak-

terystykę (wyznaczony na podstawie

programu SOLAD przeznaczonego

do doboru kolektorów słonecznych

Rys.2 Produkcja energii cieplnej w instalacji kolektorów słonecznych w odniesieniu do rocznego

jej zapotrzebowania do podgrzania c.w.u., gdzie: a - zapotrzebowanie energetyczne (wymagana

ilość energii dla przygotowania c.w.u.); b - produkcja energii przez instalacje słoneczną; M - mie-

siące; Q - energia grzewcza; kolor żółty - nadmiar energii słonecznej (możliwy do wykorzystania

np. do podgrzewania wody basenowej); kolor łososiowy - wykorzystywana energia słoneczna

(pokrycie zapotrzebowania energetycznego do przygotowania c.w.u.); kolor niebieski - zapo-

trzebowanie energetyczne nie pokryte przez instalację słoneczną (dogrzewanie przez inne źró-

dło ciepła)

Przykład 1

Parametry doborowe:

 dobór kolektorów słonecznych dla

rodziny 4 osobowej;

 wysokie zapotrzebowanie na

c.w.u.;

 kolektory słoneczne skierowana

na południe;

 kąt nachylenia kolektorów sło-

necznych 45 o ;

 miejsce montażu instalacji:

Gdańsk.

Dobór kolektorów słonecznych

Zgodnie z rysunkiem 5, dla 4 osób

i zużycia c.w.u. na poziomie 75 l

na osobę i dzień (krzywa c) wyma-

gane są 3 kolektory typu Logasol

necznych 25 o ;

 miejscowość: Gdańsk.

W Przykładzie 2 przyjęto takie same

parametry doborowe jak w Przy-

kładzie 1 , dotyczące ilości osób, ich

wysokiego zapotrzebowania na c.w.u.

i miejscowości montażu instalacji

słonecznej. Różnicą jest jedynie usy-

tuowanie kolektorów słonecznych

względem stron świata i ich nachyle-

nie do poziomu.

Rys. 3 Współczynniki korekcyjne nachylenia kolektora słonecznego do poziomu w czasie jego

rocznej eksploatacji

Dobór kolektorów słonecznych

Według rysunku 5 dla 4 osób i zuży-

cia c.w.u. na poziomie 75 l na oso-

bę i dzień (krzywa c) wymagane są

3 kolektory typu Logasol CKN1.0

irmy Buderus. Jednak ze względu

na brak optymalnego kąta nachy-

lenia kolektorów w odniesieniu do

poziomu oraz ich znacznego odchy-

lenia od kierunku południowego, ich

wydajność znacznie się zmniejsza.

W związku z tym należy zwiększyć

powierzchnię kolektorów o odpo-

wiednie współczynniki korekcyjne

odczytane z rysunków 3 i 4. Z rysun-

ku 3 wynika, że należy zwiększyć

powierzchnię kolektorów o 5%, zaś

z rysunku 4 o 30%. Zatem w celu

uzyskania tej samej wydajności, jak

z kierunku południowego przy opty-

malnym kacie nachylenia 45 o , po-

wierzchnię kolektorów słonecznych

należy zwiększyć o 35%, co oznacza

dobór 4 kolektorów słonecznych typu

Logasol CKN1.0 wspomnianego wy-

żej producenta. Dobierając 4 kolekto-

ry uzyskujemy taką samą wydajność

cieplną jak dla 3 kolektorach z Przy-

kładu 1 (rys. 6).

Rys. 4 Współczynniki korekcyjne dla płaskich kolektorów słonecznych w zależności od kierunku

świata

CKN1.0 firmy Buderus.

słoneczną. Wyznacza się je na pod-

stawie ilorazu wykorzystanej energii

słonecznej (litera B, tabela 1) do za-

potrzebowania energetycznego c.w.u.

(litera A, tabela 1).

Charakterystyka energetyczna wg

programu SOLAD irmy Buderus dla

Przykładu 1.

Charakterystyka energetyczna pra-

cy dobranych kolektorów słonecznych

dla Przykładu 1 dla miejscowości

Gdańsk (rys.6 oraz tabela 1).

Wnioski

Wiedza ogólna na temat wykorzysta-

nia energii promieniowania słonecz-

nego jest często niewystarczająca do

dokonania prawidłowego doboru ele-

mentów instalacji słonecznej. Oprócz

wiedzy czysto projektowej, niezbęd-

na jest również wiedza związana

z zaawansowanymi zagadnieniami

pozyskania energii promieniowania

słonecznego oraz warunków pracy

kolektorów słonecznych. W zrozu-

Przykład 2

Parametry doborowe:

 dobór kolektorów słonecznych dla

rodziny 4 osobowej;

 wysokie zapotrzebowanie na

c.w.u.;

 kolektory słoneczne skierowana

na południowy wschód o 60 o ;

 kąt nachylenia kolektorów sło-

Dobrane kolektory słoneczne typu

Logasol CKN irmy Buderus dla wa-

runków Przykładu 1 zapewniają ok.

55% (tabela 1 B/A) pokrycie zapo-

trzebowania na c.w.u. przez instalację

mieniu złożoności działania instalacji

słonecznej, do ich doboru do małych

instalacji ciepłej wody użytkowej

pomocne są wytyczne w postaci cha-

rakterystyk podawanych przez pro-

ducentów kolektorów słonecznych.

Natomiast przy doborze kolektorów

do dużych instalacji c.w.u. pomocny

jest prosty i niezawodny kalkulator

energetyczny instalacji słonecznych

SOLAD irmy Buderus , który szybko

i precyzyjnie oblicza oraz sprawdza

pod względem cieplną daną instala-

cję.

LiterAturA

Materiały irmy Buderus

Rys. 5 Charakterystyka do doboru ilości kolektorów słonecznych typu Logasol Ckn1.0 irmy

Buderus dla podgrzewania c.w.u. do temperatury 45 o C i rocznego stopnia pokrycia jej zapo-

trzebowania na poziomie ok. 55%. Krzywe zapotrzebowania na c.w.u.: a) niskie (<40 l/os.d, b)

średnie (50 l/os.d), c) wysokie (75 l/os.d)

Rys.6 Charakterystyka energetyczna pracy dobranych kolektorów słonecznych dla Przykładu 1 dla miejscowości Gdańsk

www.tchik.com.pl

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: