Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Projektowanie dużych instalacji z kolektorami słonecznymi

Wybrane zagadnienia

W artykule zawarto zagadnienia związane z projektowaniem dużych instalacji słonecznych na przykładzie systemu wstępnego podgrzewania wody uzupełniającej zład sieci ciepłowniczej Zakładu Energetyki Cieplnej (ZEC) w Wołominie. Omówiono zasadnicze różnice w opracowaniu koncepcji i konstrukcji „małych” i „dużych” instalacji, a także będące ich konsekwencją różnice w sposobach sterowania, zabezpieczeń i eksploatacji.

Dla potrzeb ZEC w Wołominie autorzy zaprojektowali system kolektorowy (o łącznej powierzchni 349 m2). Zyski energetyczne systemu słonecznego obliczono metodą f-chart. Trzy obiegi z kolektorami słonecznymi włączone są do wspólnego zbiornika o pojemności 17 500 litrów. Należy spodziewać się ok. 70% pokrycia zapotrzebowania na energię do podgrzania wody w okresie 4 miesięcy letnich. W kwietniu i we wrześniu instalacja pokryje 50 i 45% zapotrzebowania, w pozostałych miesiącach będzie to już znacznie mniej.

Zaprojektowana instalacja wykorzystująca kolektory promieniowania słonecznego, chociaż z założenia ma uzupełniać energię dostarczaną do sieci ciepłowniczej, w rzeczywistości jest typowym układem dla słonecznych instalacji przygotowania ciepłej wody użytkowej. Decyduje o tym równomierne w ciągu całego roku zapotrzebowanie na energię, niezależne od czynników atmosferycznych oraz w przybliżeniu równomierne dobowe zużycie podgrzanej wody.

Średnio w okresie rocznym ubytki wody sieciowej wynoszą w granicach 12 m3 na dobę. Woda uzupełniająca o zmiennej temperaturze w okresie rocznym w granicach 12÷15°C pobierana jest z sieci wodociągowej. Po odgazowaniu musi być dogrzana do wymaganej temperatury 70°C w okresie miesięcy letnich i do 120°C w okresie zimowym. Oznacza to konieczność dodatkowego dostarczania do układu ciepłowniczego 3,0÷5,5 GJ energii na dobę.

System kolektorowy składa się z trzech odrębnych pętli obiegowych: pierwszej (oznaczanej dalej literą B) umieszczonej na dachu budynku pomocniczego oraz kolejnych dwóch odrębnych pętli obiegowych umieszczonych na gruncie, rozdzielonych wzdłuż kierunku N-S. Dla odróżnienia obu obiegów oznaczone one zostaną symbolami Z (zachodni, położony dalej od budynku pomocniczego) i W (wschodni).

Na dachu budynku pomocniczego zaproponowano umieszczenie 84 kolektorów, o powierzchni 149,5 m2, połączonych w baterie szeregowo-równoległe po 7 sztuk i rozmieszczonych symetrycznie w 6 rzędach.

Na gruncie obok budynku pomocniczego, na długości 30 m, przewidziano umieszczenie dwóch pętli obiegowych. Każda pętla ma 7 rzędów kolektorów pochylonych pod kątem 30° względem poziomu, z odległościami 4,7 m pomiędzy rzędami. Każdy rząd pojedynczej pętli składa się z 8 kolektorów, po 4 obok siebie (rys. 12.). W sumie daje to 112 kolektorów mających łączną powierzchnię ok. 199,5 m2.

Wielkość powierzchni kolektora słonecznego

W instalacjach słonecznych w systemach ciepłowniczych wykorzystuje się najczęściej kolektory słoneczne o specjalnej konstrukcji. Są to kolektory wielkogabarytowe – o dużych powierzchniach do 13 m2, przystosowane do pracy z niewielkim strumieniem masy czynnika obiegowego (tzw. przepływ low flow).

Strumień objętości przepływającej cieczy przypadający na jednostkę powierzchni kolektora jest rzędu 5÷20 litrów/h na 1 m2 powierzchni kolektora, podczas gdy w kolektorach klasycznych słonecznych instalacji podgrzewających ciepłą wodę użytkową, wymagane strumienie objętości wynoszą 60÷70 litrów/h/m2. Dzięki zastosowaniu kolektorów wielkogabarytowych można budować duże instalacje słoneczne z niewielką liczbą armatury (złączki, zawory), o małych oporach przepływu, a równocześnie z zapewnieniem przepływu turbulentnego sprzyjającemu lepszej wymianie ciepła.

Instalacja o dużej powierzchni uzyskanej przez połączenie kolektorów o małych wymiarach będzie miała warunki odbioru energii z kolektorów znacznie gorsze, a w konsekwencji efektywność energetyczna takiej instalacji też będzie niższa. Jest to zilustrowane na rys. 1. – dla dwóch układów o identycznej powierzchni absorberów, z takim samym „zagęszczeniem” kanałów przepływowych na jednostkę powierzchni i tym samym strumieniu masy przepływającego czynnika, układ z prawej strony będzie miał blisko 3-krotnie większą prędkość przepływu w kanałach.

W rzeczywistości różnice te będą jeszcze większe, gdyż powierzchnię układu małych kolektorów można powiększać jedynie przez wpięcie równolegle kolejnych kolektorów, co skutkuje dalszym spadkiem prędkości przepływu w kanałach, podczas gdy łączenie szeregowe kolektorów z kanałami poziomymi nie zmienia prędkości w kanałach (dolna część rysunku).

Rys. Z. Pluta, Rys. 1. Różnice w sposobach łączenia kolektorów „małych” i wielkogabarytowych
Rys. 1. Różnice w sposobach łączenia kolektorów „małych” i wielkogabarytowych

W dalszych analizach przy obliczaniu powierzchni całego pola kolektorów przyjęto, że pojedynczy kolektor ma powierzchnię absorbującą 1,78 m2. Układ rurociągów i sposób łączenia kolektorów dobrano odpowiednio dla uzyskania właściwych natężeń przepływu i minimalizowania oporów przepływu czynnika roboczego.
   20.06.2008

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Przedłuż certyfikat HVAC bez wychodzenia z firmy »

szkolenia hvac

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
10/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Ogrzewanie obiektów przemysłowych
  • - Wentylacja domów jednorodzinnych
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl