kolektory słoneczne

14
1 Wprowadzenie Możliwość wyczerpania się zapasów paliw kopalnych oraz obawy o stan środowiska naturalnego człowieka znacznie zwiększyły zainteresowanie odnawialnymi źródłami energii i w konsekwencji doprowadziły do dużego wzrostu ich zastosowań w wielu krajach. Niewyczerpalnym i czystym ekologicznie źródłem energii jest m.in. energia promieniowania słonecznego, a najprostszym urządzeniem do jej praktycznego wykorzystania jest kolektor słoneczny. W przeciwieństwie do tradycyjnej energetyki, polegającej na spalaniu kopalin, energia słoneczna jest powszechnie dostępna, dlatego najefektywniej może być wykorzystana lokalnie, w sposób zdecentralizowany w miejscu, gdzie występuje zapotrzebowanie na ciepłą wodę, a w okresach przejściowych na dogrzewanie budynków mieszkalnych. Modelem, do którego należy zmierzać, są tysiące małych instalacji słonecznych u prywatnych użytkowników oraz większe instalacje w budynkach wielorodzinnych. Prawidłowo zaprojektowane i wykonane instalacje solarne mogą pokrywać 50 do 60% rocznego zapotrzebowania na energię cieplną dla podgrzania ciepłej wody użytkowej (CWU). Promieniowanie słoneczne W płaskich kolektorach słonecznych o możliwości przetwarzania energii promieniowania słonecznego na ciepło użyteczne decyduje promieniowanie całkowite dochodzące ze wszystkich kierunków półsfery. Na promieniowanie całkowite składa się promieniowanie bezpośrednie o długości fali zawierające się w przedziale 0,30 – 2,5 μm oraz długofalowe promieniowanie rozproszone (dyfuzyjne) powstałe w wyniku załamania, odbicia i częściowego pochłaniania promieniowania bezpośredniego w atmosferze ziemskiej. 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Miesi ące Napromieniowanie słoneczne w Wh/m 2 d Promieniowanie bezpośrednie Promieniowanie rozproszone Promieniowanie całkowite w naszych szerokościach geograficznych i optymalnych warunkach (bezchmurne, czyste niebo, godziny południowe) wynosi max. 1000 W/m 2 . Przy pomocy kolektorów słonecznych w zależności od typu, można wykorzystać około 70% promieniowania całkowitego. Wykorzystanie energii słonecznej przez kolektory Uzyskana przez kolektor energia użytkowa zależy od wielu czynników. Istotny praktyczny wpływ ma całkowita, będąca do dyspozycji, energia słoneczna, której wartość w zależności od rejonu Polski wynosi w skali roku od 850 kWh/m 2 do 1100 kWh/m 2 . Ważną rolę odgrywa także typ kolektora oraz jego pochylenie i ukierunkowanie. Dla uzyskania optymalnego odbierania energii przez kolektory, konieczne jest ich ustawienie w kierunku do słońca. Kąt pochylenia α oraz azymut są wielkościami dla ustawienia kolektora. Bilans mocy promieniowania słonecznego – warunki optymalne Max. moc użytkowa kolektora Bezpośrednie promieniowanie słoneczne Straty rozproszenia Straty absorbcji 0,3 kW/m 2 w atmosferze ziemskiej Stała słoneczna 1,4 kW/m 2 Promieniowanie rozproszone 0,1 kW/m 2 Promieniowanie całkowite 1,0 kW/m 2 Straty kolektora 0,3 kW/m 2 Pow. Ziemi Atmosfera ziemska Kosmos Promieniowanie bezpośrednie i rozproszone w różnych porach roku

Upload: mariusz-hanzel

Post on 30-Jun-2015

360 views

Category:

Documents


7 download

TRANSCRIPT

Page 1: Kolektory słoneczne

Wprowadzenie

Możliwość wyczerpania się zapasów paliw kopalnych oraz obawy o stan środowiska naturalnego człowieka znacznie zwiększyły zainteresowanie odnawialnymi źródłami energii i w konsekwencji doprowadziły do dużego wzrostu ich zastosowań w wielu krajach.

Niewyczerpalnym i czystym ekologicznie źródłem energii jest m.in. energia promieniowania słonecznego, a najprostszym urządzeniem do jej praktycznego wykorzystania jest kolektor słoneczny. W przeciwieństwie do tradycyjnej energetyki, polegającej na spalaniu kopalin, energia słoneczna jest powszechnie dostępna, dlatego najefektywniej może być wykorzystana lokalnie, w sposób zdecentralizowany w miejscu, gdzie występuje zapotrzebowanie na ciepłą wodę, a w okresach przejściowych na dogrzewanie budynków mieszkalnych. Modelem, do którego należy zmierzać, są tysiące małych instalacji słonecznych u prywatnych użytkowników oraz większe instalacje w budynkach wielorodzinnych.

Prawidłowo zaprojektowane i wykonane instalacje solarne mogą pokrywać 50 do 60% rocznego zapotrzebowania na energię cieplną dla podgrzania ciepłej wody użytkowej (CWU). Promieniowanie słoneczne

W płaskich kolektorach słonecznych o możliwości przetwarzania energii promieniowania słonecznego na ciepło użyteczne decyduje promieniowanie całkowite dochodzące ze wszystkich kierunków półsfery. Na promieniowanie całkowite składa się promieniowanie bezpośrednie o długości fali zawierające się w przedziale 0,30 – 2,5 μm oraz długofalowe promieniowanie rozproszone (dyfuzyjne) powstałe w wyniku załamania, odbicia i częściowego pochłaniania promieniowania bezpośredniego w atmosferze ziemskiej.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Miesiące

Nap

rom

ieni

owan

ie sło

necz

ne w

Wh/

m2 d

����������Promieniowanie bezpośrednie�����

Promieniowanie rozproszone

Promieniowanie całkowite w naszycwarunkach (bezchmurne, czyste niebo, godziny p

Przy pomocy kolektorów słonecznych wpromieniowania całkowitego. Wykorzystanie energii słonecznej przez kole

Uzyskana przez kolektor energia użytkowpływ ma całkowita, będąca do dyspozycji, enePolski wynosi w skali roku od 850 kWh/m2 kolektora oraz jego pochylenie i ukierunkowaniekolektory, konieczne jest ich ustawienie w kierwielkościami dla ustawienia kolektora.

Promieniowanie bezpośrednie

i rozproszone w różnych porach roku

1

���������

������12

h szerokościach geograficznych i optymalnych ołudniowe) wynosi max. 1000 W/m2. zależności od typu, można wykorzystać około 70%

ktory

wa zależy od wielu czynników. Istotny praktyczny rgia słoneczna, której wartość w zależności od rejonu do 1100 kWh/m2. Ważną rolę odgrywa także typ . Dla uzyskania optymalnego odbierania energii przez unku do słońca. Kąt pochylenia α oraz azymut są

Bilans mocy promieniowania słonecznego – warunki optymalne

Max. moc użytkowa kolektora

Bezpośrednie promieniowanie słoneczne

Straty rozproszenia

Straty absorbcji 0,3 kW/m2 w atmosferze ziemskiej

Stała słoneczna 1,4 kW/m2

Promieniowanie rozproszone 0,1 kW/m2

Promieniowanie całkowite 1,0 kW/m2

Straty kolektora 0,3 kW/m2

Pow. Ziemi

Atm

osfe

ra

ziem

ska

Kosmos

Page 2: Kolektory słoneczne

2

Optymalny kąt pochylenia zależy od okresu ekspozycji kolektora, który zimą powinien wynosić 600, a latem 300. W praktyce jako zalecany przyjmuje się kąt pochylenia około 450. Drugim parametrem dla ustawienia kolektora jest azymut, który nie powinien odbiegać od 00 (kierunek południowy). Nie zawsze jest to możliwe, dlatego dopuszcza się odchylenie od kierunku południowego do 450.

Dane techniczne i budowa kolektora słonecznego

Zakład Metalowo - Elektryczny ,,Aparel” produkuje kolektory w wersji pionowej i poziomej, których obudowę stanowi rama z kształtowników aluminiowych bądź wanna z blachy aluminiowej. Kolektor pionowy Kolektor poziomy Dane techniczne Wersja Pionowy Poziomy Oznaczenie KSC-AE/200S-A1 KSC-AE/200S-A2 KSC-AE/200S-B1 KSC-AE/200S-B2 Powierzchnia kolektora 1,95 m2 1,92 m2 1,95 m2 1,92 m2 Powierzchnia absorbera 1,73 m2 1,73 m2

Długość [A] 1967 mm 1953 mm 987 mm 981 mm Szerokość [B] 987 mm 981 mm 1967 mm 1953 mm Wymiary Wysokość [H] 107 mm 104 mm 107 mm 104 mm

Objętość płynu w kolektorze ~ 0,9 l ~ 1,0 l Obudowa rama AL wanna AL rama AL wanna AL Pokrycie absorbera selektywne – czarny chrom Współ. absorpcji α > 0,96 Współ. emisji ε < 0,10 Temperatura pracy 1000 C Dop. tem. bez cyrkulacji 1800 C Max. ciśnienie robocze 10 bar Ciężar 40 kg 39 kg 40 kg 39 kg

Izolacja 30 mm PU, 30 mm wełny 60 mm wełny 30 mm PU,

30 mm wełny 60 mm wełny

Pokrywa kolektora szkło hartowane o grubości 4 mm

Page 3: Kolektory słoneczne

3

Budowa kolektora

Ponad 10-letnie doświadczenie w dziedzinie produkcji kolektorów płaskich pozwoliło firmie ,,Aparel” wypracować taką konstrukcję kolektora, która zapewnia dużą trwałość i wydajność energetyczną. Aktualnie produkowane są dwie wersje kolektora: pionowy KSC-AE/200S-A i poziomy KSC-AE/200S-B. Głównym elementem kolektora jest absorber zbudowany z elementów miedzianych obustronnie niklowanych a od strony czynnej pokrytych galwanicznie wysokoselektywną warstwą czarnego chromu, która gwarantuje dużą absorpcję promieniowania słonecznego i niewielkie wypromieniowanie ciepła. Zostało to potwierdzone badaniami Instytutu w Rapperswil Szwajcaria.

Współczynnik absorpcji (AM 1,5) αsol = 0,960 Współczynnik emisji (1000C) ε373K = 0,098

Dla odbioru pozyskanego ciepła zastosowano w absorberze wężownicę z równolegle

biegnącymi rurkami miedzianymi, przez które przepływa czynnik grzewczy. Stosowany w naszych absorberach sposób łączenia płytki z rurką miedzianą zapewnia bardzo dobry ich kontakt na całym obwodzie przez co uzyskuje się maksymalne przejmowanie ciepła przez czynnik grzewczy.

Absorber otoczony jest obudową wykonaną w postaci ramy z kształtowników aluminiowych bądź wanny z blachy aluminiowej. Dobra izolacja kolektora minimalizuje straty ciepła z kolektora do otoczenia. Całość przykryta jest osłoną wykonaną z hartowanego szkła o małej zawartości żelaza przez co zmniejszane są straty odbicia.

1. Rama. 2. Płyta izolacyjna PUR. 3. Izolacja z wełny mineralnej. 4. Izolacja boczna z wełny mineralnej. 5. Absorber. 6. Szyba. 7. Kształtownik mocujący szybę. 8. Uszczelka. 9. Uszczelka szyby.

Przekrój kolektora słonecznego Sprawność kolektora KSC-AE/200S

Podstawę oceny właściwości cieplnych kolektora stanowi charakterystyka sprawności, która jest wyznaczana wg procedur określonych normą ISO 9800-2.

Sprawność przy I = 800 W/m2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1

x [m2K/W]

ç0 [

%]

x = (TM – T0) / I

Współczynnik Wartość η0 [-] 0,767

K1 [W/m2K] 3,17 K2 [W/m2K] 0,0166

Page 4: Kolektory słoneczne

4

Sprawność kolektora słonecznego definiowana jest jako iloraz energii cieplnej pozyskanej przez medium grzewcze do napromieniowania powierzchni kolektora w jednostce czasu. Wielkościami opisującymi charakterystykę sprawności kolektora jest sprawność optyczna η0, która odpowiada sytuacji kiedy różnica temperatury w kolektorze (TM) i temperatury otoczenia (T0) wynosi zero oraz jej pochylenie, które jest miarą strat cieplnych kolektora. O sprawności kolektora decydują jego parametry konstrukcyjne jak i warunki w jakich jest eksploatowany. Elementy składowe instalacji i ich dobór Elementy instalacji

Podstawowym elementem instalacji solarnej są kolektory słoneczne, montowane najczęściej na dachach budynków mieszkalnych lub gospodarczych najlepiej bezpośrednio nad punktami rozbioru wody (łazienka, kuchnia itp.). Ogranicza się w ten sposób długość rur łączących i zmniejsza straty energii cieplnej.

Montaż kolektorów na dachach wykonywany jest poprzez zabudowanie w połać dachu lub umieszczenie na specjalnych konstrukcjach wsporczych.

Elementy składowe instalacji solarnych łączy się za pomocą rurociągów wykonanych najczęściej z rur miedzianych. Stosowanie rur miedzianych w instalacjach wodnych praktycznie rozwiązuje problem trwałości. Łączenie ich wykonuje się przez lutowanie miękkim lutem cynowym, a dla większych średnic twardym lutem srebrnym. Wszystkie rurociągi powinny być izolowane materiałami o przewodności cieplnej 0,03 – 0,04 W/mk i odporności na temperaturę powyżej 1000C. Do wymuszenia obiegu medium w instalacjach cieczowych wykorzystuje się pompy napędzane elektrycznie, takie same jak w instalacjach centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej. Zakres wydajności czynnika i spadków ciśnienia w instalacjach solarnych jest raczej niewielki, toteż dobór wielkości pompy obiegowej nie stanowi problemu.

Po to aby energia słoneczna dostępna tylko w ciągu dnia i to z losową zmiennością mogła być efektywnie zagospodarowana w systemie grzewczym, musi być akumulowana. Do tego celu służą akumulacyjne zbiorniki wodne z izolacją termiczną wykonaną z pianki poliuretanowej albo wełny mineralnej o grubości 55 do 75 mm, zaopatrzone w rurowe, bądź płaszczowe wymienniki ciepła. W rozbudowanych instalacjach zbudowanych z kilkunastu i więcej kolektorów stosuje się wymienniki samodzielne. Mają one konstrukcję płytową bądź płaszczowo-rurową.

Instalacje solarne z pośrednim obiegiem kolektorowym wyposaża się w armaturę typową dla instalacji ciepłej wody użytkowej i centralnego ogrzewania. Przed nadmiernym ciśnieniem zabezpiecza instalację naczynie wzbiorcze i zawór bezpieczeństwa, natomiast odpowietrznik zainstalowany w szczytowych fragmentach instalacji obiegu kolektorowego pozwala na dokładne jej odpowietrzenie. Pomiędzy wylotem z kolektorów a zbiornikiem montowany jest zawór zwrotny, który ma zapobiegać ewentualnej odwrotnej cyrkulacji ciepłej wody w godzinach nocnych. Sterowanie pracą solarnej instalacji grzewczej wymaga stosowania regulatorów współpracujących z czujnikami temperatur i uruchamiających pompę cyrkulacyjną lub elektrozawory. Solarne systemy przygotowania ciepłej wody

Najprostszą, a zarazem najtańszą instalacją do podgrzewania wody jest instalacja grawitacyjna (termosyfonowa). W instalacjach grawitacyjnych przepływ czynnika odbywa się samoczynnie wskutek unoszenia do góry cieplejszych mas (o mniejszej gęstości). Taki obieg nie wymaga stosowania pompy obiegowej i układu automatycznego sterowania, przez co może pracować na terenach pozbawionych zasilania elektrycznego. Bardziej uniwersalne cechy użytkowe mają instalacje z wymuszonym obiegiem czynnika w układzie kolektory słoneczne – zbiornik akumulacyjny. Instalacje te mogą podgrzewać wodę bezpośrednio albo pośrednio.

Stosując obieg bezpośredni ograniczamy eksploatację instalacji do ciepłej pory roku (kwiecień – październik), a także narażamy absorber kolektora na przyśpieszone zużycie wskutek kontaktu absorbera ze zwykłą wodą.

Wad tych nie mają instalacje z obiegiem wymuszonym pośrednim. Obieg czynnika grzewczego uruchamia jednofazową pompę, której pracą steruje regulator różnicowy temperatur w kolektorze i wody w zbiorniku.

Page 5: Kolektory słoneczne

5

W naszej strefie klimatycznej kolektory słoneczne mogą pokryć zapotrzebowanie na energię do podgrzewania wody w około 60%, dlatego też instalacja solarna uzupełniana jest konwencjonalnym segmentem grzewczym.

Spotkać można tutaj wersję ze wspólnym zbiornikiem akumulacyjnym, gdzie w dolnej części umieszcza się wymiennik obiegu kolektorowego, a w górnej obiegu kotłowego lub grzałkę elektryczną oraz wersję z osobnymi zbiornikami akumulacyjnymi. 1. Instalacja solarna - dogrzewanie grzałką elektryczną.

Instalacje takie stosuje się w budynkach, w których nie ma możpieca. Grzałka elektryczna współpracuje z automatyką systemu

WZ – woda zimna CWU – ciepła woda użytkowa RL – powrót VL – zasilanie PB – punkt poboru CWU A – kolektor słoneczny B – zasobnik CWU z wymiennikiem ciepła (wężownicą) C – zestaw pompowy D – sterownik elektroniczny E – naczynie wzbiorcze F – grzałka elektryczna T – termometr 1 – czujnik kolektora 2 – czujnik zasobnika 3 – zawór zwrotny 4 – zawór bezpieczeństwa obiegu solarnego 5 – zawór napełniający 6 – zawór spustowy 7 – zawór kulowy i odpowietrznik 8 – manometr

liwości dogrzewania CWU za pomocą solarnego.

Page 6: Kolektory słoneczne

6

2. Instalacja solarna – dogrzewanie piecem lub grzałką elektryczną.

Instalacje te stosuje się najczęściej w nowych budynkach lub przyjuż istniejącej. Systemy automatyki solarnej i pieca mogą być oddzielnie.

WZ – woda zimna CWU – ciepła woda użytkowa RL – powrót VL – zasilanie PB – punkt poboru CWU A – kolektor słoneczny B – zasobnik CWU z wymiennikiem ciepła (wężownicą) C – zestaw pompowy D – sterownik elektroniczny E – naczynie wzbiorcze F – grzałka elektryczna T – termometr G – kocioł olejowy/gazowy 1 – czujnik kolektora 2 – czujnik zasobnika 3 – zawór zwrotny 5 – zawór napełniający 6 – zawór spustowy 7 – zawór kulowy i odpowietrznik 8 – manometr 9 – czujnik sterownika pieca

okazji wymiany lub modernizacji sprzężone ze sobą lub pracować

Page 7: Kolektory słoneczne

7

3. Instalacja solarna z dwoma zasobnikami – dogrzewanie piecem lub grzałką elektryczną

Wariant ten stosuje się najczęściej, gdy chcemy do istniejącdołączyć instalację solarną. Układ z dwoma zasobnikami penergię słoneczną.

WZ – woda zimna CWU – ciepła woda użytkowa RL – powrót VL – zasilanie PB – punkt poboru CWU A – kolektor słoneczny B – zasobnik CWU nr 1 z wymiennikiem ciepła (wężownicą) C – zestaw pompowy D – sterownik elektroniczny E – naczynie wzbiorcze F – grzałka elektryczna G – kocioł olejowy/gazowy H – zasobnik CWU nr 2 z wymiennikiem (wężownicą) 1 – czujnik kolektora 2 – czujnik zasobnika nr 1 3 – czujnik zasobnika nr 2 4 – zawór zwrotny 5 - zawór bezpieczeństwa obiegu solarnego 6 – zawór napełniający 7 – zawór spustowy 8 – zawór kulowy i odpowietrznik 9 – manometr 10 – czujnik sterownika pieca

ej konwencjonalnej instalacji grzewczej ozwala bardziej racjonalnie wykorzystać

Page 8: Kolektory słoneczne

8

Dobór elementów instalacji Ogrzewanie wody użytkowej

Przy projektowaniu małych instalacji doboru poszczególnych jej elementów można dokonać posługując się uproszczonymi zależnościami.

Powierzchnia kolektorów jak i pojemność zbiornika ciepłej wody użytkowej zależy od ilości

osób i wielkości rozbioru. Dla rodziny złożonej z 4 osób przy rozbiorze CWU 70 litrów na osobę otrzymamy całkowity rozbiór 280 litrów na dobę. Dobieramy zasobnik nieco większy o pojemności 300 litrów.

Odpowiednio powierzchnia kolektora wynosi 1,2 do 1,5 m2/osobę. Dla rodziny 4 osobowej potrzeba około 5 m2 powierzchni kolektora. Przyjmujemy 3 kolektory typu KSC-AE/200S o powierzchni 5,19 m2. Doboru pompy obiegowej i przeponowego naczynia wzbiorczego dokonujemy korzystając z podstawowych zależności:

- pompa powinna być zdolna do pracy w zakresie temperatur wody od 0 do 100ºC; - prędkość przepływu medium grzewczego winna zawierać się w przedziale 0,3 do 0,5 m/s,

a strumień przepływu od 60 do 120 l/h; - spadek ciśnienia w obiegu kolektorowym powinien wynosić 1,0 do 2,5 mbar/mb rury.

Przedstawionym warunkom odpowiadają pompy centralnego ogrzewania typu UPS.

Obieg solarny powinien być tak zabezpieczony, aby przy maksymalnej temperaturze obiegu kolektorowego medium grzewcze nie zostało wyrzucone przez zawór bezpieczeństwa. Osiąga się to poprzez odpowiedni dobór przeponowego naczynia wzbiorczego. Pojemność takiego naczynia powinna odpowiadać w przybliżeniu pojemności obiegu pierwotnego, tj. sumy pojemności kolektorów, rurociągu i wymiennika ciepła w zbiorniku akumulacyjnym. Ponadto w układach solarnych należy stosować zawory bezpieczeństwa praktycznie na maksymalne ciśnienie 6 bar. Pokrycie zapotrzebowania na energię przez kolektory słoneczne dla omawianego przykładu, tj. 4 osoby: 3 kolektory, zasobnik 300l. Zakładając średnie, dobowe zużycie CWU na poziomie 50-75 l/osobę należy dobrać:

Ilość osób Ilość kolektorów Pojemność zasobnika 2-3 2 150l - 200l 4-5 3 300 l 6-8 5 500 l

Ogrzewanie wody w basenach

Coraz częściej kolektory słoneczne wykorzystuje się do podgrzewania wody w basenach kąpielowych. Utrzymanie temperatury 23 - 240C w okresie czerwiec–sierpień wymaga zainstalowania 0,8 – 0,9 m2 kolektora na 1m2 basenu bez osłony termicznej. Dla basenów z osłoną termiczną wystarczy 0,4 – 0,6 m2 kolektora na 1m2 basenu. Wspomaganie układu centralnego ogrzewania

Dogrzewanie pomieszczeń z zastosowaniem układu solarnego jest najbardziej wydajne w okresach przejściowych (marzec-kwiecień, wrzesień-październik). Istotną rolę odgrywa tutaj rodzaj zastosowanego systemu grzewczego. Kolektory słoneczne wykazują najwyższą wydajność współpracując z ogrzewaniem niskotemperaturowym - podłogowym oraz ściennym. Średnio przyjmuje się 1 m2 kolektora słonecznego na 10 m2 powierzchni ogrzewanej.

Page 9: Kolektory słoneczne

9

Całoroczny bilans energetyczny dla instalacji solarnej 3 kolektory i zasobnik CWU – 300 litrów Ilość kolektorów 3 sztuki Strefa klimatyczna Region łódzki Typ kolektora APAREL KSC-AE/200S-A1 Powierzchnia kolektorów 5,19 m2 Nachylenie 45o, kierunek geograficzny – południe 0o Typ instalacji 3 kolektory + zasobnik podgrzewany grzałką elektryczną Zasobnik 300 litrów, temp.: min. 35oC/ max. 55oC Ilość energii do podgrzania 300 litrów/dzień 13,3 kWh

Miesiąc Uzysk energii z kolektorów

[kWh]

Napromieniowanie

[kWh]

Energia dodatkowa

[kWh]

Wydajność [%]

Sprawność [%]

Styczeń 56,2 137,1 364,2 13,3 41,0 Luty 97,7 255,7 285,3 25,6 38,2 Marzec 196,0 531,9 234,5 46,2 36,8 Kwiecień 287,3 729,3 159,0 69,7 39,4 Maj 357,1 853,7 116,6 83,8 41,8 Czerwiec 413,1 921,5 58,5 100,0 44,8 Lipiec 397,6 859,5 81,1 93,3 46,3 Sierpień 367,0 794,1 118,5 86,0 46,2 Wrzesień 254,2 570,6 185,2 61,7 44,6 Październik 145,5 329,4 278,3 34,4 44,2 Listopad 69,1 151,8 338,1 16,9 45,5 Grudzień 45,7 101,8 375,6 10,9 44,9 2686,5 6236,4 2594,9 53,8 43,1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

[%]

Luty

Marzec Maj

Czewiec

Lipiec

Listop

ad

Wydajność

Sprawność

Page 10: Kolektory słoneczne

10

Sterowniki instalacji solarnych firmy „Aparel”

Sterowniki elektroniczne stosowane w instalacjach solarnych zapewniają właściwą i efektywną pracę systemu. Standardowo posiadają dwa czujniki:

- czujnik temperatury obiegu solarnego umieszczony w kolektorze słonecznym, - czujnik temperatury wody użytkowej umieszczony w zbiorniku akumulacyjnym.

Sterowniki systemu solarnego załączają pompę obiegu kolektorowego tylko wtedy, gdy

temperatura w kolektorze jest wyższa od temperatury w zasobniku CWU o nastawioną wartość. Gdy różnica temperatur między kolektorem i zasobnikiem zmniejszy się do wartości nastawionej na sterowniku, pompa zostaje wyłączona.

W celu zabezpieczenia instalacji CWU przed przegrzaniem w sterowniku nastawiana jest temperatura maksymalna (Tmax), do której może być nagrzana woda w zbiorniku. Po osiągnięciu tej temperatury sterownik wyłącza pompę cyrkulacyjną niezależnie od różnicy temperatur między kolektorem i zbiornikiem. Po wyłączeniu pompy może dojść do wzrostu temperatury w kolektorze powyżej 1000C co nie jest groźne przy właściwym doborze naczynia wzbiorczego, które przyjmuje odparowany czynnik grzewczy z kolektorów. Po obniżeniu się temperatury w zbiorniku akumulacyjnym poniżej Tmax i ostygnięciu kolektorów instalacja solarna wznawia pracę.

ZME „Aparel” produkuje kilka rodzajów sterowników, których zastosowanie zależy od budowy i wymogów stawianych danej instalacji. Zestawienie funkcji sterowników solarnego podgrzewania wody dostępnych w ZME „Aparel”

FUNKCJE STEROWNIKA SPW - 0 SPW - 2 SPW - 3 Odczyt temperatury w kolektorze słonecznym ■ ■ Odczyt temperatury w zasobniku CWU ■ ■ Załączanie i wyłączanie pompy solarnej ■ ■ ■ Sygnalizacja załączenia i wyłączenia pompy solarnej ■ ■ ■ Możliwość ustawienia punktu włączenia i wyłączenia pompy solarnej przez użytkownika ■ ■

Załączanie i wyłączanie grzania konwencjonalnego ■ ■ Sygnalizacja załączenia i wyłączenia grzania konwencjonalnego ■ ■

Programator czasowy (TIMER) do załączania i wyłączania grzania konwencjonalnego w cyklu tygodniowym

Wyłączanie pompy solarnej po przekroczeniu maksymalnej temperatury wody w zasobniku CWU ■ ■ ■

Możliwość ustawienia maksymalnej temperatury wody w zasobniku CWU ■ Sygnalizacja przekroczenia maksymalnej temperatury wody w zasobniku CWU ■ ■ ■

Włączanie i wyłączanie pompy mieszającej (układ z dwoma zasobnikami CWU) ■ Możliwość wyboru trybu pracy (automatyczny, ręczny ) ■ ■ ■

Legenda:

brak funkcji ■ dostępna funkcja

Page 11: Kolektory słoneczne

11

Lokalizacja , montaż i sposoby łączenia kolektorów KSC-AE/200S Lokalizacja i montaż

Tak jak przedstawiono wcześniej, przy optymalnej lokalizacji, strona czynna kolektorów słonecznych powinna być wystawiona na południe i pochylona w zależności od przewidywanego okresu ich wykorzystywania od 30º do 60º, przy całorocznym około 45º. Bardzo ważnym jest wybór miejsca niezacienionego przez drzewa i elementy budynków. Przyszły użytkownik kolektorów słonecznych ma praktycznie trzy możliwości ich montażu:

- na dachu budynku, - na południowej ścianie budynku lub przy ścianie, - na ziemi.

Każdy z tych wariantów lokalizacji kolektora ma swoje wady i zalety. Najbardziej popularne jest montowanie kolektorów na dachach budynków. Podstawową zaletą tego wariantu jest to, że kolektory montowane na dachu nie zabierają dodatkowego miejsca i nie zacieniają budynku. Kąt pochylenia połaci dachowej w większości przypadków nadaje się do bezpośredniego montowania kolektorów na pokryciu dachowym. Na dachach płaskich kolektory montuje się na specjalnych konstrukcjach. ZME „Aparel” oferuje własne oryginalne rozwiązania mocowań, uwzględniające większość przypadków. Elementy mocowań zostały tak zaprojektowane, aby można było z nich zbudować dowolną konstrukcję nośną. Szczegółowe informacje na temat konstrukcji nośnych zawarte są w odrębnym katalogu mocowań.

Sterownik SPW-0

Sterownik SPW-2

Sterownik SPW-3

Page 12: Kolektory słoneczne

12

Przykładowo podajemy dwa rodzaje konstrukcji najczęściej stosowanych: 1. Konstrukcja nośna dla dachu płaskiego zapewniająca kąt 450 (dach kryty papą) 2. Konstrukcja nośna dla dachu posiadającego kąt pochylenia 450 (dach kryty dachówką ceramiczną)

Kolektory słoneczne KSC-AE/200S ustawia się tak, aby korek czujnika znajdował się u góry, co obrazują poniższe rysunki. Po przymocowaniu kolektorów należy usunąć korek z pierwszego kolektora, a przez powstały otwór wsunąć główkę czujnika temperatury w kieszeń absorbera i zabezpieczyć silikonem.

Page 13: Kolektory słoneczne

13

Łączenie kolektorów Sposób i ilość łączonych kolektorów KSC-AE/200S w znacznym stopniu decyduje o oporach przepływu. Przy połączeniu szeregowym opory przepływu są największe, przy równoległym – najmniejsze. Jednocześnie pewną wadą połączenia równoległego jest to, że trudniej jest utrzymać jednakowe natężenie przepływu przez wszystkie kolektory. Zalecany przez firmę sposób łączenia kolektorów: 1. Łączenie szeregowe

Zaleca się łączenie szeregowo trzech kolektorów pionowych lub sześć kolektorów poziomych. Zasilanie i powrót łączy się przy pomocy śrubunków z wyjściem na średnicę rurki 18 mm, natomiast kolektory między sobą łączy się przy pomocy złączek dwuzaciskowych. 2. Łączenie równoległe

Równolegle można połączyć maksymalnie 6 kolektorów pionowych lub trzy kolektory poziome. Łączenie szeregowo – równoległe kolektorów

Page 14: Kolektory słoneczne

14

3. Łączenie równoległe – szeregowo połączonych kolektorów

Przy budowie dużych instalacji łączymy równolegle, szeregowo połączone baterie złożone max z 3 kolektorów pionowych bądź 6 kolektorów poziomych. 4. Łączenie równoległe – równolegle połączonych kolektorów

To rozwiązanie podobnie jak poprzednie stosuje się do większych instalacji, łącząc równolegle baterie złożone max z 6 kolektorów pionowych lub 3 kolektorów poziomych.