Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej

1. Podstawowe reguły doboru wielkości
instalacji solarnej
Akademia Miedzi
12.2009

2. Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej
Dobór wielkości instalacji solarnej do potrzeb cieplnych
• Kluczową kwestią w doborze
wielkości instalacji solarnej, a przede
wszystkim powierzchni kolektorów
słonecznych i pojemności
podgrzewaczy/zasobników wody
użytkowej lub grzewczej jest
prawidłowe jak najdokładniejsze
określenie zapotrzebowania ciepła
oraz prognoza spodziewanych
uzysków ciepła dobieranej instalacji
solarnej.
2 | Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej | 12.2009

3. Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej
Dobór wielkości instalacji solarnej do potrzeb cieplnych
• Dzięki optymalnemu doborowi instalacji solarnej uzyskuje się:
• wysoką sprawność pracy instalacji solarnej – wysoki jednostkowy uzysk
ciepła (kWh/m2 x rok),
• ograniczenie możliwości przegrzewania instalacji solarnej – brak lub
sporadyczne sytuacje braku odbioru ciepła i występowania tzw. stanów
stagnacji (odparowywania czynnika grzewczego
w kolektorach słonecznych).
3 | Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej | 12.2009

4. Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej
Dobór powierzchni kolektorów dla potrzeb c.w.u.
• Poglądowy przykład doboru wielkości instalacji solarnej dla podgrzewania
ciepłej wody użytkowej (c.w.u.), ilość ciepła 8 kWh/dzień, odpowiada
zapotrzebowaniu na c.w.u. = 200 litrów/dzień przy podgrzewie od 10 do 45°C.
kWh/d
• Widoczne jest przekraczanie potrzeb ciepła w okresie letnim, przy
zastosowaniu powierzchni kolektorów słonecznych 4m2 lub więcej.
4 | Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej | 12.2009

5. Zapotrzebowanie ciepła
na ogrzewanie c.o. dla
domu z lat 80-tych
Zapotrzebowanie ciepła
na ogrzewanie c.o. dla
domu nowego (nisko-energetycznego)
Zapotrzebowanie ciepła
na podgrzew c.w.u.
5 | Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej | 12.2009
Zapotrzebowanie ciepła (%)
Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej
Poglądowy dobór instalacji solarnej dla c.o. i c.w.u.
15 m2
5 m2

6. Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej
Poglądowy dobór instalacji solarnej dla c.o. i c.w.u.
Zapotrzebowanie ciepła (%)
• Przykład dla domu z lat 80-tych, instalacja solarna o powierzchni 15 m2, dla
podgrzewu c.w.u. i ogrzewania c.o.
Braki ciepła
15 m2
6 | Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej | 12.2009
Nadmiar ciepła
Ciepło wykorzystane

7. • Dla przykładowego domu z lat
80-tych, z instalacją solarną 15 m2,
dla podgrzewu c.w.u. i ogrzewania
c.o., widoczne są, pomimo dużej
powierzchni kolektorów, braki ciepła
w okresie grzewczym.
• W okresie letnim, jeżeli nie
przewiduje się odbioru ciepła
(np. przez basen), występować będą
niepożądane nadmiary ciepła,
powodujące przegrzewanie się
instalacji solarnej.
7 | Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej | 12.2009
Zapotrzebowanie ciepła (%)
Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej
Poglądowy dobór instalacji solarnej dla c.o. i c.w.u.

8. Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej
Stan stagnacji w instalacji solarnej
Max. temperatura dzienna
w kolektorach słonecznych (oC)
• Brak odbioru ciepła z kolektorów słonecznych powoduje występowanie
w nich stanów stagnacji – wzrostu temperatury znacznie powyżej 120°C:
do ok. 160°C dla kolektorów płaskich i ponad 200°C dla – próżniowych.
8 | Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej | 12.2009

9. Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej
Stan stagnacji w instalacji solarnej
• Brak odbioru ciepła z kolektorów słonecznych powoduje występowanie
w nich stanów stagnacji – wzrostu temperatury znacznie powyżej 120°C:
do ok. 160÷180°C dla kolektorów płaskich i ponad 200°C dla – próżniowych.
Para czynnika grzewczego (glikolu)
wypełnia przewody instalacji solarnej
Para czynnika grzewczego
(glikolu) wypychana
z kolektora słonecznego
Wrzenie czynnika
grzewczego (glikolu)
9 | Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej | 12.2009

10. Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej
Dobór powierzchni kolektorów
• Najczęstszym zastosowaniem kolektorów słonecznych, jest podgrzewanie
ciepłej wody użytkowej, wymagana powierzchni kolektorów określana jest
w odniesieniu do ilości osób lub zużycia c.w.u.
• W zależności od producenta, wymagane powierzchnie kolektorów
słonecznych wynoszą zazwyczaj ok. 2,5 m2 (płaskie) lub 1,5 m2 (próżniowe) na
każde 100 litrów c.w.u. potrzebne w budynku 1-rodzinnym.
Powierzchnia
kolektorów (m2)
Kolektory płaskie
Kolektory próżniowe
Zapotrzebowanie c.w.u. (dm3/dzień)
10 | Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej | 12.2009
Wykres dla pokrycia potrzeb
ciepła przez instalację solarną
= 60% rocznie w budynku
1-rodzinnym

11. Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej
Dobór powierzchni kolektorów
• Przykładowo dla 300 litrów dziennie c.w.u. o temperaturze 45°C, dla
zapewnienie pokrycia potrzeb ciepła 60% rocznie, wymagana powierzchnia
kolektorów płaskich = 7 m2, a próżniowych = 4,5 m2.
7
4,5
m2
m2
kolektorów płaskich
kolektorów próżniowych
Kolektory płaskie
Kolektory próżniowe
Zapotrzebowanie c.w.u. (dm3/dzień)
11 | Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej | 12.2009

12. Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej
Dobór powierzchni kolektorów – podgrzew c.w.u.
• Wskaźniki projektowe określają często dobór kolektorów słonecznych
w zależności od liczby mieszkańców. Przykładowo wskaźniki dla instalacji
solarnych pracujących dla podgrzewania c.w.u. mogą wynosić w zależności
od wielkości instalacji:
m2/os
60% rocznie
40
50% rocznie
Rodzaj obiektu
płaskie
próżniowe
płaskie
próżniowe
jednorodzinny
1,2 ÷ 1,5
0,8 ÷ 1,0
1,0 ÷ 1,2
0,6 ÷ 0,8
wielorodzinny
0,8 ÷ 1,1
0,6 ÷ 0,8
0,6 ÷ 0,8
0,6 ÷ 0,8
12 | Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej | 12.2009

13. Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej
Dobór powierzchni kolektorów – woda basenowa
• Orientacyjne wskaźniki doboru powierzchni kolektorów słonecznych,
uzależnia się od powierzchni lustra wody basenowej, na którą przypada
największy udział strat ciepła (parowanie wody) – m2 kolektora słonecznego
na m2 powierzchni lustra wody w basenie.
m2/m2
IV-IX (6 m-cy)
VI-VII (2 m-ce)
Basen kryty
płaskie
próżniowe
płaskie
próżniowe
z roletą
0,40
0,30
0,25
0,25
bez rolety
0,50
0,40
0,30
0,30
Basen otwarty
płaskie
próżniowe
płaskie
próżniowe
z roletą
0,70
0,50
0,40
0,40
bez rolety
0,90
0,70
0,50
0,50
13 | Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej | 12.2009

14. Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej
Dobór powierzchni kolektorów – ogrzewanie c.o.
• Orientacyjne wskaźniki doboru powierzchni kolektorów, uzależnia się od
powierzchni budynku 1-rodzinnego, dla którego przewiduje się wspomaganie
ogrzewania. Przykładowo dla budynku o powierzchni ogrzewanej 150 m2,
powierzchnia kolektorów próżniowych powinna wynieść 150 x 0,07 = 10,5 m2.
• Dobór instalacji solarnej dla celów ogrzewania budynku, wymaga staranności
– zalecany jest dobór z wykorzystaniem programów komputerowych
prognozujących pracę instalacji solarnej, aby w okresie letnim unikać
zbędnych przegrzewów (stanów stagnacji).
m2/m2
IV-IX (6 m-cy)
płaskie
próżniowe
0,10
Dom 1-rodzinny
0,07
14 | Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej | 12.2009

15. Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej
Programy komputerowe dla doboru instalacji solarnych
• Na rynku dostępnych jest kilka programów komputerowych przeznaczonych
dla doboru instalacji solarnych. Ich użycie jest zalecane, przede wszystkim
dla dużych instalacji, a także dla instalacji pracujących na potrzeby
centralnego ogrzewania lub wody basenowej
• Działanie większości programów komputerowych opiera się na dokonywaniu
rocznego bilansu cieplnego po stronie odbioru ciepła i prognozie
spodziewanych uzysków ciepła instalacji solarnej, dla zakładanego
typu kolektora słoneczna, powierzchni łącznej, warunków zabudowy, itd.
• Dzięki programom komputerowym, możliwa jest optymalizacja doboru
instalacji solarnej na podstawie wielu wariantów jej doboru i porównywaniu
wyników doboru. Możliwy jest więc dobór instalacji solarnej o wysokiej
efektywności (uzysku ciepła kWh/m2 x rok), a nie tylko o wysokim pokryciu
potrzeb ciepła (%/rok).
15 | Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej | 12.2009

16. Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej
Programy komputerowe dla doboru instalacji solarnych
• Regułą, jaką należy uwzględniać przy doborze instalacji solarnych jest fakt, że
im wyższy będzie jej uzysk ciepła (kWh/m2 x rok), tym niższe będzie przez nią
pokrycie potrzeb ciepła (%/rok).
• Najefektywniej pracują duże instalacje (niedowymiarowane), np. w budynku
wielorodzinnym dla podgrzewania c.w.u., a także instalacje solarne dla wody
basenowej. W obydwu przypadkach w obiegu czynnika grzewczego (glikolu)
panują niskie temperatury robocze, co powoduje niskie straty ciepła do
otoczenia, a więc pozwala uzyskiwać wysoką sprawność pracy.
• Im wyższe będą temperatury robocze instalacji solarnej, tym niższa będzie
sprawność jej pracy. Programy komputerowe pozwalają poprzez
porównywanie wariantów doboru instalacji solarnej, na optymalny jej dobór.
Nie jest to możliwe z użyciem jedynie doboru według wskaźników, czy
nomogramów.
16 | Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej | 12.2009

17. Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej
Programy komputerowe dla doboru instalacji solarnych
• Znane na rynku programy komputerowe służące do profesjonalnego doboru
instalacji solarnej, to m.in..
Programy TSOL występujące w kilku wariantach,
bezpłatnym i płatnych wersjach przeznaczonych
dla projektantów, audytorów, itp..
www.valentin.de
Programy GETSOLAR występujące w wersji
płatnej standardowej oraz profesjonalnej
www.getsolar.info
17 | Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej | 12.2009

18. Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej
Podstawowe elementy instalacji
18 | Podstawowe reguły doboru wielkości instalacji solarnej | 12.2009

19. Akademia Miedzi
Polskie Centrum Promocji Miedzi
ul. św. Mikołaja 8-11
50-125 Wrocław
Tel.:
+48 (71) 78 12 502
E-mail: pcpm@copperalliance.pl
www.copperalliance.pl
1
9
| Presentation title and date