Systemy solarne – dobór i montaż instalacji

Systemy solarne – dobór i montaż instalacji

Miedź jest wykorzystywana w instalacjach solarnych. Robi się z niej absorbery, czyli najważniejsze elementy solarów. Poniżej podpowiadamy, co zrobić, by właściwie zaprojektować, zwymiarować i zainstalować taką instalację.

Solary to urządzenia, które absorbują energię słoneczną i przetwarzają ją na energię cieplną używaną do ogrzewania wody i wspomagania centralnego ogrzewania. Sercem kolektorów słonecznych są absorbery z blachy miedzianej pokrytej materiałem absorbującym promienie słoneczne. Jeśli są dobrze dobrane, pozwalają zaoszczędzić nawet do 33% energii potrzebnej do ogrzewania.
Instalacje solarne zakłada się najczęściej na kilkadziesiąt lat, dlatego powinny być trwałe i stabilne, a poza tym odporne na warunki środowiska, wysoką i niską temperaturę, powinny być także wydajne w przetwarzaniu energii. Dobrze, by dały się łatwo zamontować.

kolektory na dachu

Projekt systemu

Projekt jest bardzo ważny, ponieważ zawiera wszystkie podstawowe informacje. W tym m.in.
o wielkości i rodzaju poszczególnych elementów instalacji, takich jak  zasobnik, pompa, naczynie wzbiorcze, wymiennik ciepła, izolacja. Zawiera schematy i parametry  techniczne oraz informacje
o lokalizacji kolektorów, ich rodzaju, konstrukcji czy pojemności.

Aby dobrze wykonać projekt systemu solarnego, trzeba najpierw znać odpowiedzi na poniższe pytania.

  1. Jakie jest zużycie ciepłej wody użytkowej w budynku?
    Ten czynnik, obok promieniowania słonecznego, ma największy wpływ na sprawność instalacji, a przy tym w wielu przypadkach jest najmniej znany. Ponieważ istnieją duże różnice zużycia, zarówno w gospodarstwach domowych, hotelach, szpitalach czy w przemyśle, zaleca się, aby zawsze, gdy jest możliwe wykonać pomiary.
  2. Jakie jest promieniowanie słoneczne w danym miejscu?
    W pogodne dni poziom natężenia promieniowania jest bardzo wysoki i może osiągać 800 do 1000 W/m², podczas gdy przy całkowitym zachmurzeniu wynosi zaledwie 200 W/m² lub mniej. Pory roku mają wpływ na poziom natężenia promieniowania. Natężenie promieniowania słonecznego jest to moc promieniowania słonecznego na jednostkę powierzchni wyrażona
    w W/m². Irradiancja słoneczna jest to energia promieniowania słonecznego w danym okresie wyrażona w J/m² lub w kWh/m².W pogodne letnie dni poziom irradiancji w Wielkiej Brytanii może wynosić do 6 kWh/m². Wartość dostępnej energii słonecznej rożni się w zależności od położenia geograficznego oraz podlega zmianom w ciągu roku. Na równikowych obszarach pustynnych zanotowano roczne poziomy napromieniowania słonecznego do 2200 kWh/m²
    w ciągu roku. Jest to prawie dwukrotna wartość średniej rocznej dla Europy Środkowej.
  3. Co zawierają dane meteorologiczne dotyczące danego terenu?
    Do zwymiarowania instalacji solarnej niezbędne są dane o całkowitym napromieniowaniu słonecznym, które decydują o właściwym usytuowaniu kolektorów, jak również dane
    o temperaturze otoczenia. Najczęściej  wykorzystuje się do tego dane dotyczące dziennego napromieniowania (średnich lub zmierzonych) dla każdego miesiąca. Zależnie od przyjętej metody obliczeń może być potrzebne użycie mniej zagregowanych danych (dziennych, godzinowych). Dane dotyczące napromieniowania można zwykle uzyskać w postaci tabel i/lub baz danych. Są one oparte na pomiarach przeprowadzanych przez specjalistyczne ośrodki (np. uniwersytety) oraz przy użyciu programów symulacyjnych (np. TSOL). Dane
    o temperaturze można także znaleźć w poradnikach dla profesjonalnych instalatorów.
  4. Jakie jest nachylenie i usytuowanie kolektora?
    Najlepiej jest instalować kolektory na dachu budynku, względem stron świata, pod kątem od 10 do 90 st. Dla instalacji, w których zużycie energii ma charakter sezonowy poleca się stosowanie kąta nachylenia odpowiadającego danym warunkom. Przykładowo, w obiektach wykorzystywanych w lecie (hotelach sezonowych)  kolektory muszą być mniej nachylone niż
    w obiektach wykorzystywanych zimą
  5. Jakie są wnioski po przeprowadzeniu wizji lokalnej?
    Należy przeprowadzić wizję lokalną miejsca montażu instalacji oraz sporządzić szkic rozmieszczenia instalacji i/lub jej podzespołów. Należy pamiętać o zabraniu ze sobą kompasu w celu prawidłowego określenia położenia kolektorów. W takim przypadku, przydatne jest wyznaczenie kierunku południowego z kilku miejsc, gdyż może się zdarzyć, że żeliwne rury kanalizacyjne lub inne masywne elementy stalowe znajdujące się  w pobliżu będą  oddziaływać na pole magnetyczne. Ponadto warto narysować odręczny szkic budynku, na którym będzie umieszczona instalacja.

kolektory słoneczne

Wymiarowanie instalacji solarnych

W celu uproszczenia tego zadania można zastosować następującą procedurę: najpierw określić, za pomocą wykresu, zapotrzebowanie na ciepłą wodę dla określonego dnia każdego miesiąca w roku. Dla danej wielkości zapotrzebowania należy wyznaczyć objętość zbiornika akumulacyjnego, tak, aby pokrywał 1 do 1,5 dziennego zapotrzebowania. Przyjmując stosunek objętości do powierzchni kolektora (np. 50-75l/m²) otrzymujemy w przybliżeniu powierzchnię kolektorów. Ten sam wykres ukazuje napromieniowanie słoneczne dla każdego miesiąca (MJ/m² lub kWh/m² na dzień) dla powierzchni nachylonej (np. pod kątem 45 st.), na której będą zainstalowane kolektory. Przy tych wartościach napromieniowania i danej powierzchni kolektora można wyliczyć energię dostarczaną przez baterię kolektorów.
Przyjmując ustalone kryteria (maksymalnie 90% dostępność promieniowania słonecznego przez 3 miesiące i minimum 50% przez resztę roku), należy sprawdzić, czy wymagania są spełnione. Jeżeli nie, należy wprowadzić poprawki. Do wymiarowania instalacji można przyjąć dowolną z komercyjnie dostępnych metod obliczeniowych.
Przy wymiarowaniu systemu solarnego nie należy przyjmować 100% dostępności energii słonecznej w ciągu całego roku. Należy także mieć na uwadze, że budynki nie są zawsze w pełni (w 100%) wykorzystane przez użytkowników. Zaleca się, aby duże instalacje solarne wymiarować na podstawie pomiarów wykonywanych w lecie, kiedy zużycie c.u.w. znacznie spada. Wymiarowanie instalacji solarnych obejmuje wymiarowanie wszystkich poszczególnych elementów instalacji: kolektorów, zbiornika akumulacyjnego, pomp, wymienników ciepła, naczyń wzbiorczych i jest obliczane z uwzględnieniem powstałych strat ciśnienia.

Montaż instalacji

Musi być wykonany prawidłowo, bo ma to decydujące znaczenie w czasie późniejszej eksploatacji urządzenia. Ważne, by przebiegał zgodnie z przepisami prawa budowlanego i wymaganiami norm.
Trzeba także pamiętać o konieczności przestrzeganie obowiązujących środków bezpieczeństwa (najczęściej kolektory umieszcza się na dachach). Ważne, by po zainstalowaniu urządzenia mieć do niego swobodny dostęp. Wcześniej czy później czeka nas konserwacja lub sprawdzenie systemu.
Montując instalację ogrzewania solarnego, należy:

  • prawidłowo usytuować wszystkich elementy, w szczególności czujniki, zawory spustowe i inne;
  • dobrze połączyć wymienniki ciepła;
  • uwzględnić wysoką temperaturę, stagnację, parowanie itp.;
  • zwrócić uwagę na wielkość naczynia wzbiorczego – nie może być ono za małe;
  • nie uszkadzać pokryć dachowych (np. papy) i systemów odwodnienia dachu.

Gdzie umieścić kolektor?

W celu właściwego usytuowania instalacji solarnej konieczna jest znajomość terminologii dotyczącej najważniejszych kątów opisujących położenie słońca i pozycjonowanie kolektorów. Słońce zawsze porusza się względem kolektora, jego położenie określają azymut i wysokość. Ogólnie, w celu uzyskania optymalnego napromieniowania, kolektor powinien być zwrócony na południe i nachylony pod kątem równym szerokości geograficznej miejsca zainstalowania. Jednakże, gdy energia promieniowania słonecznego jest rozpraszana przez chmury, zmniejszenie kąta nachylania nie powoduje znaczących strat. Gdy promieniowanie słoneczne przechodzi przez atmosferę jego kierunek i natężenie ulegają zmianom w wyniku oddziaływania ze składnikami atmosfery. Istnieją dwa zasadnicze typy tych oddziaływań: pochłanianie (absorpcja) i rozpraszanie (dyfuzja).

Oceń artykuł
4,25 / 4 głosów
Co sądzisz na ten temat
Zaloguj się i skomentuj pierwszy

Autor: Aleksandra Kuśmierczyk

Źródło: miec-miedz.pl

Polecamy Ci również

Zobacz także