Do wzięcia Rynek Instalacyjny 7-8/2015

POBIERZ BEZPŁATNIE - po prostu ZALOGUJ SIĘ na swoim koncie

Dobór komponentów instalacji solarnej
Niezbędnik instalatora słonecznych systemów grzewczych cz. 10

Jerzy Chodura  |  Rynek Instalacyjny 12/2014  |  19.01.2015
Dobór komponentów instalacji solarnej
Dobór komponentów instalacji solarnej
Fot. freeimages.com

Projektowanie instalacji solarnej nie kończy się na kolektorach – nie mniej istotny jest dobór średnic przewodów oraz odpowiedniego osprzętu. Straty ciepła i spadki ciśnienia wpływają na zmniejszenie wydajności całej instalacji, zatem bez ich uwzględnienia w obliczeniach system nie zapewni wymaganej mocy cieplnej. Równie ważne są elementy wpływające na bezpieczeństwo instalacji, takie jak zawór bezpieczeństwa czy naczynie wzbiorcze.

Po przeprowadzeniu obliczeń wymaganej liczby kolektorów słonecznych oraz pojemności zasobników należy zadbać o prawidłowy dobór wszystkich komponentów, gdyż mogą one znacząco wpłynąć na wydajność instalacji solarnej. Instalacja ta ma długą żywotność, przekraczającą często 20 lat, ale także okres zwrotu nakładów inwestycyjnych jest długi, dlatego należy zapewnić jej efektywną pracę w całym okresie eksploatacji.

Dobór materiału przewodów oraz pompy

W większości instalacji solarnych materiałem stosowanym na przewody jest miedź. Wynika to z jej bardzo dobrych parametrów cieplnych. Alternatywnym rozwiązaniem są giętkie rury ze stali nierdzewnej lub stali szarej. Nie stosuje się rur z tworzyw sztucznych w obwodzie kolektorów z uwagi na obciążenia termiczne oraz promieniowanie ultrafioletowe. Nie należy też stosować stalowych rur ocynkowanych ze względu na reakcję warstwy cynku na wysokie temperatury medium.

Na rynek wchodzą kolektory z absorberem wykonanym w całości (blacha oraz rurki przepływowe) z aluminium. Wymaga to zastosowania w takich instalacjach cieczy roboczych, które zapewnią ochronę przed degradacją, przyspieszonym starzeniem i reakcjami chemicznymi.

Europejskie przepisy dotyczące przewodów łączących instalacje solarne z naczyniami wzbiorczymi zalecają zastosowanie rur o określonej średnicy nominalnej, co najmniej DN 15.

W instalacjach solarnych przewody mogą pracować w odmiennych warunkach od typowych dla instalacji grzewczych:

  • przepływy określone są w oparciu o zalecenia producentów kolektorów słonecznych (low-flow, high-flow, matched-flow), a wpływ na opory przepływu mają zmieniające się temperatury w obwodzie solarnym, i tym samym zmieniająca się lepkość cieczy solarnej,
  • medium roboczym nie jest woda, ale mieszanina glikolu i wody,
  • medium robocze krąży w obwodzie zamkniętym.

W związku z powyższym przewodów nie należy dobierać „na wyczucie”. Zbyt duże średnice powodują wzrost kosztów inwestycyjnych i zwiększają straty ciepła od większych powierzchni. Z kolei zbyt małe przekroje rur powodują większy pobór mocy przez pompę, co pogarsza bilans energetyczny instalacji solarnej.

 

Do określenia oporów przepływu w przewodach instalacji solarnej niezbędna jest znajomość przepływu ustalonego przez producenta dla uzyskania największej wydajności kolektorów słonecznych. Trzeba przy tym zaznaczyć, że mały przepływ prowadzi do znacznego przyrostu temperatury przez pole kolektorów słonecznych, z kolei za duży do szybszego wychładzania kolektorów słonecznych i do częstszego przełączania pompy solarnej.

 

Całkowite opory przepływu w obwodzie solarnym są sumą oporów indywidualnych występujących na wszystkich komponentach instalacji. Są to opory przepływu na kolektorach słonecznych, przewodach, wymienniku ciepła oraz na armaturze (np. zawory, filtry itd.).

Opory przepływu przez pole kolektorów

Opory przepływu przez pole kolektorów słonecznych wynikają ze sposobu ich połączenia. W połączonych szeregowo opory całkowite DP stanowią sumę oporów wszystkich kolektorów (rys. 1). Inaczej kształtują się opory, gdy kolektory są połączone równolegle (rys. 2). Jest to wynikiem innego rozkładu przepływów w obu przypadkach. W połączeniu szeregowym kolektorów przepływ jest identyczny jak w przewodzie doprowadzającym do nich medium robocze. Natomiast w połączeniu równoległym przepływ rozkłada się na poszczególne kolektory słoneczne.

Do wyznaczenia oporów całkowitych należy skorzystać z charakterystyki dostarczonej przez producenta kolektorów (rys. 3). Wychodząc z wartości założonego przepływu (np. 300 kg/h jak na rys.) można określić stratę ciśnienia w kolektorze.

Opory przepływu w wymienniku ciepła

W standardowej instalacji solarnej wymiennik ciepła (wężownica) umieszczony jest w zasobniku solarnym (wymiennik wewnętrzny). Dla określenia oporów przepływu w wężownicy należy skorzystać z charakterystyki podanej przez producenta zasobnika.

W przypadku gdy przekazanie energii cieplnej pozyskanej przez kolektory słoneczne w postaci gorącego medium grzewczego wodzie użytkowej następuje za pośrednictwem zewnętrznego płytowego lub płaszczowego wymiennika ciepła, uwzględnić należy również charakterystyki producentów. Efektywność wymiany ciepła zależy od powierzchni wymiany, różnicy temperatury oraz prędkości przepływu.

Ponieważ dwa ostatnie parametry są w instalacji solarnej ściśle określone, wyznacza się jedynie wymaganą powierzchnię wymiany ciepła. Przyjmuje się zwykle wartości standardowe – od 0,20 do 0,35 m2 powierzchni wymiany na 1 m2 powierzchni kolektorów słonecznych. W większych instalacjach solarnych przy doborze wymienników uwzględnia się moc maksymalną kolektorów słonecznych.

Opory przepływu w przewodach

Przewody instalacji solarnej oraz wszelkie połączenia muszą być odporne na:

  • niskie temperatury zimą (trzeba uwzględnić najniższe temperatury) oraz wysokie w lecie – co najmniej 200°C lub wyższe (w przypadku stagnacji),
  • ciśnienia sięgające wartości maksymalnego ciśnienia roboczego,
  • działanie cieczy solarnej.

Całkowite opory przepływu w przewodach rurowych wynikają ze średnic oraz długości przewodów, a także z wielkości przepływu oraz zawartości glikolu w cieczy solarnej. Im większa zawartość glikolu, tym większe są straty ciśnienia. Dla zapewnienia optymalnych parametrów energetycznych instalacji strata ciśnienia w przewodach nie powinna przekraczać 1,5 mbar na 1 mb. przewodu.

Prędkość przepływu powinna się mieścić w przedziale od 0,3 do 0,8 (maks. 1,0) m/s. W przypadku standardowych instalacji solarnych, w których odległość pomiędzy kolektorami słonecznymi a zasobnikiem nie przekracza 20 m, dobiera się zwykle prędkość przepływu na poziomie 0,5 m/s. Właściwa prędkość zapewnia przemieszczanie się pęcherzyków powietrza, ale zbyt duża może powodować hałas i ścieranie powierzchni wewnętrznej przewodów. Dla zapewnienia równomiernego przepływu w przewodach stosuje się stopniowanie średnic rur.

Opory przepływu w przewodach określa się z nomogramów (rys. 4), które podają wartości oporów jednostkowych dla określonych zawartości glikolu w cieczy roboczej.

Niektórzy producenci kolektorów słonecznych podają dla swoich produktów zalecane wielkości średnic przewodów w zależności od liczby kolektorów słonecznych oraz długości instalacji.

Czytaj dalej: Opory przepływu w elementach armatury >>

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 

Jak zaoszczędzić nawet do 40% przestrzeni pod zlewozmywakiem »


 

 


Na czym polega rewolucja na rynku HAVAC?  
Potrzebujesz szybkiego dostępu do narzędzi? Załóż konto i ciesz się profitami »


 



Jak uzyskać dobry pomiar termograficzny »


Świat podczerwieni to znacznie więcej niż jedynie budowa (...) »


Wszystko o działaniu kurtyny powietrznej w jednym artykule! Przeczytaj »

Oszczędzaj do 40% energii stosując nowoczesne pompy ciepła woda - powietrze »

Ulepsz pomiar spalin! Przeczytaj »

 


 

Neutralizuj zanieczyszczenia w najbliższym otoczeniu! Ciesz się zdrowiem »

Alergie i choroby układu oddechowego stają się poważnym problemem w Europie. Raport WHO (...) czytaj dalej »

 


 

Jak za pomocą klimatyzacji usunąć nadmiar bakterii i wirusów z powietrza »  
Szukasz pracy? 
Najważniejszymi właściwościami nowoczesnych klimatyzatorów jest zdolność chłodzenia, grzania, a także uzdatniania powietrza »
Jesteś hydraulikiem, elektrykiem, monterem wentylacji, klimatyzacji, instalacji gazów medycznych, rurociągów lub spawaczem? Złóż CV »

 


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.

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 »
Zapisz się na bezpłatny newsletter!
Najnowsze informacje na Twoją skrzynkę:

Bez wysiłku, prosto na Twoją skrzynkę:
- nowości techniczne i wydarzenia branżowe
- praktyczne porady ekspertów.
Najlepsza profesja w branży HVAC

Przeglądy produktów

12/2016

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 12/2016
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowa klasyfikacja filtrów powietrza
  • - Przeciwpożarowe systemy różnicowania ciśnienia
Zobacz szczegóły
FLIR Systems FLIR Systems
FLIR (Forward Looking InfraRed) jest światowym liderem w projektowaniu, produkcji i sprzedaży wysokiej klasy urządzeń do pracy w...
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