Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Termiczne instalacje solarne - Kurs dla instalatorów -

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Termiczne instalacje solarne - Kurs dla instalatorów -"— Zapis prezentacji:

1 Termiczne instalacje solarne - Kurs dla instalatorów -
Europejski Instytut Miedzi, Solarpraxis AG, Berlin 2009 1

2 Plan kursu: 1. Wprowadzenie i motywacja. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje. 4. Podzespoły. 5. Systemy. 6. Projektowanie. 7. Montaż i instalacja. 8. Rozruch. 9. Ogólne zasady konserwacji. 10. Uwagi końcowe. Wprowadzenie 2

3 1. Wprowadzenie i motywacja. 2
1. Wprowadzenie i motywacja. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje. 4. Podzespoły. 5. Systemy. 6. Projektowanie. 7. Montaż i instalacja. 8. Rozruch. 9. Ogólne zasady konserwacji. 10. Uwagi końcowe. Wprowadzenie i motywacja 1-1 3

4 1. Wprowadzenie i motywacja:
- Gospodarka oparta na paliwach kopalnych a globalne ocieplenie. - Potencjał odnawialnych źródeł energii. - Potrzeba energii słonecznej. - Zagadnienia rynkowe. - Korzyści i szanse dla instalatorów. - Bariery do pokonania. - Potrzebne kwalifikacje. 1. Wprowadzenie i motywacja 1-2 4

5 Gospodarka oparta na paliwach kopalnych
Zasoby paliw kopalnych ulegają stopniowemu wyczerpaniu, tymczasem zapotrzebowanie na energię stale rośnie. Wzrastają koszty ekonomiczne i środowiskowe paliw kopalnych. Możliwość zapobiegania i minimalizacji zanieczyszczeń, wydatków, konfliktów politycznych wynikających ze stosowania paliw kopalnych oraz potencjalnych zagrożeń, które niesie energia jądrowa. Gospodarka energetyczna oparta na wyczerpujących się paliwach kopalnych prowadzi do biedy, zanieczyszczenia środowiska i konfliktów zbrojnych na światową skalę. © trancedrumer - Fotolia.com © Tom Bayer - Fotolia.com 1. Wprowadzenie i motywacja 1-3 5

6 Globalne ocieplenie © Martina Topf - Fotolia.com Emisje ze spalania paliw kopalnych zanieczyszczają środowisko i prowadzą do zmian klimatycznych, np.: - Częstsze występowanie skrajnych warunków pogodowych: wzrosty i spadki temperatury, susze lub powodzie. - Powodzie, susze i burze. Naukowcy jeszcze nigdy nie byli do tego stopnia zgodni: winę za zmiany klimatyczne ponosi człowiek. Istnieje ścisła współzależność między wzrostem temperatury a stężeniem CO2, gazu emitowanego wskutek działalności człowieka. Inne przyczyny zmiany klimatu schodzą na dalszy plan: należy szybko przystąpić do działania. Działania, które z roku na rok wymagać będzie coraz większych nakładów finansowych. Niemniej jednak koszty przestawienia gospodarki na energię słoneczną są niczym w porównaniu z ceną, jaką ponieść mogą przyszłe pokolenia w związku z katastrofą klimatyczną. Należy działać szybko. Nawet jeżeli już niebawem uda nam się radykalnie ograniczyć emisję CO2, pozytywne skutki odczujemy nie wcześniej niż za 20 do 30 lat. © puck - Fotolia.com 1. Wprowadzenie i motywacja 1-4 6

7 Potencjał odnawialnych źródeł energii
Energia słoneczna Źródła geotermalne Biomasa Roczne globalne zapotrzebowanie na energię Energia z elektrowni wodnych i pływowych Energia wiatrowa Dostępnych jest coraz więcej rozwiązań pozwalających na korzystanie z odnawialnych źródeł energii. Ze względu na swój olbrzymi potencjał mogą one zapewnić bezpieczeństwo energetyczne. Źródłem energii o największym potencjale jest Słońce: wypromieniowuje ono tysiące razy więcej energii niż nam potrzeba. Nie ma mowy o niedoborze energii. Wystarczy skorzystać z odpowiedniego źródła. Co więcej, Słońce będzie świecić przez następnych kilka milionów lat, podczas gdy zasoby paliw kopalnych wystarczą jeszcze dla 2–3 pokoleń. Odnawialne źródła energii zapewniają bezpieczeństwo energetyczne. Energia ze źródeł odnawialnych jest tańsza. Odnawialne źródła energii stanowią najlepszą pod względem etycznym alternatywę. 1. Wprowadzenie i motywacja 1-5

8 Zapotrzebowanie na energię słoneczną
- Słońce jest źródłem energii odnawialnej o największym potencjale. - W przeciwieństwie do innych źródeł energii odnawialnej jest dostępne wszędzie i przez cały czas. - Na świecie dostępne są tysiące metrów kwadratowych dachów, na których można zainstalować kolektory słoneczne. Jak dotychczas nie wykorzystano nawet 1% tej powierzchni. Dlaczego termiczne instalacje solarne? - Jest to zaawansowana i solidna technologia o niskich wymaganiach konserwacyjnych. Co więcej, jest dostępna od ręki. - Ilość wyprodukowanej energii pokrywa zapotrzebowanie. Intensywne promieniowanie słoneczne pozwala całkowicie zaspokoić zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową w lecie. - Przechowywanie ciepła pochodzącego z kolektora jest łatwe i nie wymaga wiele więcej ponad zbiornik wody pitnej, obecny w niemal każdym domu. Termiczna instalacja słoneczna to najszybszy, najprostszy i dostępny dla wszystkich sposób walki z globalnym ociepleniem i kryzysem energetycznym. Dużo mówi się o ogniwach fotowoltaicznych, tymczasem: Systemy termiczne są cztery razy bardziej wydajne, jeżeli chodzi o produkcję ciepła, niż ogniwa fotowoltaiczne w zakresie produkcji energii elektrycznej. Koszt energii powstającej w termicznych systemach solarnych jest o 50 do 70% niższy od energii uzyskanej ze źródeł fotogalwanicznych. Przechowywanie ciepła jest łatwe i tanie, wystarczy typowy zbiornik na ciepłą wodę i wymiennik ciepła. Nie potrzeba okablowania ani akumulatorów. Ciepło jest dostępne w każdej chwili, zwłaszcza jeżeli chodzi o ciepłą wodę użytkową. Źródło: Solarhart Źródło: Zensolar 1. Wprowadzenie i motywacja 1-6 8

9 (kolektory z osłonami szklanymi)
Zagadnienia rynkowe Podział europejskiego rynku energii termicznej pochodzenia słonecznego Rynek energii termicznej pochodzenia słonecznego w krajach UE i Szwajcarii (kolektory z osłonami szklanymi) Pozostałe DE 44 % ES 9 % IT 9 % FR 8 % AT 7 % GR 6 % PL 2 % BE 2 % PT 2 % CH 2 % UK 2 % CY 2 % Pozostałe 5 % CY UK CH DE kWth PT m2 BE PL GR AT FR IT ES Wykres. W 2008 roku rynek energii cieplnej pochodzenia słonecznego urósł o 60% do 3,3 GW ciepła (przy 4,75 mln m2 powierzchni kolektorów). Największy, ponad dwukrotny wzrost, odnotowały Niemcy, jednak również w innych krajach zapotrzebowanie na tego rodzaju energię dynamicznie rośnie. Wykres kołowy: Podział europejskiego rynku energii termicznej pochodzenia słonecznego W 2008 roku, dzięki 2,1 mln m2 nowo zainstalowanych kolektorów, udział Niemiec wzrósł do 44%. Hiszpania, Włochy i Francja wyprzedziły Grecję, która w 2007 znajdowała się na drugim miejscu. Wymienione sześć państw posiada łącznie 84% udziału w europejskim rynku energii cieplnej pochodzenia słonecznego. © 2009 ESTIF © 2009 ESTIF 1. Wprowadzenie i motywacja 1-7 9

10 Korzyści i szanse dla instalatorów
Od dawna eksploatowane rynki uległy nasyceniu, jak np. rynek kotłów. Z tego powodu tradycyjne obszary działania ulegają przeobrażeniom lub giną. Jednocześnie wzrasta nacisk ze strony konkurencji. Instalatorzy zmuszeni są do poszukiwania nowych rynków i produktów, aby osiągnąć konieczny obrót i dochody. Do takich produktów z pewnością należy zaliczyć termiczne instalacje słoneczne Zaletą są tu wyjątkowo sprzyjające warunki sprzedaży i możliwość stosowania wysokich marż. Aktualnie stosowana marża przy instalacji kotła stanowi zaledwie ułamek tego, co można zyskać przy instalacji systemu solarnego. Należy uświadomić sobie, że udział energii pochodzącej z indywidualnych systemów będzie stopniowo wzrastał. Do montażu paneli potrzeba będzie wykwalifikowanych instalatorów. Instalacje słoneczne są atrakcyjne dla instalatorów, ponieważ dają możliwość stosowania wysokiej marży. Branża charakteryzuje się niewielkim naciskiem ze strony konkurencji i umożliwia rozpoczęcie działalności w fazie wschodzącej. Energia słoneczna cieszy się największym zaufaniem spośród wszystkich źródeł energii. Większość klientów nie trzeba do niego przekonywać, ponieważ już są zdecydowani na instalację systemu. Wystarczy dać im to, czego chcą – produkt w czasie. 1. Wprowadzenie i motywacja 1-8 10

11 Bariery do pokonania. Rozwój rynku zależy od tego, jak szybko uda się:
Obniżyć koszty i zwiększyć stopę zwrotu. Przekonać media i opinię publiczną do technologii słonecznej i jej wydajności. Zwiększyć zaufanie do technologii. Wyeliminować agresywne praktyki sprzedaży stosowane przez firmy. Opracować efektywny program szkoleń. Napiętnować niską jakość pracy. Kwalifikacje mają zasadnicze znaczenie dla zrównoważonego rozwoju rynku energii. Wszyscy uczestnicy rynku powinni skrupulatnie wykonać swoje zadania: - Przemysł: opracowanie nowych produktów i atrakcyjnej kampanii marketingowej, - Sektor handlowy: budowa dobrej sieci dystrybucyjnej, - Politycy: dbałość o sprzyjającą atmosferę, edukacja publiczna i pomoc, - Organy legislacyjne: opracowanie koniecznych uregulowań prawnych, - Obywatele i inni inwestorzy: wybór energii słonecznej, - Instalatorzy: realizacja. W programie tym szczególna rola przypada instalatorom. W przyszłości ciepło i elektryczność powstawać będą bezpośrednio na dachach, a więc instalatorzy w pewnym sensie staną się dostawcami energii. Na szczeblu lokalnym to właśnie oni będą wykonawcami niezbędnej, międzynarodowej reorganizacji zaopatrzenia energetycznego. 1. Wprowadzenie i motywacja 1-9 11

12 1. Wprowadzenie i motywacja. 2
1. Wprowadzenie i motywacja. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje. 4. Podzespoły. 5. Systemy. 6. Projektowanie. 7. Montaż i instalacja. 8. Rozruch. 9. Ogólne zasady konserwacji. 10. Uwagi końcowe. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych 2-1 12

13 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych:
- Typologia nastawienia klienta do energii słonecznej / analiza popytu. - Doradztwo klienta = objaśnienie korzyści. - Zaspokojenie potrzeb klienta. - Wyjątkowe potrzeby klienta / jak reagować na obiekcje. - Podpisanie umowy. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych 2-2 13

14 Jak spełniać życzenia klienta.
Aby sprostać oczekiwaniom klienta, należy najpierw zrozumieć jego system wartości oraz oczekiwania co do energii słonecznej. Instalator powinien być jednocześnie detektywem i sprzedawcą. Musi odkryć co ma pierwszorzędne znaczenie dla klienta: oszczędność, poszanowanie dla środowiska, niezależne źródło energii, innowacje technologiczne, pomoc ze strony rządu, itd. Należy to ustalić. Każdy z nas kieruje się innym systemem wartości. W wielu przypadkach nie jest on sztywny, co sprawia, że trudno jednoznacznie stwierdzić co ma największe znaczenie. Często razem wymieniane są „rozrywka” i „poszanowanie dla środowiska” lub „oszczędność” i „pomoc ze strony rządu”, istnieje jednakże wiele innych możliwości. Dlaczego jest to takie istotne? Ponieważ nie można sprostać oczekiwaniom klienta nie znając jego systemu wartości. To on określa nastawienie do energii słonecznej. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych 2-3 14

15 Nastawienie klienta do energii słonecznej.
Różni klienci wymagają odmiennych technik sprzedaży i innych rodzajów instalacji: Ekonomista: zwraca uwagę na koszty i opłacalność. Oszczędny: stara się ograniczyć wydatki lub uzyskać pomoc ze strony rządu. Maniak nowinek technicznych: uwielbia skomplikowane urządzenia i możliwość samodzielnego sterowania nimi przez Internet. Ekomaniak: koniecznie poinformuj go o redukcji rocznej emisji CO2. Bogacz: bez trudu sprzedasz mu najdroższe urządzenia. Snob: kupi instalację tylko dlatego, że sąsiad już taką ma. ? Wskazówka: Ponieważ niektórzy klienci nie znają swoich prawdziwych potrzeb, musisz znaleźć sposób na zaprojektowanie systemu zgodnego z oczekiwaniami! Jako sprzedawca musisz zapomnieć o prywatnym nastawieniu do energii słonecznej, chyba że klient spyta Cię o zdanie. Możesz przedstawić swoją wizję, ale nie system wartości. Nie spiesz się z określeniem nastawienia klienta. Pochopne decyzje nie przynoszą pożądanych efektów. Musisz przede wszystkim przedstawić korzyści. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych 2-4 15

16 Przedstawianie zalet. Każdy klient wymaga innej strategii przedstawiania danych technicznych możliwości systemu: Przykłady:  Cecha Klient Zaleta Aluminiowy szkielet Maniak nowinek stosowany w technicznych samolotach i statkach... Ekomaniak ogranicza emisję CO2, wolno się starzeje; w 100% nadaje się do recyklingu Snob nie wspominać Jeżeli chcesz kogoś do czegoś przekonać, powinieneś mówić jego językiem. Aby odnieść sukces jako sprzedawca, musisz dużo ćwiczyć. Każdy dzień jest dobry na trening. Wskazówka: Nie istnieje uniwersalna strategia sprzedaży, ponieważ każdy klient jest inny. Musisz naświetlić te zalety produktu, które zajmują wysokie miejsce w systemie wartości klienta. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych 2-5 16

17 Jak radzić sobie z obiekcjami klienta.
Klient, który zgłasza obiekcje jest wart uwagi, ponieważ oznaczają one zainteresowanie. Musisz szybko odkryć powód i dać zręczną odpowiedź. „Czy nie sądzi pan, że... jest dość drogi?” „Nigdy nie kupiłbym...” „Czy to nie strata...” Istnieją przynajmniej dwa sposoby radzenia sobie z obiekcjami klienta: - znaleźć powód i udzielić wyczerpującej odpowiedzi, - brać je dosłownie i podawać kontrargumenty. W sytuacji gdy trudno ocenić nastawienie klienta do energii słonecznej, najgorsze co może Ci się przytrafić w roli sprzedawcy to klient który nie mówi i nie zadaje pytań. Klient, który zgłasza obiekcje jest wart uwagi, ponieważ oznaczają one zainteresowanie. Musisz szybko odkryć powód i dać zręczną odpowiedź. Przykład: Obiekcja: „Czy sądzi pan, że kupiłbym system bez funkcji odmrażania kolektora? Bez niej będzie on zupełnie bezużyteczny zimą!” Sposób 1: Potraktuj uwagę dosłownie: „Czy kupiłby pan system, który posiada taką funkcję?” Sposób 2: Postaraj się ustalić, co naprawdę kryje się za tymi słowami i daj zadowalającą odpowiedź: „Czy wie pan ile kosztuje taka funkcja? Aby zmniejszyć cenę produktu, podjęliśmy decyzję o...” Wskazówka: Ćwicz odpowiedzi na tego rodzaju pytania. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych 2-6 17

18 Nietypowe wymagania klienta.
Niektórzy klienci mogą mieć nietypowe wymagania i życzenia co do: miejsca instalacji kolektora, sposobu montażu (np. równolegle do powierzchni dachu) widoczności rur itp., estetyki, symetrii, ? Należy to ustalić. Najczęściej klienci mają specjalne wymagania co do estetyki i symetrii. Ale zdarzają się też inne uwagi. Niektórzy mogą chcieć, by kolektor był niewidoczny z ulicy, inni wręcz odwrotnie. Niektórzy nie przywiązują specjalnej wagi do estetyki, w zamian za to chcieliby móc sterować urządzeniem z fotela. Tym klientom powinieneś polecić pilot zdalnego sterowania. Nie spiesz się z ustalaniem specjalnych wymagań. Rzeczowe podejście do tematu jest kluczem do pełnego zadowolenia klienta. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych 2-7 18

19 Estetyka a wydajność Znawca tematu mógłby zwrócić uwagę, że wody w krytym basenie o powierzchni 50 m2 nie da się skutecznie podgrzać za pomocą tak małego kolektora. Należałoby zainstalować co najmniej 25 m2 paneli. Jednak dla sprzedawcy życzenie klienta liczy się bardziej niż opinie innych. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych 2-8 19

20 Podpisanie umowy Do zawarcia umowy potrzebny jest podpis. Dając umowę do podpisu powinieneś wyjaśnić ostatnie wątpliwości. „Czy chce pan pomóc w instalacji, czy mamy wszystko zrobić sami? Kiedy możemy zacząć? Czy zgadza się pan z tą propozycją?” (pytanie zamknięte, odpowiedź: tak) Pamiętaj o zaproponowaniu usług konserwacyjnych. Możesz to również zrobić po instalacji. Termiczne systemy solarne wymagają konserwacji, co stwarza dodatkową okazję do zarobku. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych 2-9 20

21 1. Wprowadzenie i motywacja. 2
1. Wprowadzenie i motywacja. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje. 4. Podzespoły. 5. Systemy. 6. Projektowanie. 7. Montaż i instalacja. 8. Rozruch. 9. Ogólne zasady konserwacji. 10. Uwagi końcowe. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-1 21

22 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje:
- Geometria układu Słońce–Ziemia. - Promieniowanie słoneczne. - Moc a energia słoneczna. - Zastosowania systemów solarnych. - Zasady ogrzewania solarnego. - Terminy i definicje. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-2 22

23 Słońce jako źródło energii
Temperatura 5777 K Stała słoneczna (maksymalne napromieniowanie poza atmosferą) 1367 W/m2 Słońce jako źródło energii: Słońce stanowi niewyczerpane (w naszych kategoriach pojmowania) źródło energii. Temperatura na jego powierzchni wynosi 5 800°C, a w jądrze 15  °C. Jest oddalone od Ziemi o kilometrów. Światło słoneczne dociera do Ziemi w ciągu ok. 8 minut. Wysyła z kosmosu na powierzchnię naszej atmosfery 1367 W/m2 energii. Możemy wykorzystać moc słońca do ogrzewania wody, a jednocześnie chronić naszą planetę poprzez ograniczenie emisji gazów cieplarnianych. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-3 23

24 Roczne promieniowanie na świecie
Wykres pokazuje średni poziom rocznych wartości napromieniowania w kWh/m2. Uwaga: „Promieniowanie całkowite” zawsze liczone jest dla płaszczyzny poziomej. Na powierzchniach pochylonych, takich jak dachy dwuspadowe, może być dużo wyższe. Dostępne promieniowanie słoneczne zmienia się w zależności od rejonu geograficznego i od pory roku. W pustynnych rejonach równikowych zarejestrowano roczny poziom promieniowania sięgający nawet 2200 kWh/m2. Jest to niemal dwa razy więcej niż w Europie Środkowej. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-4 24

25 Geometria układu Słońce–Ziemia
21 grudnia 21 września 21 czerwca 21 marca Geometria układu Słońce–Ziemia. Ruch Ziemi wokół Słońca i wokół własnej osi tłumaczy zmianę położenia Słońca dla obserwatora na Ziemi. Warto przypomnieć podstawowe ruchy Ziemi: Ruch obiegowy: wiadomo, że Ziemia krąży wokół Słońca ze stałą prędkością (Drugie Prawo Keplera), co sprawia że jej prędkość liniowa jest zmienna. W związku z tym długość dnia (okresu od wschodu do zachodu Słońca) zmienia się w ciągu roku. Okres obiegu Ziemi wokół Słońca nazywamy rokiem. Ruch obrotowy: Okres obrotu Ziemi wokół własnej osi trwa w przybliżeniu dobę. Z naszego punktu widzenia najistotniejsze jest nachylenie osi obrotu o 23°27’’ względem płaszczyzny obiegu. Powoduje to różnice w długości dnia i nocy w różnych częściach globu i porach roku. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-5 25

26 Ruch Słońca po sferze niebieskiej
W S N E 04:00 08:33 06:20 21 grudnia 21 września 21 czerwca Zenit 21 marca Ruch Słońca po sferze niebieskiej. Slajd przedstawia jak w wyniku ruchu Ziemi Słońce ukazuje się w danym punkcie nad horyzontem (wschód Słońca), wznosi się na sferze niebieskiej do maksymalnej wysokości i następnie opada za horyzont (zachód Słońca). Droga, którą codziennie pokonuje Słońce zmienia się w ciągu roku od najkrótszej w dniu przesilenia zimowego (21 grudnia) poprzez średnią w równonocy wiosennej (21 marca) i jesiennej (21 września) do najdłuższej w dniu przesilenia letniego (21 czerwca). W pozostałe dni roku Słońca znajduje się między dwiema skrajnymi drogami. Maksymalną wysokość Słońca można dość łatwo obliczyć: równonoce: 90° – szerokość geograficzna przesilenia: (90° – szerokość geograficzna) +/– 23°27’’ pozostałe dni: (90 ° – szerokość geograficzna) +/– deklinacja Słońca 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-6 26

27 Wyznaczanie kątów nachylenia
Azymut kolektora Wysokość Kąt w Zenicie Azymut Słońca Kąt nachylenia kolektora Północ 180° Wschód –90° Południe 0° Zachód 90° Kolektor Najważniejsze kąty. Aby poprawnie ustawić kolektor, należy przede wszystkim poznać najważniejsze kąty położenia Słońca i kolektora. Azymut określa się według poniższych wartości: Południe = zero stopni Północ = 180 stopni Wschód = minus XX stopni Zachód = XX stopni 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-7 27

28 Promieniowanie słoneczne w atmosferze ziemskiej
Bezpośrednie promieniowanie Promieniowanie rozproszone Rozpraszanie przez cząsteczki powietrza Rozpraszanie przez aerozole Promieniowanie odbite Promieniowanie słoneczne w atmosferze ziemskiej. W trakcie przechodzenia przez atmosferę, natężenie i kierunek promieniowania słonecznego zmieniają się wskutek oddziaływania jej składników. Istnieją dwa główne rodzaje oddziaływania: pochłanianie: składniki atmosfery o dużej wielkości (w stosunku do długości fali promieniowania słonecznego) mogą całkowicie pochłaniać dochodzące do nich promieniowanie, zmniejszając w ten sposób jego natężenie. rozpraszanie: składniki o mniejszej wielkości (np. cząsteczki powietrza) powodują zmiany kierunku strumienia promieniowania, powodując tym samym jego rozpraszanie oraz powstawanie rozproszonego promieniowania krótkofalowego, które dociera do nas z dowolnego punktu sfery niebieskiej. Promieniowanie całkowite i jego składniki. W skład promieniowania słonecznego docierającego do kolektora wchodzą: promieniowanie bezpośrednie, które dociera z tarczy słonecznej bez zmiany kierunku, promieniowanie rozproszone, które dociera z całej sfery niebieskiej, promieniowanie odbite – promieniowanie bezpośrednie i rozproszone odbite od powierzchni Ziemi. Słoneczne instalacje grzewcze bez zwierciadła skupiającego wykorzystują bezpośrednią, rozproszoną i odbitą składową promieniowania słonecznego. Modele ze zwierciadłem wykorzystują jedynie składową bezpośrednią. Współczynnik odbicia (albedo) od powierzchni gruntu wpływa na składową odbitą. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-8 28

29 Promieniowanie całkowite
Zakres i intensywność tych składowych promieniowania zależy od pory roku i miejscowych warunków atmosferycznych. Przy bezchmurnym niebie oraz niewielkiej ilości wilgoci, zanieczyszczeń i pyłu bezpośrednie promieniowanie wynosi niemal 100%, np. w niektórych rejonach pustynnych. Promieniowanie całkowite może być mierzone zarówno jako moc (np. kW/m²), jak i energia (np. kWh/m²). Pomiar w formie energii wymaga określenia jednostki czasu (dzień, miesiąc, rok). 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-9 29

30 Roczne promieniowanie słoneczne na m² odpowiada energii otrzymywanej ze 100 do 230 litrów oleju opałowego Zasada jest następująca: Z 1 metra sześciennego gazu lub 1 litra oleju opałowego można otrzymać 10 kWh energii. Roczne promieniowanie całkowite w wielkości kWh odpowiada 100 – 230 litrom oleju lub metrom sześciennym gazu. Przykład: Roczne nasłonecznienie w Warszawa:1024 kWh/m² w płaszczyźnie poziomej 1 litr oleju opałowego = 10 kWh = 1m³ gazu ziemnego 1024 kWh/m²a  102,4 litra 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-10 30

31 Promieniowanie słoneczne przy powierzchni Ziemi
Długość fali (w mikronach) W/m2 (10-6) Powierzchnia pozioma Poza atmosferą ziemską 5777 K In Idh IT Promieniowanie słoneczne przy powierzchni Ziemi. Przechodząc przez atmosferę promieniowanie słoneczne podlega zmianom natężenia, kierunku i składu widmowego. Wykres przedstawia: widmo pozaziemskiego promieniowania słonecznego, widmo promiennika zupełnego (ciała czarnego) o temperaturze 5777 K, odpowiadające promieniowaniu pozaziemskiemu, widmo całkowitego promieniowania słonecznego na powierzchni ziemi, przy założeniu, że atmosfera ma wskazany skład, widmo składowej bezpośredniej promieniowania słonecznego, widmo składowej rozproszonej promieniowania słonecznego. Należy zauważyć, że promieniowanie rozproszone, mniejsze (w dzień bezchmurny) od bezpośredniego, zawiera składowe widmowe o krótszej fali, które sprzyjają wzrostowi roślin. Wyjaśnia to szybszą wegetację w krajach, gdzie bezpośrednie i sumaryczne promieniowanie jest mniejsze niż u nas. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-11

32 Obliczanie promieniowania słonecznego
© Obliczanie promieniowania słonecznego. Kolektory montuje się pod różnym kątem i ustawia w kierunkach, dla których nie ma dostępnych pomiarów promieniowania. Metody obliczania napromienienia i napromieniowania (energia słoneczna w danej jednostce czasu: godzina, dzień, miesiąc itd.) opierają się na wartościach zmierzonych dla powierzchni poziomej przetwarzanych metodami statystycznymi. Niniejszy slajd przedstawia kilka wartości obliczonych dla Warszawy. Poprawność wyniku zależy od jakości danych wejściowych (całkowitego napromieniowania dla powierzchni poziomej). Istnieje wiele źródeł danych i wartości przeliczonych dla nachylonych powierzchni, aczkolwiek żadne z nich nie jest stuprocentowo wiarygodne. Przedstawione wartości pochodzą z programu TSOL. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-12

33 Moc i energia słoneczna.
Mierzona w watach lub kilowatach (kW) na jednostkę powierzchni (np. m2) moc nasłonecznienia określa ilość energii słonecznej, docierającej do danego miejsca na ziemi. Moc przy powierzchni Ziemi może wynosić 1000 W/m² Energia: Moc w jednostce czasu, zwykle wyrażana w kilowatogodzinach na metr kw. (1 kWh/m²). 1 kWh równa jest pracy wykonanej w czasie 1 godziny przy mocy 1 kW. Energia słoneczna przy powierzchni Ziemi może wynosić od 1000 do 2200 kWh/m²a. Uwaga: Nie należy mylić mocy z energią. Pod koniec roku klient zwraca uwagę na ilość zaoszczędzonej energii, a nie na moc. Istnieje również „oficjalna” różnica w nazewnictwie: Natężenie promieniowania słonecznego określa moc na jednostkę powierzchni. Wyrażane jest w W/m2. Napromieniowanie słoneczne to energia otrzymana w danym okresie czasu. Wyrażane jest w J/m2 lub w kWh/m2. Aby wyrażać się jasno, należy prawidłowo stosować terminy „energia” i „moc”. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-13

34 Wpływ pogody na promieniowanie słoneczne
Przewaga promieniowania rozproszonego Przewaga promieniowania bezpośredniego Napromieniowanie W/m2 Zachmurzone niebo Bezchmurne niebo Z uwagi na pochłanianie i rozpraszanie energii w atmosferze, wartość nasłonecznienia spada przy silnym zachmurzeniu. Ponadto zależy ona od deklinacji Słońca oraz pory dnia. Wpływ pogody na promieniowanie słoneczne. Powyższy schemat przedstawia przybliżone wartości całkowitego napromieniowania słonecznego na poziomej powierzchni w zależności od warunków pogodowych. W bezchmurne dni napromieniowanie jest bardzo wysokie i może sięgać od 800 do W/m2, z kolei w dni pochmurne może spaść poniżej 200 W/m2. Poziom napromieniowania zależy ponadto od pory roku i dnia, a w nocy spada do zera. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-14 34

35 Sposoby montażu na dachu: pionowo poziomo na elewacji wpuszczany
Producenci oferują szeroki asortyment akcesoriów umożliwiających różne sposoby montażu kolektorów, np. na dachu płaskim (kolektor wolnostojący), na elewacji i inne, zależne od kształtu budynku. Montaż na dachu (pionowo lub poziomo): Kolektory mocuje się powyżej poszycia za pomocą specjalnych obejm przykręcanych do krokwi. Dostępne są obejmy dla wszystkich rodzajów poszyć. Montaż wpuszczany (najczęściej pionowo): Zamiast do poszycia, kolektory mocuje się bezpośrednio do krokwi za pomocą odpornych na korozję blach w taki sposób, by wraz z poszyciem stanowiły jednolitą powierzchnię. Montaż na płaskim dachu: Kolektory mocuje się na płaskim dachu garażu lub przybudówki. Można je również zamontować bezpośrednio na ziemi. Elastyczne gotowe kształtowniki umożliwiają montaż pionowy lub poziomy na wszystkich rodzajach płaskich powierzchni oraz dostosowanie kąta nachylenia i kierunku. Montaż na elewacji: Ze względów estetycznych lub w przypadku braku miejsca na dachu kolektory można również mocować na elewacji. Obejmy do mocowania kolektorów przykręca się do ściany. Takie rozwiązanie wyklucza możliwość uszkodzenia poszycia. Montowane w ten sposób kolektory dobrze sprawdzają się na znacznych wysokościach, ponieważ zapewniają maksymalną wydajność energetyczną w zimie. wpuszczany płaski dach na elewacji 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-15

36 Nasłonecznienie na pochylonym dachu
Promieniowanie słoneczne na nachylonych powierzchniach Nasłonecznienie na pochylonym dachu Nachylenie dachu Lokalizacja: Warszawa: Nasłonecznienie (pow. pozioma): 1024 kWh/m² Maksymalne nasłonecznienie (34°): 1156 kWh/a*m² Optymalne nachylenie: 34° Fakty dotyczące nachylonych dachów: Najlepiej, żeby kolektor był ustawiony na południe, w praktyce kierunek zależy od układu dachu. Optymalne nachylenie kolektora jest w przybliżeniu równe szerokości geograficznej (np. ok ° dla południowych stanów USA). Im mniejsze nachylenie dachu, tym większa możliwość korekty ustawienia. Niekorzystne ustawienie kolektorów można zniwelować poprzez zwiększenie ich ilości. Zachód Południe Azymut Wschód 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-16

37 Informacje o natężeniu przepływu.
Dopóki płyn w instalacji krąży z minimalnym natężeniem przepływu, system powinien działać prawidłowo. Minimalne zalecane natężenie przepływu wynosi 0,25 l/min na m² powierzchni kolektora. Tę wartość określa się mianem wolnego przepływu. Przynajmniej dwukrotnie większe natężenie określa się mianem szybkiego przepływu. Wartości pośrednie można traktować jako przepływ optymalny (łatwy do uzyskania w pompach z regulacją prędkości). Nowoczesne systemy są mniej wrażliwe na natężenie przepływu w kolektorze. Dopóki płyn w instalacji krąży z minimalnym natężeniem przepływu, system powinien działać prawidłowo. Zbyt małe natężenie przepływu może skutkować nadmiernym wzrostem temperatury kolektora. Obniża to jego wydajność i prowadzi do stagnacji systemu, a w skrajnych przypadkach do wrzenia płynu w kolektorze. Wskazówki dotyczące regulacji natężenia przepływu. 1. Aby oszczędzić energię elektryczną najpierw sprawdź czy da się uzyskać minimalne natężenie przepływu przy najmniejszych obrotach pompy. 2. Jeżeli natężenie jest zbyt małe, zwiększaj obroty do chwili uzyskania pożądanej wartości. Duże natężenie przepływu zdarza się w każdym systemie i nie szkodzi instalacji. Ważne, by natężenie nie było zbyt małe. Uwaga: Przy regulacji natężenia przepływu kieruj się zaleceniami producenta. Niektórzy podają zalecane minimum (np. 0,33 l/min na m2) lub więcej. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-17

38 Rodzaje połączeń 38 Połączenie szeregowe Połączenie równoległe
Połączenie mieszane szeregowo-równoległe Połączenia. Powyższy schemat przedstawia różne sposoby łączenia kolektorów: Połączenie szeregowe: łatwe do wykonania, ale charakteryzuje się dużymi spadkami ciśnienia. Spadki dla każdego kolektora sumują się. Zwykle nie stanowi to problemu przy mocnych pompach. Czujnik montuje się na najgorętszym kolektorze (ostatnim w szeregu). Można zamontować czujnik przy innym kolektorze, ale nie na pierwszym w szeregu (wlot odcinka powrotnego). Połączenie równoległe: charakteryzuje się mniejszymi spadkami ciśnienia, ale zapewnienie stałego natężenia przepływu w każdym kolektorze może okazać się niewykonalne. Czujnik montuje się na dowolnym kolektorze. Najlepiej wybrać najdłużej oświetlony kolektor. Uwaga: Każdy kolektor w połączeniu równoległym musi charakteryzować się dostatecznym spadkiem ciśnienia. Dlatego też należy łączyć co najmniej trzy kolektory. W przeciwnym razie przepływ w jednym z kolektorów może zostać zablokowany. Połączenie mieszane szeregowo-równoległe: często stosowane połączenie dwóch wcześniejszych układów. Pozwala obniżyć koszt montażu przy jednoczesnej redukcji spadków ciśnienia. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-18 38

39 Udział energii słonecznej
QC Zapasowe źr. energii QCOL = Poziom promieniowania przy kolektorze QSOL = Energia słoneczna przekazana do zbiornika akumulacyjnego QA = Energia ze źr. zapasowego QC = Zużycie (ciepła woda użytkowa i recyrkulacja) QSOL QA Qcol ________ QSOL + QA Udział energii słonecznej = * 100% Udział energii słonecznej. Udział energii słonecznej określa proporcja między energią dostarczoną z kolektora i wytworzoną w pozostałych źródłach. Nie należy mylić jej z roczną wydajnością instalacji, którą określa się jako stosunek energii dostarczonej do kolektora do energii cieplnej wytworzonej przez system (i dostarczonej do zbiornika akumulacyjnego). 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-19 39

40 Zasada działania kolektora
Powyższy schemat wyjaśnia zasadę wymiany ciepła w kolektorze. Straty optyczne: przez odbicie, od 4 do 6% padających promieni, zależnie od rodzaju szkła. Jeżeli przezroczysta osłona nie jest szklana, współczynnik odbicia może znacznie się różnić. Straty cieplne: najwięcej ciepła w kolektorze słonecznym (do 80%) ucieka przez osłonę. Pozostałe 20% ciepła ucieka przez boki i spód kolektora. Wielkość tych strat zależy od jakości zastosowanej izolacji termicznej oraz temperatury i wiatru. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-20 40

41 Proste, ale ważne: szkło.
Zasada działania kolektora. Podstawowa zasada działania jest bardzo prosta. Zwyczajną chłodnicę wystarczy pomalować na czarno i ustawić w słońcu. Wydajne kolektory są nieco bardziej skomplikowane: selektywna przepuszczalność osłony pozwala uzyskać efekt szklarniowy, selektywna powłoka absorbera pochłania większość fal i odbija niewielką ich część, wysoko przepuszczalne szkło o niskiej zawartości tlenków żelaza, powłoka antyrefleksyjna. Proste, ale ważne: szkło. Wysoka przepuszczalność i powłoka antyrefleksyjna. Obniżona zawartość tlenków żelaza zwiększa przepuszczalność światła do 92%, dzięki czemu osłony nowoczesnych kolektorów sprawdzają się o wiele lepiej niż poprzednio stosowane szyby (8%). Dzięki specjalnej metodzie obróbki powierzchni szklanej, osłona nie odbija prawie żadnych promieni. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-21

42 Na czym polega selektywna przepuszczalność (efekt szklarniowy)
Przezroczysta osłona Fale krótkie Fale długie Selektywna przepuszczalność (efekt szklarniowy). Krótko po wynalezieniu metody produkcji szyb, pewien badacz przeprowadził prosty eksperyment: wystawił na działanie promieni słonecznych drewniane pudełko przykryte szybą i odkrył, że temperatura wewnątrz i na zewnątrz pudełka wyraźnie się różni. Dzieje się tak dlatego, że szyba przepuszcza prawie całe promieniowanie słoneczne do wnętrza pudełka i zatrzymuje tam podczerwoną część widma, co sprzyja nagrzewaniu się wnętrza pudełka. Dziś zjawisko to określamy mianem efektu szklarniowego. Stanowi ono podstawę działania nowoczesnych kolektorów. Działanie kolektora opiera się na dwóch właściwościach materiału: selektywnej przepuszczalności i selektywnej absorpcji. Selektywna przepuszczalność: to właściwość niektórych materiałów (szkła i przezroczystych tworzyw sztucznych), polegająca na przepuszczaniu krótkich fal promieniowania słonecznego (0,2–3 µm) i zatrzymywaniu fal długich (10–14 µm), emitowanych przez elementy o temperaturze absorbera. Idealny kolektor powinien więc przepuszczać jak najwięcej promieniowania słonecznego i pochłaniać znaczną jego część. Powinien też możliwie najmniej promieniowania emitować na zewnątrz, a zwłaszcza zatrzymywać fale długie. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-22 42

43 Selektywne pochłanianie i emisja
Przezroczysta osłona Zwiększone pochłanianie Zmniejszona emisja Selektywne pochłanianie i emisja. Pierwsze kolektory były po prostu malowane na czarno, ponieważ kolor ten najlepiej pochłania promienie słoneczne (to właśnie dlatego czarne ubrania i samochody tak szybko nagrzewają się na słońcu). Jak niektórzy zapewne pamiętają z lekcji fizyki, ciało czarne również oddaje niemal 100% pochłoniętej energii (dlatego żeliwny piec wręcz bucha gorącem). Wypolerowana metalowa powierzchnia w ogóle nie pochłania ani nie emituje ciepła, ponieważ odbija 100% promieniowania. Poszukiwanie substancji, która pochłaniałaby energię jak czarna farba i nie emitowała jej – zupełnie tak, jak wypolerowana metalowa powierzchnia –zaowocowało wynalezieniem powłoki selektywnej. Idealny materiał powinien pochłaniać duże ilości krótkich fal promieniowania słonecznego (w zakresie od 0,2–3 µm) i emitować jak najmniej fal długich, generowanych przy temperaturze roboczej kolektora. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-23 43

44 Stagnacja a kwestie bezpieczeństwa
1. Brak zapotrzebowania na ciepło – system przechodzi w stan stagnacji. 3. Powstawanie pary. 2. Powstają pierwsze pęcherzyki. 4. Para wypiera ciecz. Stagnacja i powstawanie pary w kolektorze są zjawiskiem normalnym. Każdy system należy zaprojektować w taki sposób, aby działał bezpiecznie. Stagnacja jest zjawiskiem normalnym. W przypadku braku zapotrzebowania na ciepło, każdy solarny system grzewczy powinien przejść w stan stagnacji. Zastosowanie kolektorów i rur odpornych na nadmiar ciepła jest znacznie lepszym pomysłem od unikania stagnacji (należy pamiętać o wyjazdach użytkowników i przerwach w dostawie prądu). System „zabezpieczony wewnętrznie” to taki, który radzi sobie ze stagnacją bez dodatkowych wydatków ze strony użytkownika lub instalatora. Użytkownik nie powinien ponosić żadnych wydatków od początku stagnacji do momentu jej zakończenia ani później. Następnego dnia rano, system powinien zacząć poprawnie działać bez konieczności zmiany ustawień. Wskazówka: Większość obecnie dostępnych na rynku systemów nie posiada takiej funkcji. Przed zakupem warto spytać producenta o ten istotny szczegół, ponieważ ma on wpływ na wydatki związane z eksploatacją systemu. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-24

45 Zastosowania termicznych instalacji solarnych.
Ciepła woda użytkowa. Podgrzewanie basenów. Ogrzewanie pomieszczeń. Inne zastosowania, np. ciepło technologiczne. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-25 45

46 Ciepła woda użytkowa 46 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje
Instalacje solarne najczęściej służą do ogrzewania wody użytkowej. Takie rozwiązanie łatwo zastosować w domach jedno- i wielorodzinnych. Małe systemy z termosyfonem (na schemacie) są szeroko rozpowszechnione w krajach o umiarkowanym klimacie, zwłaszcza w domach jednorodzinnych. Systemy z wymuszoną cyrkulacją są częściej stosowane w domach wielorodzinnych oraz w klimacie chłodnym, np. w środkowej i północnej Europie. Solarne systemy do ogrzewania wody użytkowej równie dobrze sprawdzają się w hotelach, akademikach, szpitalach, ośrodkach sportowych, na kempingach, basenach i w innych miejscach, gdzie stosunkowo dużo wody zużywa się w okresie letnim. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-26 46

47 Podgrzewanie basenów 47 Filtr
Podgrzewanie wody w basenie. Wyższa stopa życiowa w środkowej i północnej Europie przekłada się na popularność instalacji do podgrzewania wody w basenie. Ze zrozumiałych przyczyn systemy takie wzbudzają przede wszystkim zainteresowanie bardziej zamożnych obywateli. Podgrzewanie wody w basenie może odbywać się za pomocą energii słonecznej. Takie zastosowanie jest interesujące głównie z tego powodu, że przy niewielkich wymaganiach temperaturowych wydajność systemu jest względnie wysoka. Wadą rozwiązania jest to, że podgrzewanie wody najbardziej potrzebne jest w dni o słabszym nasłonecznieniu. W systemach do podgrzewania basenów stosuje się kolektory bez osłony, z absorberami z tworzyw sztucznych. Są one łatwe w montażu, tanie w eksploatacji i szybko się zwracają, a woda basenowa przepływa bezpośrednio przez kolektor. Tworzywo sztuczne użyte do produkcji tego rodzaju kolektorów (np. EPDM) może być bardzo trwałe. Można również zastosować typowy kolektor płaski o dużej wydajności energetycznej w niskich temperaturach. System z kolektorem płaskim wymaga wymiennika ciepła odpornego na działanie chloru (np. ze stopów miedzi) oraz pompy. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-27 47

48 Podgrzewanie basenów 48 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje
Baseny podgrzewane energią słoneczną. Energię słoneczną można bezpośrednio wykorzystać do podgrzewania wody w basenie. Woda pochłania ok. 80% energii z promieniowania słonecznego, a podłoże basenu stanowi zwykle dobrą izolację. Ponadto woda charakteryzuje się wysoką pojemnością cieplną. Dzięki temu wodę można ogrzewać przez selektywną przezroczystą osłonę nałożoną bezpośrednio na basen. Taką instalację najlepiej zabezpieczyć dodatkowym źródłem energii, np. systemem kolektorowym lub kotłem na dowolny rodzaj paliwa, w tym biomasę z ogródka. Zdjęcie przedstawia przykładowy basen. Osłonę basenu można zwinąć lub zupełnie usunąć w ciepłe letnie dni. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-28 48

49 CWU i podgrzewanie basenów
Filtr CWU i podgrzewanie basenów. System można zaprojektować i zwymiarować w taki sposób, by mógł jednocześnie służyć do podgrzewania wody w basenie oraz wody użytkowej. W takich systemach najczęściej stosuje się kolektory płaskie, rzadziej próżniowo-rurowe. Warto też wyposażyć system w układ sterowania, który zadba o prawidłowy przepływ ciepła w poszczególnych obwodach (CWU, CO, basen itd.) które mają różny stopień ważności i wymagają różnych temperatur. W rozpatrywanym przypadku, zbiornik CWU jest zdecydowanie ważniejszy niż basen. Aby wydłużyć okres użytkowania instalacji, nadmiar energii ze zbiornika można przekazywać do basenu. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-29 49

50 Ogrzewanie pomieszczeń
Dodatkowe ciepło – podgrzewana podłoga. Instalacje solarne z kombinowanymi zbiornikami buforowymi nadają się nie tylko do ogrzewania wody, ale również pomieszczeń. Jest to drugie co do popularności zastosowanie. Spośród wszystkich solarnych systemów grzewczych najchętniej stosowane są podgrzewane podłogi, ponieważ wydajnie pracują nawet przy niskich temperaturach. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-30 50

51 Ogrzewanie pomieszczeń za pomocą dwóch zbiorników
zimna woda CWU czujnik M kocioł Ogrzewanie pomieszczeń za pomocą dwóch zbiorników akumulacyjnych. Schemat przedstawia typową instalację solarną z osobnym zbiornikiem na CWU i na wodę do ogrzewania pomieszczeń. Ogólna zasada: im niższa temperatura w powrotnym obwodzie CO, tym większa wydajność systemu. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-31 51

52 Obwód CWU z zapasowym źr. energii
Zapotrzebowanie i zaopatrzenie w energię słoneczną oraz możliwość wykorzystania jej do klimatyzacji S L M K C W P G Obwód CWU Obwód CWU z zapasowym źr. energii Pobór ciepłej wody użytkowej Zapotrzebowanie na ciepło Udział energii słonecznej Promieniowanie słoneczne w obrębie kolektora Nadmiar do wykorzystania w klimatyzacji Zapotrzebowanie i zaopatrzenie w energię słoneczną. Latem promieniowanie słoneczne jest większe niż zimą. Ogrzewanie pomieszczeń jest bardziej potrzebne zimą niż latem, odwrotnie niż CWU, podgrzewanie basenów, klimatyzacja i chłodzenie. System do ogrzewania pomieszczeń dostarcza latem dużo więcej energii niż to konieczne. Dobry projekt musi uwzględniać wykorzystanie energii nie tylko do zastosowań typowo zimowych. Idealne połączenie zakłada solarne ogrzewanie pomieszczeń zimą oraz ogrzewanie basenu i wody użytkowej latem. Tym niemniej niektórzy użytkownicy nalegają na wykorzystanie energii słonecznej wyłącznie do ogrzewania i choć jest to technicznie możliwe, istnieje kilka przeszkód: - Bez dodatkowego obciążenia latem długie okresy stagnacji są nieuniknione. Płyn solarny oraz uszczelki w obwodzie kolektorowym zużywają się znacznie szybciej. - Uniknięcie problemów spowodowanych przegrzaniem wiąże się z dodatkowymi wydatkami. Schemat pokazuje, że nawet znaczne zwiększenie rozmiaru instalacji nie poprawia jej wydajności grzewczej. Uwaga: Poprawa izolacji termicznej i inne zabiegi architektoniczne ukierunkowane na redukcję zapotrzebowania energetycznego budynku mogą okazać się bardziej opłacalne. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-32 52

53 Ciepło technologiczne
© Zwierciadła skupiają wyłącznie promieniowanie bezpośrednie. Aby uzyskać temperaturę wystarczającą do produkcji pary, w elektrowniach słonecznych stosuje się zwierciadła skupiające bezpośrednie promieniowanie słoneczne na odbiorniku. Para napędza turbiny produkujące prąd. Ciepło technologiczne. Zastosowanie ciepła technologicznego: - przemysł, - produkcja elektryczności (nie omawiana szerzej w niniejszym kursie). Ciepło technologiczne uzyskane z energii słonecznej sprawdza się w licznych zastosowaniach przemysłowych. Zważywszy na różnorodność procesów i możliwość wykorzystania różnych kolektorów słonecznych, trudno o jednoznaczną klasyfikację. Każdy przypadek wymaga szczegółowej analizy. Systemy takie najlepiej sprawdzają się w zakładach o wysokim zapotrzebowaniu na ciepło i ciepłą wodę w okresie letnim: pralnie, lakiernie, browary itp., przemysł spożywczy: mleczarnie, winiarnie, producenci konserw, oliwy, piekarnie itp., przemysł lekki: szwalnie, obróbka i farbowanie tkanin, przemysł chemiczny: kosmetyki, parafarmaceutyki, detergenty, przemysł rolny: przetwórnie, ubojnie, suszarnie i paczkarnie mięsa. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-33 53

54 1. Wprowadzenie i motywacja. 2
1. Wprowadzenie i motywacja. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje. 4. Podzespoły. 5. Systemy. 6. Projektowanie. 7. Montaż i instalacja. 8. Rozruch. 9. Ogólne zasady konserwacji. 10. Uwagi końcowe. 4. Podzespoły 4-1 54

55 Podzespoły: 55 Kolektor płaski. Kolektor próżniowo-rurowy.
Basenowy kolektor słoneczny. Zespół pompowy. Zbiorniki akumulacyjne. Wymienniki ciepła. Sterowanie, czujniki i zabezpieczenia temperaturowe. Naczynia wzbiorcze i zabezpieczające. Zawory. 4. Podzespoły 4-2 55

56 Podzespoły systemu z wymuszoną cyrkulacją
Przepływomierz Zawór odcinający (liniowy) Zawór bezpieczeństwa Naczynie wzbiorcze Zbiornik Zawór zwrotny Zawór odpowietrzający Manometr Kolektor Termometr Pompa Wymagane Zalecane Podzespoły biernego systemu słonecznego z wymuszoną cyrkulacją. Powyższy schemat przedstawia podzespoły typowego systemu słonecznego: Główne podzespoły: - kolektor wraz z ramą montażową, - zespół pompowy, zbiornik akumulacyjny, wymiennik ciepła, - ogranicznik przepływu, zawory, odpowietrznik centralny lub inny, - naczynia wzbiorcze i zabezpieczające, - manometr i termometr, - urządzenia zabezpieczające: Zawór bezpieczeństwa i zabezpieczenie temperaturowe, - płyn do kolektora (tzw. medium), - sterowanie i czujniki. Konieczne urządzenia pomocnicze, niewyszczególnione na schemacie: - nagrzewnica wtórna, - zawór mieszający do CWU. 4. Podzespoły 4-3 56

57 Kolektor płaski 57 4. Podzespoły 4-4
Niskotemperaturowy grzewczy kolektor słoneczny. Kolektor ten przekształca energię promieniowania słonecznego w energię wewnętrzną wody lub powietrza. Powinien charakteryzować się długim okresem użytkowania (kilkadziesiąt lat). Najważniejsze właściwości kolektora: odporność na warunki środowiskowe (środowisko nadmorskie, kurz, śnieg, grad itp.), odporność na wysokie i niskie temperatury, trwałość, łatwość instalacji, wydajna przemiana energii. Właściwości te określono w obowiązujących normach wraz z odpowiednimi certyfikatami programów promocyjnych. Normy: EN Słoneczne systemy grzewcze i ich elementy. Kolektory słoneczne. Część 1: Wymagania ogólne. EN Słoneczne systemy grzewcze i ich elementy. Kolektory słoneczne. Część 2: Metody badań. Źródło: Conergy AG 4. Podzespoły 4-4 57

58 Standardowy kolektor płaski
Standardowy grzewczy kolektor słoneczny. Tego rodzaju kolektory nadają się do wielu zastosowań: podgrzewania wody użytkowej i ogrzewania wnętrz, a nawet do podgrzewania wody w basenie. - Szeroki asortyment akcesoriów do montażu umożliwia różne sposoby instalacji. - Najlepszy współczynnik wydajności do ceny. - Kilka odmian dostosowanych do różnych wymagań, od prostych i tanich do bardzo wydajnych konstrukcji próżniowych. - Taki kolektor to doskonała inwestycja: jest solidny, trwały i odporny. 4. Podzespoły 4-5 58

59 Określanie pola powierzchni kolektora płaskiego
Powierzchnia całkowita Powierzchnia absorbera Powierzchnia apertury Powierzchnia absorbera (powierzchnia czynna). Apertura. Powierzchnia całkowita (brutto). Pole powierzchni absorbera i apertury jest często jednakowe. Określanie pola powierzchni kolektora płaskiego. Wydajność kolektora wyznacza się na podstawie precyzyjnie określonej „powierzchni referencyjnej”. Nie chodzi bynajmniej o całkowitą powierzchnię kolektora, czyli o iloczyn jego zewnętrznej długości i szerokości. Europejska norma badań kolektorów (EN ) odnosi się do pola powierzchni apertury (powierzchni, która przepuszcza promieniowanie słoneczne) oraz do pola powierzchni absorbera. W związku z tym w każdym przypadku należy jasno określić, którą powierzchnię mamy na myśli. Informacja o stratach kolektora (W/m2K) może różnić się w zależności od tego, czy w obliczeniach wzięto pod uwagę pole powierzchni apertury, czy absorbera. 4. Podzespoły 4-6 59

60 Kolektory próżniowo-rurowe
Szklane dno Absorber selektywny Pochłaniacz Szczelna obudowa ze stali nierdzewnej Rura z wysoko przezroczystego szkła Element rozstawczy Wlot / wylot nośnika ciepła Kolektory próżniowo-rurowe. Aby ograniczyć straty ciepła wskutek konwekcji i przewodzenia, kolektory próżniowo-rurowe są uszczelnione na podobnej zasadzie jak termosy. Zalety kolektorów próżniowych: Pozwalają osiągnąć wyższe temperatury niż kolektory płaskie. Ma to szczególne znaczenie w przypadku wykorzystania kolektora w celach przemysłowych. Wyższa wydajność energetyczna niż w przypadku kolektorów płaskich o identycznej powierzchni absorbera. Jest to szczególnie istotne przy ograniczonej przestrzeni montażowej. Wydajność energetyczna kolektorów próżniowo-rurowych jest wyraźnie większa dopiero przy wysokich temperaturach pracy. Wady kolektorów próżniowych: Wysokie temperatury zastoju oraz specjalne wymagania dotyczące wszystkich materiałów instalacyjnych i nośnika ciepła. Znacznie wyższe koszty jednostkowe (na m2 powierzchni absorbera) niż w przypadku kolektorów płaskich. Koszty te nie zwracają się, jeżeli wymagane są temperatury robocze w zakresie od niskich do średnich (np. przy słonecznym podgrzewaniu wody użytkowej). Kolektory próżniowo-rurowe z przepływem bezpośrednim. W tego rodzaju kolektorach nośnik przepływa bezpośrednio przez absorber znajdujący się wewnątrz rury. Bezpośrednia wymiana ciepła zapewnia wysoką wydajność. W razie konieczności (np. w przypadku montażu na elewacji) absorber można w trakcie instalowania odpowiednio nachylić względem kąta padania promieni słonecznych. 4. Podzespoły 4-7 60

61 Kolektory próżniowo-rurowe
Kolektory próżniowo-rurowe wykorzystujące zasadę rurki cieplnej. W tego rodzaju kolektorach absorber zawiera niewielką ilość wody (lub innej cieczy, zależnie od wymagań temperaturowych). Ciecz ta paruje w warunkach obniżonego ciśnienia, unosi się w przewodzie absorbera, po czym skrapla w kondensatorze skąd spływa z powrotem do absorbera. Kondensator przekazuje ciepło do nośnika w obwodzie kolektora. Inaczej niż w przypadku kolektorów z przepływem bezpośrednim, wymagane jest niewielkie (zgodnie z informacjami producentów od 20° do 30°) nachylenie absorbera. 4. Podzespoły 4-8 61

62 Kolektory próżniowo-rurowe
Kolektory próżniowo-rurowe wykorzystywane są zazwyczaj do ogrzewania pomieszczeń lub w procesach technologicznych wymagających temperatur w zakresie 80–100°C. Tak wysokie temperatury są niezbędne w procesach przemysłowych wykorzystujących bardzo gorącą wodę lub parę wodną, jak np.: pranie, suszenie, chłodzenie słoneczne. Można je również stosować do podgrzewania wody użytkowej lub wody w basenie, lecz jest to rozwiązanie mało oszczędne. Jak widać na wykresie sprawności, w ciepłym klimacie nie sprawdzają się dużo lepiej od kolektorów płaskich, które są 1,5 do 2 razy tańsze. 4. Podzespoły 4-9 62

63 Przekrój przez kolektor płaski
1. Obudowa 2. Uszczelka 3. Przezroczysta osłona 4. Izolacja termiczna 5. Absorber 6. Rurka Niskotemperaturowy grzewczy kolektor słoneczny. Najważniejsze części kolektora: Obudowa: chroni wewnętrzne elementy kolektora przed wpływem czynników zewnętrznych. Istnieją różne rodzaje obudów wykonanych z różnych materiałów. Uszczelka: wykonana z elastycznego materiału chroni wnętrze kolektora przed dostawaniem się wilgoci. Przezroczysta osłona: jest kolejnym istotnym elementem grzewczego kolektora słonecznego. Dzięki przepuszczaniu większości promieniowania słonecznego do wewnątrz i zatrzymywaniu promieniowania podczerwonego wytwarzanego przez absorber powstaje pożądany efekt szklarniowy. Izolacja termiczna: ogranicza straty ciepła na spodzie i po bokach kolektora. Absorber: tu następuje przemiana energii promieniowania słonecznego w energię nośnika znajdującego się wewnątrz absorbera. Absorber najczęściej wykonany jest z metalu pomalowanego na czarno lub pokrytego czarnym materiałem o wysokim współczynniku pochłaniania energii słonecznej. Powinien charakteryzować się również niskim współczynnikiem emisji fal długich Mamy wówczas do czynienia z powierzchnią selektywną. Rurka: przepływający przez rurki wymiennika nośnik odprowadza energię z kolektora. 4. Podzespoły 4-10 63

64 Basenowy kolektor słoneczny bez przezroczystej osłony
Kolektor bez przezroczystej osłony. Te kolektory wykonane z tworzyw sztucznych cechuje duża utrata ciepła, przez co ich zastosowanie ogranicza się do sytuacji, w których nie potrzeba wysokich temperatur, na przykład do podgrzewania wody w basenie. Kolektory bez osłon działają najlepiej przy niewielkiej różnicy między temperaturą wody i otoczenia, czyli dobrze sprawdzą się w lato, kiedy szczególnie chętnie korzysta się z basenu. Prosty basenowy kolektor słoneczny, który umożliwia uzyskanie maksymalnej temperatury 30°C, nie nadaje się do ogrzewania pomieszczeń ani podgrzewania wody użytkowej (wymagane 60°C). 4. Podzespoły 4-11 64

65 Wydajność kolektora słonecznego
100 W/m2 300 W/m2 600 W/m2 1000 W/m2 Wydajność Różnica temperatur Tabsorbera – Tpowietrza [K] Wydajność kolektora słonecznego. Wydajność kolektora słonecznego (stosunek energii pochłanianej do otrzymywanej) zależy od intensywności promieniowania (zaznaczono 100/300/600/1000 W/m²) oraz różnicy między temperaturą absorbera i otoczenia. Przy stałej różnicy temperatur, wydajność jest wprost proporcjonalna do intensywności promieniowania słonecznego. 4. Podzespoły 4-12 65

66 Zespół pompowy: pompa, zawory, przyrządy pomiarowe itp.
Zespół pompowy: zalety gotowych zespołów. W większości typowych zastosowań najlepiej sprawdzają się gotowe zespoły (zob. schemat). Na korzyść takiego rozwiązania przemawia: lepsza izolacja termiczna, łatwość instalacji, atestowane i sprawdzone w praktyce podzespoły. 4. Podzespoły 4-13 66

67 Miejsce instalacji naczynia wzbiorczego
Z kolektora Do kolektora Obwód powrotny (woda zimna) 1. Zawór odcinający 2. Zawór napełniania 3. Pompa 4. Zawór zwrotny 5. Termometr 6. Manometr 7. Zawór bezpieczeństwa 8. Przepływomierz 9. Naczynie wzbiorcze Obwód ciepłej wody 10. Zawór odcinający 11. Termometr Miejsce instalacji naczynia wzbiorczego i zaworu bezpieczeństwa. Zespoły pompowe do małych i średnich systemów maja zwykle wbudowane naczynie wzbiorcze oraz zawór bezpieczeństwa. Ze względu na bezpośrednie połączenie z kolektorem, naczynia wzbiorcze są zazwyczaj instalowane po stronie wyjściowej pompy, aby uniknąć „przypadkowego zablokowania”. Typowe pompy do systemów słonecznych nie wpływają niekorzystnie na wydajność naczynia (z uwagi na wysokie ciśnienie statyczne) w przeciwieństwie do mocnych pomp używanych w systemach grzewczych. Nie wolno instalować żadnych urządzeń między kolektorem a zaworem bezpieczeństwa. Do zbiornika akumulacyjnego lub wymiennika Ze zbiornika akumulacyjnego lub wymiennika 4. Podzespoły 4-14 67

68 Naczynia wzbiorcze 68 4. Podzespoły 4-15 Naczynia wzbiorcze.
Naczynie wzbiorcze wyrównuje różnice ciśnienia i objętości spowodowane zmianą temperatury płynu w obiegu zamkniętym. Częstym błędem przy projektowaniu instalacji grzewczej jest niedoszacowanie objętości naczynia wzbiorczego. Tymczasem zaleca się montaż naczynia o większej objętości. Naczynia wzbiorcze o objętości do 35 l można podłączać bezpośrednio do orurowania, najlepiej wlotem do góry. Większe naczynia wzbiorcze to zwykle autonomiczne urządzenia z przyłączem w górnej części. Szczególną uwagę należy zwrócić na odporność membrany na działanie substancji zapobiegających zamarzaniu, temperaturę pracy oraz odpowiednie właściwości mechaniczne. W obiegu wtórnym należy instalować urządzenia z materiałów dopuszczonych do kontaktu z wodą pitną. 4. Podzespoły 4-15 68

69 Działanie naczynia wzbiorczego
Nośnik ciepła Napełnianie Instalacja napełniona, brak ogrzewania Maksymalne ciśnienie i temperatura nośnika ciepła Działanie naczynia wzbiorczego. Naczynie wzbiorcze jest podzielone na dwie części elastyczną membraną. Po jednej stronie membrany znajduje się płyn roboczy (zwykle woda w stanie ciekłym), a po drugiej – sprężone do ciśnienia roboczego powietrze lub gaz obojętny. Ciśnienie początkowe jest ustawiane fabrycznie i można je zmienić w trakcie instalacji. Podstawową funkcją naczynia wzbiorczego jest wyrównywanie różnic objętości płynu roboczego spowodowanych zmianą jego temperatury. Zależna od sposobu użytkowania systemu minimalna objętość kompensacji powinna być równa łącznej objętości kolektorów słonecznych. Przy wymiarowaniu naczynia wzbiorczego wskazane jest uwzględnienie tworzenia się pary z powodu stagnacji. W projekcie należy stosować naczynia o parametrach zalecanych przez producenta. Należy pamiętać również o tym, że płyn roboczy w zewnętrznej części instalacji może osiągać niskie temperatury. 4. Podzespoły 4-16 69

70 Naczynia zabezpieczające
Naczynia zabezpieczające zapewniają dodatkowe ilości płynu chłodzącego, aby chronić membranę naczynia wzbiorczego przed przegrzaniem. W trakcie rozszerzania płyn chłodzący przepływa z naczynia zabezpieczającego do naczynia wzbiorczego i schładza membranę ogrzewaną z drugiej strony przez płyn dostarczany z kolektora. Znakomite efekty nawet przy małej objętości: wszystkie słoneczne systemy grzewcze powinny być wyposażone w naczynie zabezpieczające membranę przed przegrzaniem. Objętość naczynia jest kwestią drugoplanową: nawet 5-litrowe naczynie powinno się dobrze sprawdzić. Na zdjęciu przedstawiono miejsce instalacji naczynia zabezpieczającego. 4. Podzespoły 4-17

71 Zbiorniki akumulacyjne – napełnianie
Nagrzewanie zbiornika akumulacyjnego. 1) Pośrednie nagrzewanie zbiornika w systemie z wymuszoną cyrkulacją za pośrednictwem pionowego wewnętrznego wymiennika ciepła z pojedynczą wężownicą. 2) Pośrednie nagrzewanie zbiornika w systemie z termosyfonem lub wymuszoną cyrkulacją za pośrednictwem wymiennika ciepła z płaszczem grzejnym. 3) Bezpośrednie nagrzewanie zbiornika w systemie z termosyfonem. 4) Pośrednie nagrzewanie zbiornika w systemie z wymuszoną cyrkulacją za pośrednictwem zewnętrznego płytowego wymiennika ciepła. Najważniejszym elementem instalacji jest zbiornik magazynujący energię pozyskaną w kolektorze i przekazaną za pośrednictwem płynu roboczego. Istnieją cztery rodzaje zbiorników (zob. schemat). Gorący płyn z kolektora oddaje energię do płynu w zbiorniku. Poziomy rozkład płynu w zbiorniku zależy od prędkości przekazywania energii i poboru wody. Przy połączeniu bezpośrednim bez wymiennika ciepła powolny przepływ płynu roboczego sprzyja rozwarstwieniu. W takim przypadku wykluczone jest stosowanie mieszanek przeciw zamarzaniu. Przykłady 1 i 2 dopuszczają stosowanie mieszanek przeciw zamarzaniu w obiegu pierwotnym a stopień pożądanego rozwarstwienia w zbiorniku zależy od natężenia przepływu pompy w obiegu wtórnym. 4. Podzespoły 4-18 71

72 Rodzaje zbiorników akumulacyjnych: 1. Zbiorniki akumulacyjne CWU
Wbudowana wężownica Prosty zbiornik Płaszcz grzejny Dodatkowa wężownica Rodzaje zbiorników akumulacyjnych. Kryteria klasyfikacji zbiorników: położenie: poziome lub pionowe, obecność lub brak wewnętrznego wymiennika ciepła. Wewnętrzny wymiennik ciepła może być spiralny lub płaszczowo-rurowy, rodzaj materiału konstrukcyjnego, przeznaczenie wody: zbiornik na wodę pitną należy wyposażyć w anodę, zbiornik na wodę do centralnego ogrzewania nie musi mieć anody. Do niektórych zastosowań (np. w systemach mieszanych, służących do ogrzewania wody i pomieszczeń) wymagane są zbiorniki o specjalnej konstrukcji. Emaliowane zbiorniki akumulacyjne CWU z różnymi wymiennikami ciepła: Brak (zewn.) pojedyncza podwójna płaszcz grzejny wężownica wężownica 4. Podzespoły 4-19 72

73 Rodzaje zbiorników akumulacyjnych:
2. Zbiorniki akumulacyjne do centralnego ogrzewania: buforowe. Zbiornik buforowy służy do gromadzenia wody w systemach centralnego ogrzewania. Tego rodzaju zbiorniki są tanie i dostępne w wielu rozmiarach. W większości systemów wymagających stosowania mieszanki przeciw zamarzaniu zbiornik buforowy należy połączyć zewnętrznym wymiennikiem ciepła. Typowy zbiornik buforowy do instalacji solarnych, przeznaczony do łączenia z zewnętrznym wymiennikiem ciepła. „Zbiornik w zbiorniku” 4. Podzespoły 4-20

74 Rodzaje zbiorników akumulacyjnych: 2a: Kombinowane zbiorniki buforowe.
Istnieją dwa podstawowe rodzaje kombinowanych zbiorników buforowych: „Zbiornik w zbiorniku” oraz zbiornik z funkcją przepływowego podgrzewania wody pitnej za pomocą wężownicy biegnącej wzdłuż całego zbiornika. Zbiornik w zbiorniku: Ogrzewanie przepływowe. z wymiennikiem spiralnym. „Zbiornik w zbiorniku” 4. Podzespoły 4-21

75 Wewnętrzne spiralne wymienniki ciepła
Spiralne wymienniki ciepła sprawdzają się w niewielkich instalacjach (do ok. 3,5 m2 powierzchni wymiany lub ok. 15 m2 pow. kolektora). W większych instalacjach stosowane są zewnętrzne wymienniki ciepła. Przy tej samej powierzchni wymiany są nieco bardziej wydajne niż wymienniki płaszczowo-rurowe, ale jednocześnie charakteryzują się większymi spadkami ciśnienia. Poziome Pionowe 4. Podzespoły 4-22 75

76 Zewnętrzne wymienniki ciepła
Zewnętrzne wymienniki ciepła są zwykle stosowane w instalacjach o powierzchni wymiany przekraczającej 10 m2 oraz w zbiornikach bez wewnętrznego wymiennika. Istnieją dwa rodzaje wymienników: Wymiennik płaszczowo-rurowy: jego zaletą są niewielkie spadki ciśnienia a wadą – niski współczynnik przenikania ciepła. Wymienniki tego rodzaju są zwykle używane w basenach. Wymiennik płytowy: podstawowymi zaletami są wysoki współczynnik przenikania ciepła, niewielkie wymiary i niska cena. Do głównych wad należy zaliczyć spadek ciśnienia oraz skłonność do zapychania skutkującą spadkiem wydajności. Najczęściej stosowanym materiałem konstrukcyjnym w domowych instalacjach CWU jest stal nierdzewna. Płytowe wymienniki ciepła ze stali nierdzewnej nie nadają się do podgrzewania wody basenowej z uwagi na obecność chloru. W tym przypadku najlepiej sprawdzają się wymienniki ze stopu tytanu i miedzi. Płaszczowo-rurowy Płytowy 4. Podzespoły 4-23 76

77 Obwód pierwotny i wtórny połączony zewnętrznym wymiennikiem ciepła
Obwód użytkowy Obwód pierwotny i wtórny. Obwody wchodzące w skład systemu: Obwód pierwotny (obwód kolektora): składa się z kolektora, rur i złączek. W tym obwodzie płyn roboczy pobiera energię cieplną i bezpośrednio lub za pośrednictwem wymiennika przekazuje ją do zbiornika. Obwód wtórny (buforowy): w tym obwodzie płyn roboczy odbiera energię z obwodu pierwotnego i przekazuje ją do zbiornika akumulacyjnego. Obwód użytkowy: w tym obwodzie krąży woda użytkowa lub ogrzewająca pomieszczenia. 4. Podzespoły 4-24 77

78 Zawory 78 4. Podzespoły 4-25 Źródło 1-3: www.paw.eu
Zdjęcia przedstawiają (poziomo od lewej do prawej): - Zespół napełniająco-spustowy. - Zawór zwrotny. - Zawór bezpieczeństwa. - Przepływomierz obejściowy. - Przepływomierz liniowy. - Elektrozawór. Zawory: definicje. Słoneczne instalacje grzewcze wymagają różnych zaworów spełniających odmienne funkcje. Zawór odcinający: ogranicza przepływ płynu roboczego. Tego rodzaju zawory stosowane są we wszystkich instalacjach. Zawór bezpieczeństwa: ogranicza maksymalne ciśnienie w obwodzie. Tego rodzaju zawory otwierają się przy ciśnieniu niższym niż maksymalne ciśnienie robocze poszczególnych elementów obwodu. Zawór zwrotny: umożliwia przepływ płynu tylko w wyznaczonym kierunku. Zawór regulacyjny: zapewnia równowagę hydrauliczną obwodu. Może być ręczny lub automatyczny. Automatyczny zawór napełniający: doprowadza płyn roboczy do obwodu i utrzymuje ciśnienie robocze. Zawór termostatyczny: urządzenie zabezpieczające, które ogranicza temperaturę płynu. Źródło 4-6: 4. Podzespoły 4-25 78

79 Zawór odpowietrzający
Automatyczny zawór odpowietrzający Ręczny Przewód zbiorczy (komora odpowietrzająca) Zawór odpowietrzający. Umożliwia odprowadzanie powietrza z obwodu. Może być sterowany ręcznie lub automatycznie. Ponieważ urządzenie musi zachować sprawność przy maksymalnej temperaturze płynu roboczego, zamiast pływaków z tworzywa sztucznego należy stosować pływaki ze stali nierdzewnej. Ponadto zawory powinny być odporne na działanie warunków zewnętrznych. Materiały konstrukcyjne poszczególnych elementów zaworu: korpus i obudowa: żeliwo lub mosiądz, mechanizm: stal nierdzewna, pływak i gniazdo: stal nierdzewna, korek: guma syntetyczna. 4. Podzespoły 4-26 79

80 Przepływomierz Regulator przepływu Przepływomierz 80 4. Podzespoły
Przepływomierz Przepływomierz. Służy do pomiaru i regulacji przepływu w obwodzie kolektora. Każdy system z wymuszoną cyrkulacją powinien być wyposażony w przepływomierz: - do ustawienia prędkości przepływu przy rozruchu, - do corocznego sprawdzania prędkości przepływu podczas konserwacji, - do sprawdzania prędkości przepływu w przypadku nieprawidłowego działania systemu. 4. Podzespoły 4-27 80

81 Sterowanie – wymuszona cyrkulacja
Zbiornik akumulacyjny Układ sterowania Kolektory Sterowanie – wymuszona cyrkulacja. W instalacjach z wymuszoną cyrkulacją niezbędny jest układ sterujący pracą systemu w zależności od różnicy temperatur płynu roboczego przy wylocie z kolektora i na dnie zbiornika. Szczególną uwagę należy zwrócić na prawidłową instalację obu czujników i dokładność pomiaru temperatury. Należy zastosować układ sterowania z wyświetlaczem wskazującym najważniejsze parametry pracy systemu, zwłaszcza temperaturę płynu roboczego. Na rynku dostępne są również układy sterowania zgłaszające usterki systemu. Dokumentację techniczną układu sterowania należy zachować do wglądu. 4. Podzespoły 4-28 81

82 Zasada działania układu sterowania
Pora dnia Różnica przy włączaniu Temperatura Pompa włączona przy wyłączaniu Pompa wyłączona Temperatura przy wylocie kolektora Temperatura na dnie zbiornika akumulacyjnego Zasada działania układu sterowania. W systemie z wymuszoną cyrkulacją pompa włącza się, gdy różnica temperatur przy dnie zbiornika i najgorętszą częścią kolektora przekroczy określoną wartość (ok. 7–8 K) i wyłącza, gdy różnica ta spadnie poniżej określonej wartości minimalnej (ok. 2–4 K). W przypadku braku wiedzy lub doświadczenia zaleca się pozostawić ustawienia fabryczne układu. Należy pamiętać, że czujniki pomiaru temperatury nie są doskonałe. Błędy pomiaru przekraczają niekiedy 2 K, co może być przyczyną nieprawidłowego działania. Prawidłowa instalacja czujników ma więc szczególne znaczenie dla zapewnienia właściwej pracy układu sterowania. 4. Podzespoły 4-29

83 Czujniki Czujnik temperatury Tuleja zanurzeniowa Montaż powierzchniowy
Czujniki temperatury. Do sterowania pracą pompy w systemach solarnych z wymuszoną cyrkulacją niezbędne są czujniki temperatury. Istnieją różne rodzaje czujników: termopary (Pt 100, Pt 1000) oraz termistory (półprzewodnikowe NTC lub PTC). Prawidłowa instalacja czujnika ma kluczowe znaczenie dla dokładności pomiaru temperatury. Temperatura wskazywana przez układ sterowania powinna być możliwie najbliższa rzeczywistej temperaturze badanego płynu. Do tego celu najlepiej nadają się czujniki zanurzeniowe. Stosowanie czujników powierzchniowych wymaga dobrego kontaktu cieplnego i odpowiedniej izolacji. Przy wyborze odpowiedniego czujnika należy kierować się nominalnym zakresem temperatur, dokładnością, stabilnością i trwałością. 4. Podzespoły 4-30 83

84 Zabezpieczenia temperaturowe
W niektórych krajach, np. w Wielkiej Brytanii, wymagane jest dodatkowe urządzenie zabezpieczające, które odcina zasilanie pompy w (mało prawdopodobnym) przypadku przegrzania zbiornika akumulacyjnego. Kolejność urządzeń zabezpieczających (obowiązuje w Wielkiej Brytanii): Urządzenie wyłącza pompę przy temp. 70–85°C. Ręcznie odblokowywany wyłącznik wyłącza pompę przy temp. 85°C. Automatyczne rozpraszanie energii przez zawór ciśnieniowo-temperaturowy otwierany przy temp °C. Osoby obsługujące instalacje o objętości przekraczającej 15 litrów bez zaworów odpowietrzających zobowiązane są do legitymowania się odpowiednią kartą. Kolejność urządzeń zabezpieczających (obowiązuje w pozostałych krajach UE): Układ sterujący wyłącza pompę przy temp. od 70 do 90°C (w celu ograniczenia strat energii zaleca się maksymalne dopuszczalne nastawy). W mało prawdopodobnym przypadku przekroczenia ciśnienia roboczego powinien zadziałać zawór bezpieczeństwa. Na przykład: ciśnienie robocze: 2 bary/ ciśnienie maksymalne: 6 barów. 4. Podzespoły 4-31 84

85 Płyn solarny 85 4. Podzespoły 4-32 Płyn solarny.
W większości systemów wykorzystuje się specjalne płyny solarne pozwalające zwiększyć wydajność pracy. Mimo że glikol charakteryzuje się nieco słabszym współczynnikiem przenikania ciepła niż czysta woda, istnieje wiele argumentów przemawiających za stosowaniem płynów solarnych: zwiększona odporność instalacji na niskie temperatury, możliwość pracy przez cały rok, dodatki zabezpieczające kolektory przed korozją i kamieniem, zatrzymanie procesów elektrochemicznych. Instalator powinien rozumieć różnice między: płynem solarnym „normalnym” (stosowanym w kolektorach płaskich) a wysokotemperaturowym (stosowanym w kolektorach próżniowo-rurowych), koncentratem a płynem rozcieńczonym. Uwaga: Płynów rozcieńczonych nie wolno mieszać z wodą ani innymi płynami. Na zdjęciach: po lewej stronie – koncentrat płynu do kolektorów płaskich; po prawej – rozcieńczony płyn wysokotemperaturowy. Uwaga: Kolor płynu nie wskazuje przeznaczenia. Rodzaj płynu należy zawsze sprawdzić na etykiecie pojemnika lub w ulotce informacyjnej. Źródło: 4. Podzespoły 4-32 85

86 1. Wprowadzenie i motywacja. 2
1. Wprowadzenie i motywacja. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje. 4. Podzespoły. 5. Systemy. 6. Projektowanie. 7. Montaż i instalacja. 8. Rozruch. 9. Ogólne zasady konserwacji. 10. Uwagi końcowe. 5. Systemy 5-1 86

87 5. Zasady działania systemów:
Klasyfikacja. Systemy bezpośrednie i pośrednie. Systemy bierne i czynne. Zasady działania systemów. Typowe układy. 5. Systemy 5-2 87

88 Klasyfikacja systemów.
Systemy bierne: Systemy te nie wymagają stosowania pomp elektrycznych, elementów mechanicznych ani układu sterowania, ponieważ woda lub inny nośnik ciepła krążą dzięki konwekcji. Systemy czynne: Systemy, w których krążenie wody lub nośnika ciepła zależy od działania pomp elektrycznych, zaworów i układu sterowania. Systemy otwarte (z obiegiem bezpośrednim): stosowane do podgrzewania i dostarczania wody użytkowej. Systemy zamknięte (z obiegiem pośrednim): podgrzewają i wprawiają w ruch płyn roboczy, woda użytkowa podgrzewana jest w zbiorniku za pośrednictwem wymiennika ciepła. Systemy bierne. Tego rodzaju systemy są niezależne od źródła zasilania elektrycznego, ponieważ nie wymagają pompy. Ciepło jest przekazywane z kolektora do zbiornika wyłącznie dzięki sile ciążenia. Zalety systemów biernych: nie wymagają urządzeń elektrycznych, są tanie, niezawodne i łatwiejsze w konserwacji niż systemy czynne. Mogą być bardzo wydajne, ponieważ przepływ dopasowuje się do siły promieniowania słonecznego i występuje tylko wtedy, gdy kolektor może dostarczyć energię do zbiornika. Najlepiej sprawdzają się na obszarach, gdzie temperatura rzadko spada poniżej 0°C. Dwa najczęściej spotykane rodzaje systemów biernych to: systemy ze zintegrowanym kolektorem i zbiornikiem (z wsadem grzewczym) oraz systemy z termosyfonem. Systemy czynne. Systemy, w których krążenie wody lub nośnika ciepła zależy od działania pomp elektrycznych, zaworów i układu sterowania. Zalety systemów czynnych: są wprawdzie droższe, ale często bardziej wydajne od systemów biernych, ponieważ wymuszona cyrkulacja zapewnia doskonałą wymianę ciepła; zbiorniki można instalować w dowolnym miejscu, nawet w piwnicy; współpracują z kolektorami płaskimi i próżniowo-rurowymi; dobrze sprawdzają się w średnich i dużych instalacjach. Trzy najczęściej spotykane rodzaje systemów czynnych: Systemy otwarte (z obiegiem bezpośrednim): pompa tłoczy wodę użytkową bezpośrednio przez kolektor. Systemy zamknięte (z obiegiem pośrednim): pompa tłoczy przez kolektor płyn roboczy, a woda użytkowa podgrzewana jest w zbiorniku za pośrednictwem wymiennika. Systemy typu drain-back: woda tłoczona jest do kolektora za pomocą pompy, a do zbiornika spływa dzięki sile ciążenia. 5. Systemy 5-3 88

89 Systemy bezpośrednie i pośrednie
Obieg pośredni (zamknięty) Obieg bezpośredni (otwarty) Słoneczne instalacje grzewcze – klasyfikacja na podstawie rodzaju obiegu. Instalacje z obiegiem bezpośrednim: płyn roboczy podgrzewany jest bezpośrednio w kolektorze słonecznym, a obieg płynu jest otwarty. Oznacza to, że płyn roboczy jest zarazem płynem użytkowym. Instalacje z obiegiem pośrednim: w obwodzie pierwotnym (kolektorowym) instalacji podgrzewany jest płyn roboczy, który przekazuje ciepło do wody użytkowej za pośrednictwem wymiennika. Obwód pierwotny jest zamknięty i nie łączy się z obwodem użytkowym. Następuje jedynie wymiana energii cieplnej. 5. Systemy 5-4 89

90 Systemy czynne: wymuszona cyrkulacja
CWU Zimna woda Zapasowe źr. energii Kolektor / kolektory Układ sterowania Zbiornik akumulacyjny T Wymuszona cyrkulacja (czynny system pośredni). Powyższy schemat przedstawia słoneczną instalację grzewczą zaopatrującą dom w ciepłą wodę użytkową. Na korzyść takiego rozwiązania przemawiają następujące argumenty: Jest to pośredni system zamknięty z pompą. Obwód czynnika roboczego nie jest połączony z obwodem użytkowym, co umożliwia stosowanie mieszanek przeciw zamarzaniu i dodatków antykorozyjnych, a lepsza odporność na zamarzanie i korozję przekłada się na większą trwałość i niezawodność systemu. Dzięki wymuszonej cyrkulacji większość elementów systemu, w tym zbiornik, można zainstalować w domu, co wiąże się z mniejszą utratą ciepła i większą trwałością. Rezerwowy system (np. przepływowy podgrzewacz wody) instaluje się szeregowo, co zapewnia większą wydajność końcową przy niewielkim poborze. Rezerwowe źródło energii używane jest tylko w razie konieczności. 5. Systemy 5-5 90

91 Systemy bierne – termosyfon
CWU Zbiornik akumulacyjny Zimna woda Zapasowe źr. energii Kolektor(y) Obwód z termosyfonem. Tego rodzaju instalacje mają pewne zalety, ale pod niektórymi względami ustępują wcześniej omawianym systemom. Obieg wody jest naturalny lub wymaga termosyfonu. System może być pośredni (jak na schemacie) lub bezpośredni, przy czym ten drugi możliwy tylko przy wodzie o odpowiedniej jakości i gdy nie istnieje możliwość zamarznięcia. Główna zaleta: prostszy i tańszy. Główne wady: Instalacja rzuca się w oczy, ponieważ zbiornik należy montować nad kolektorem, zwykle na zewnątrz budynku. Mniejsza trwałość i ograniczone możliwości kontroli. Przy słabym poborze ciepłej wody i silnym nasłonecznieniu istnieje możliwość przegrzania. 5. Systemy 5-6 91

92 Elementy systemu z termosyfonem
Zawór odpowietrzający Zbiornik akumulacyjny CWU Zimna woda Kolektor Naczynie wzbiorcze Zawór napełniania Podzespoły systemu pośredniego z termosyfonem. Powyższy schemat przedstawia podzespoły typowego systemu słonecznego z termosyfonem: Kolektory. Zbiornik. Rury. Naczynie wzbiorcze. Zespół odpowietrzający. Różne rodzaje zaworów. Zawór bezpieczeństwa 5. Systemy 5-7 92

93 Działanie termosyfonu
Zawór odpowietrzający Zbiornik akumulacyjny CWU Zimna woda Naczynie wzbiorcze Zawór napełniania Kolektor Temperatura Niska Gęstość Wysoka Mała Duża Zawór bezpieczeństwa Działanie termosyfonu. Należy zapewnić równowagę między poborem wody ze zbiornika i zapasowego źródła w zależności od aktualnie dostępnej energii słonecznej. W słonecznych systemach grzewczych funkcję tę pełni układ sterowania. Termosyfony doskonale sprawdzają się w tej roli, ponieważ nie wymagają dodatkowych urządzeń sterujących. W odpowiednich warunkach występuje naturalna cyrkulacja, wynikająca ze zmian temperatury płynu roboczego, a jej szybkość zależy od intensywności nasłonecznienia. 5. Systemy 5-8 93

94 Termosyfonowe podgrzewacze wody
Systemy termosyfonowe wykorzystują zjawisko konwekcji, które polega na tym, że ciepła woda unosi się, a zimna opada. Właściwości systemów termosyfonowych: Nie wymagają zasilania. Nie mają ruchomych części, nie wymagają układu sterowania (samoregulacja). Są tanie i prefabrykowane. Można je montować na ziemi. Zbiornik akumulacyjny musi znajdować się powyżej kolektora. Montaż na dachu lub poddaszu może wiązać się z koniecznością wzmocnienia stropu z uwagi na masę zbiornika. Systemy z wodą użytkową mogą wymagać opróżnienia na zimę. Niskie walory estetyczne. Systemy zintegrowane składają się z kilku wzajemnie połączonych metalowych zbiorników zamkniętych w izolowanej obudowie. Zbiorniki te po stronie słonecznej pokryte są selektywną powłoką wykończeniową i pełnią jednocześnie funkcję kolektora i zbiornika akumulacyjnego. Zalety systemów zintegrowanych: Są nieskomplikowane i tanie. Woda podgrzana energią słoneczną może być w razie konieczności dogrzana w domu. Dostarczają duże ilości ciepłej wody po południu i wieczorem. Utrata ciepła w nocy i nad ranem powoduje spadek temperatury. Wymagają opróżnienia przy dłużej utrzymujących się mrozach. Idealne do stosowania w ciepłym klimacie lub do użytku sezonowego (latem). 5. Systemy 5-9 94

95 Systemy czynne: systemy typu drain-back cz. 1
W systemach typu drain-back woda tłoczona jest do kolektora za pomocą pompy, a do zbiornika spływa dzięki sile ciążenia. Systemy typu drain-back działają w oparciu o obieg zamknięty, w którym krąży woda a ciepło przekazywane jest za pośrednictwem wymiennika. Zalety: Ponieważ po zatrzymaniu pompy woda z obwodu kolektora spływa do zbiornika, systemy typu drain- back są odporne na działanie niskich temperatur. W przypadku stagnacji w obwodzie nie powstaje para wodna. Charakteryzują się ponadto nieco skuteczniejszą wymianą ciepła niż instalacje z płynem solarnym, ponieważ nośnikiem ciepła jest woda (nie potrzeba glikolu). Uwaga: Z uwagi na znaczną wysokość statyczną wymagane są mocniejsze pompy. Kluczowe znaczenie ma odpowiedni montaż rury i kolektora, zapewniający dokładne opróżnianie instalacji. W przeciwnym wypadku może dojść do uszkodzenia systemu na mrozie. Schemat przedstawia system w trybie „uśpienia”: kolektor pozostanie pusty dopóty, dopóki nie wystąpi odpowiednia różnica między temperaturą kolektora i zbiornika akumulacyjnego. 5. Systemy 5-10 95

96 Systemy czynne: systemy typu drain-back cz. 2
Schemat przedstawia system w trakcie pracy: pompa tłoczy wodę przez kolektor z powrotem do wymiennika ciepła. Dzieje się tak, gdy kolektor ogrzewany jest promieniami słonecznymi. Płyn roboczy tłoczony jest tylko wtedy gdy kolektor osiągnie odpowiednią temperaturę. Niekiedy trudno zapewnić efektywne napełnianie i opróżnianie instalacji z kilkoma kolektorami. Zależy to w dużym stopniu od budowy kolektorów i sposobu ich połączenia. 5. Systemy 5-11 96

97 Układ nr 1: Pośredni z termosyfonem i zbiornikiem z płaszczowym wymiennikiem ciepła.
System pośredni z termosyfonem i wymiennikiem ciepła w zbiorniku. To rozwiązanie jest często stosowane w małych instalacjach z uwagi na jego prostotę, niskie koszty i łatwość konserwacji, a także dlatego, że drobne niedociągnięcia projektu nie obniżają skuteczności systemu. zalety: Oszczędność, brak elementów ruchomych (pompa), nie wymagane połączenie elektryczne. wady: Brak możliwości kontroli temperatury maksymalnej oznacza ryzyko przegrzania. 5. Systemy 5-12 97

98 Pośredni z wymuszoną cyrkulacją wewnętrznym wymiennikiem ciepła.
Układ nr 2: Pośredni z wymuszoną cyrkulacją wewnętrznym wymiennikiem ciepła. System pośredni z wymuszoną cyrkulacją i wewnętrznym wymiennikiem ciepła. Ten nieco droższy od poprzedniego układ posiada pompę i jest często stosowany w średnich i dużych instalacjach. Ma dwie istotne zalety: po pierwsze, o wiele lepiej komponuje się z architekturą budynku, ponieważ zbiornik można zainstalować w dowolnym miejscu, np. w piwnicy. Po drugie, umożliwia instalację zabezpieczenia termicznego oraz stosowanie płynów niezamarzających. 5. Systemy 5-13 98

99 Układ nr 3: Pośredni z wymuszoną cyrkulacją i zewnętrznym wymiennikiem ciepła.
System pośredni z wymuszoną cyrkulacją i zewnętrznym wymiennikiem ciepła. Często spotykany w średnich i dużych instalacjach, stanowi niezawodne źródło energii i umożliwia monitorowanie pracy. 5. Systemy 5-14 99

100 Zapasowe źródło energii – przepływowy podgrzewacz gazowy podłączany szeregowo
Zapasowe źródło energii w połączeniu szeregowym. Dzięki wyposażeniu słonecznej instalacji grzewczej w zapasowe źródło energii można zwiększyć niezawodność dostaw ciepłej wody. Wielu użytkowników posiada już instalację zasilaną energią konwencjonalną, którą warto wykorzystać jako zapasowe źródło energii. Zaleca się przy tym oddzielić obwód zasilany energią słoneczną od pozostałej części systemu. Pozwoli to na maksymalne wykorzystanie energii słonecznej. Najkorzystniejszy i najczęściej spotykany układ zakłada instalację przepływowego podgrzewacza wody użytkowej (zob. schemat). Zapasowe źródło energii powinno mieć możliwość regulacji i działać w możliwie szerokim zakresie temperatur. Jeżeli układ rur pozwala na zastosowanie alternatywnych metod podgrzewania wody, bojler można podłączyć w układzie równoległym. Nie jest to wprawdzie zalecane rozwiązanie, ale może okazać się użyteczne, szczególnie jeżeli bojler nie umożliwia regulacji temperatury lub moc grzewcza zależy wyłącznie od natężenie przepływu. Stosuje się je także wtedy, gdy użytkownik nie życzy sobie zmian w istniejącym układzie. 5. Systemy 5-15 100

101 Zapasowy zbiornik połączony szeregowo
Gdy planuje się wykorzystać dotychczasową instalację, każdy przypadek należy szczegółowo rozpatrzyć, zwłaszcza jeżeli istnieje kilka systemów recyrkulacji. Istniejące wtórne zbiorniki akumulacyjne można wykorzystać jako część systemu zapasowego (zob. schemat). System solarny nie może pokryć strat cieplnych z wtórnego zbiornika akumulacyjnego przy zerowym poborze (wymaga to instalacji zapasowego bojlera). W takiej sytuacji rzecz jasna, straty będą większe z uwagi na obecność dwóch zbiorników akumulacyjnych. 5. Systemy 5-16 101

102 Zapasowe podgrzewanie elektryczne
Biorąc pod uwagę fakt, że do wygenerowania jednej jednostki energii elektrycznej potrzeba trzech jednostek energii pierwotnej, z których dwie emitowane są do środowiska, stosowanie tego rodzaju energii do podgrzewania wody użytkowej nie jest zalecane. W szczególności należy unikać grzałek elektrycznych umieszczanych wewnątrz zbiornika akumulacyjnego. Ewentualne usterki układu sterowania mogą prowadzić do znacznych strat energii. A nawet jeżeli układ sterowania działa bez zarzutu, grzałka wewnątrz zbiornika może obniżać wydajność systemu solarnego. Należy mieć na uwadze, że jeżeli ciepła woda pobierana jest przede wszystkim wieczorem lub w nocy, układ sterowania wykryje spadek temperatury w zbiorniku akumulacyjnym i uruchomi zapasowe źródło energii (za wyjątkiem sytuacji, gdy działanie układu będzie zależne od pory dnia). Następnego dnia rano zbiornik akumulacyjny będzie wciąż ciepły, przez co system solarny przekaże mu niewiele energii pracując ze zmniejszoną wydajnością. 5. Systemy 5-17 102

103 1. Wprowadzenie i motywacja. 2
1. Wprowadzenie i motywacja. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje. 4. Podzespoły. 5. Systemy. 6. Projektowanie. 7. Montaż i instalacja. 8. Rozruch. 9. Ogólne zasady konserwacji. 10. Uwagi końcowe. 6. Projektowanie 6-1 103

104 6. Projektowanie: - Wizyta na miejscu realizacji projektu. - Planowanie i wymiarowanie podzespołów. - Sposoby radzenia sobie ze stagnacją. - Projektowanie montażu i instalacji. - Ocena ryzyka i znaki ostrzegawcze. 6. Projektowanie 6-2 104

105 Co należy ustalić w trakcie wizyty na miejscu realizacji projektu.
Zawsze sprawdź: oczekiwania klienta co do zastosowania i układu, istniejące instalacje (CWU, CO, basen) oraz profil poboru, miejsce na kolektor, jego ustawienie i ewentualne zacienienie, miejsce na zbiornik akumulacyjny CWU (zbiornik solarny oraz zbiornik zapasowy), grupę pompową i naczynie wzbiorcze, zasadę działania wtórnej nagrzewnicy CWU, jak poprowadzić rury, jaki jest dojazd i dostęp na dach, czy będzie trzeba skorzystać z porad inżyniera budownictwa. W niektórych przypadkach sprawdź również: ciśnienie zimnej wody i możliwość jego regulacji (może zaistnieć konieczność odwołania się do zakładu wodno-kanalizacyjnego), korozyjność wody, zagrożenie bakteriami Legionella i czy niezbędne będą odpowiednie zabezpieczenia. Taka wizyta pozwoli w porę zidentyfikować różne problemy, np.: – stary dach z poszyciem, które może zniszczyć się podczas montażu kolektora, – brak miejsca lub utrudniony dostęp do pomieszczenia, w którym ma być zainstalowany zbiornik akumulacyjny i pompa, – brak miejsca lub utrudniony dostęp do miejsc, gdzie mają być zainstalowane rury (montaż podpodłogowy lub podtynkowy jest dużo droższy niż montaż naścienny), – kwestie zacienienia: nawet małe drzewa, budynki planowane w pobliżu itp., – konieczność remontu dachu w ciągu najbliższych 20 lat (zwiększone koszty). Problemy związane z wytrzymałością dachu (zależnie od rodzaju instalacji): – dodatkowe obciążenie kolektorami, – mocowanie systemu (beton, żwir); – dodatkowy nacisk wiatru z uwagi na większą powierzchnię. Należy sprawdzić, czy nie będzie trzeba zmodyfikować odgromników z uwagi na wysokość dodatkowych elementów (zwykle tylko w przypadku montażu równolegle do powierzchni dachu). Należy również sprawdzić, czy dodatkowe źródło energii może służyć do dogrzewania wody. Wskazówka: Nie zaniedbuj wizyty na miejscu realizacji projektu. Unikniesz w ten sposób błędów, skarg klienta i dodatkowych kosztów. Więcej informacji znajdziesz w rozdziale „Montaż i instalacja”. 6. Projektowanie 6-3 105

106 Szkic z wizyty na miejscu realizacji
Wizyta na miejscu realizacji projektu. Podczas obowiązkowej wizyty na miejscu realizacji projektu warto wykonać szkic układu i poszczególnych podzespołów. Przy większych instalacjach koniecznie należy korzystać z planów. Miejsce instalacji kolektorów należy ustalić przy pomocy kompasu. W tym celu należy wyznaczyć kierunek południowy w kilku miejscach pamiętając o tym, że niektóre konstrukcje (np. rury żelazne) mogą zakłócać pole magnetyczne. Dodatkowo należy sporządzić odręczny szkic miejsca realizacji projektu. 6. Projektowanie 6-4 106

107 Cień 107 6. Projektowanie 6-5 Kryteria: cień.
Należy wziąć pod uwagę wzrost drzew, które po jakimś czasie mogą rzucać cień na kolektory. 6. Projektowanie 6-5 107

108 Cień a miejsce instalacji czujników
Instalacja czujnika na prawym kolektorze skutkować będzie opóźnionym startem systemu. 6. Projektowanie 6-6 108

109 Wykres wysokości słońca z zaznaczeniem obrysu przeszkód
NW SE E NE 21 czerwca 21 grudnia 21 lutego 21 kwietnia 21 marca/września Wysokość  (°) Azymut  (°) Wykres położenia słońca. Wysokość – azymut. Każdego dnia Słońce podąża określoną drogą na sferze niebieskiej. Na wykresie zaznaczono główne współrzędne, azymut oraz wysokość Słońca. Pozwala to ustalić azymut oraz wysokość ewentualnych przeszkód dla danej instalacji solarnej. Wykres taki pozwala również wyznaczyć dni oraz pory dnia, w których promienie słoneczne w ogóle nie będą padały na kolektor. 6. Projektowanie 6-7 109

110 Zalecany odstęp między kolektorami
Kąt nachylenia β Wysokość Słońca γs Zalecany odstęp między kolektorami. W dużych instalacjach z kilkoma kolektorami należy zapewnić minimalny odstęp, aby kolektory wzajemnie się nie zasłaniały. Mniejszy kąt nachylenia = mniejszy odstęp = mniejszy pobór energii Dokładnie oblicz odległość od przeszkód (kominów, nadbudówek, ścian itp.). Przykład: Dla kolektorów o wysokości 2,2 m i kącie nachylenia 45° wymagany odstęp wynosi 4,5 m. 6. Projektowanie 6-8 110

111 Narzędzia pomiarowe: Kamera cyfrowa.
Formularz pomiarowy (często dostarczany przez producenta). Kompas. Pochyłomierz. Taśma miernicza. Latarka. Linijka. W niektórych przypadkach: Zestaw do próbkowania wody. Stoper i wiadro. Manometr. Aby upewnić się czy niczego nie zapomniałeś, najlepiej wypełnij odpowiedni formularz. Zapytaj producenta o specjalny formularz pomiarowy. 6. Projektowanie 6-9 111

112 Dostosowanie systemu do ilości wolnego miejsca
W związku z częstym brakiem miejsca w piwnicy zbiornik akumulacyjny instaluje się niekiedy w szafie (zdjęcie po prawej). Pozostałe podzespoły można zamontować na poddaszu. Większe zdjęcie przedstawia poddasze z prawidłowo zainstalowanym układem sterowania, zespołem pompowym oraz poszczególnymi naczyniami. Podczas wizyty należy również sprawdzić jak ogrzewana jest woda użytkowa, ponieważ solarne zbiorniki akumulacyjne zawsze wymagają dogrzewania. Sprawdź: - ilość miejsca dostępnego na podzespoły, - gdzie znajduje się dodatkowe źródło energii, - jak można zintegrować system z istniejącą instalacją. 6. Projektowanie 6-10 112

113 Planowanie i wymiarowanie podzespołów:
Wybór kolektora. Wymiarowanie kolektora. Wymiarowanie zbiornika akumulacyjnego. Wymiarowanie wymiennika ciepła, pompy oraz rur. Próba wytrzymałości dachu. 6. Projektowanie 6-11 113

114 Wybór kolektora w zależności od obszaru zastosowań
1000 W/m2 400 W/m2 Wydajność Różnica między temperaturą kolektora i otoczenia [K, °C] Kolektor płaski Kolektor próżniowy Kolektor basenowy 0 – 20 K podgrzewanie basenu 20 – 100 K ogrzewanie wody i pomieszczeń > 100 K ciepło technologiczne Krzywe sprawności kolektorów i sposób odczytu. Poszczególne rodzaje kolektorów charakteryzują się odmiennym działaniem i nadają do odmiennych zastosowań. Wykres przedstawia podstawowe właściwości różnych kolektorów, m.in. kolektorów bez przezroczystej osłony, stosowanych głównie do ogrzewania basenów, oraz kolektorów próżniowych, zasilających układy chłodzenia i klimatyzacji. Należy pamiętać, że każdy kolektor może osiągać wysokie temperatury, ale wartość graniczną wyznacza miejsce, gdzie krzywa sprawności przecina oś. Aby obliczyć „temperaturę stagnacji”, do wartości tej należy dodać temperaturę otoczenia. Kolektory często osiągają właściwą im temperaturę stagnacji. 6. Projektowanie 6-12 114

115 Powszechny sposób wymiarowania systemu: CWU
Pobór CWU Promieniowanie słoneczne (w obrębie kolektora) Energia dostarczana przez system S L M K C W P G Wymiarowanie instalacji CWU. Wykres przedstawia zależność między zapotrzebowaniem na ciepłą wodę a promieniowaniem słonecznym dla typowego systemu CWU w domku jednorodzinnym. Zwykle przyjmuje się od 1 do 1,5 m² powierzchni kolektora na osobę. Kolektor należy zwymiarować w taki sposób, aby można było zrezygnować (wiosną i jesienią – częściowo, a latem całkowicie) z dodatkowych źródeł energii na rzecz ogrzewania solarnego. Na wykresie widać, że w czerwcu, lipcu i sierpniu instalacja solarna całkowicie pokrywa zapotrzebowanie. Powyższy wykres przedstawia dane dotyczące nasłonecznienia dla Europy Środkowej. W krajach położonych dalej na południe ten sam kolektor całkowicie pokryje zapotrzebowanie przez większą ilość miesięcy. W tak zwymiarowanej instalacji mogą powstawać nieznaczne nadmiary ciepła w lecie. System rzadko przechodzi w stan stagnacji, a jeżeli nawet, to zwykle późnym popołudniem. 6. Projektowanie 6-13 115

116 Powszechny sposób wymiarowania systemu: ogrzewanie pomieszczeń
L M K M C L S W P L G Zapotrzebowanie na CWU Zapotrzebowanie na ciepło Energia uzyskana z kolektora Promieniowanie słoneczne w obrębie kolektora Wstępne wymiarowanie instalacji do ogrzewania pomieszczeń. Wykres przedstawia zależność między zapotrzebowaniem na energię cieplną a promieniowaniem słonecznym dla typowego systemu CO w domku jednorodzinnym. Zwykle przyjmuje się powierzchnię kolektora przynajmniej dwa razy większą niż w przypadku instalacji CWU. Na przykład od 2 do 2,5 m² na osobę. Uwaga: Powyższa reguła określa najprostszy sposób wymiarowania słonecznej instalacji CO. „Dogrzewanie pomieszczeń” oznacza dodatkową ilość ciepła wypromieniowywaną z instalacji CWU. Większy kolektor i intensywne nasłonecznienie wiążą się z dużym nadmiarem ciepła w lecie oraz dłuższymi okresami stagnacji. Możliwość przegrzania materiałów i podzespołów należy brać pod uwagę już na etapie projektowania instalacji. Podobnie jak poprzednio kolektor należy zwymiarować w taki sposób, aby można było zrezygnować (wiosną i jesienią – częściowo, a latem całkowicie) z dodatkowych źródeł energii na rzecz ogrzewania solarnego. Na wykresie widać, że od kwietnia do września instalacja solarna całkowicie pokrywa zapotrzebowanie. Powyższy wykres przedstawia dane dotyczące nasłonecznienia dla Europy Środkowej. W krajach położonych dalej na południe ten sam kolektor całkowicie pokryje zapotrzebowanie przez większą ilość miesięcy. W tak zwymiarowanej instalacji mogą powstawać znaczne nadmiary ciepła w lecie. System często przechodzi w stan stagnacji. Z tego względu latem zaleca się używać tej samej instalacji do ogrzewania wody basenowej lub – w niedalekiej przyszłości – do klimatyzowania pomieszczeń. 6. Projektowanie 6-14 116

117 Pobór ciepłej wody użytkowej
Szkoła Szpital – lato pozostała część roku Dom spokojnej starości – lato Akademik – lato Centrum rekreacyjne - lato Apartamentowiec – lato Dom jednorodzinny – lato Pobór ciepłej wody (60°C) na osobodzień [l/od] W okresie wakacyjnym bliski 0 Duże wahania sezonowe Średnia Zakres Małe obciążenie w okresie letnim Pobór ciepłej wody użytkowej. Ten czynnik, obok nasłonecznienia, ma największy wpływ na wydajność instalacji. Niektórzy nie zdają sobie sprawy z tego, że domy jednorodzinne, hotele, szpitale, zakłady przemysłowe itd. cechuje odmienny profil poboru wody, z tego względu zaleca się w miarę możliwości wykonać wcześniejsze pomiary. W przypadku braku odpowiednich pomiarów można zastosować wykresy z badań przeprowadzonych w Niemczech. Przy wymiarowaniu systemu solarnego lepiej nie zakładać pełnego nasłonecznienia w ciągu całego roku. Pod uwagę należy wziąć również fakt, że budynki nie zawsze są całkowicie zamieszkane. Wymiarowanie dużych instalacji grzewczych najlepiej więc wykonać na podstawie pomiarów przeprowadzonych latem, gdy pobór jest znacznie mniejszy. Nie ma uniwersalnych norm poboru wody, gdyż zależy on od indywidualnych potrzeb mieszkańców lub „charakteru miejsca”. Przy wykonywaniu obliczeń należy wziąć uwagę temperaturę i uwzględnić poprawki na średnie zamieszkanie budynku. Zwykle można przyjąć, że wartości są zawyżone. Szacunkowy pobór CWU. Rachunki za wodę mogą okazać się pomocne przy szacowaniu poboru. Nieco trudniej ocenić w ten sposób dokładną wydajność bojlera gazowego. 6. Projektowanie 6-15 117

118 Wymiarowanie kolektora: ściąga.
Pow. kolektora udział energii sł. Pow. kolektora (apertura) na osobę niskie (<40%) <0,6 m² średnie (40-60%) ,6–1 m² wysokie (60-80%) 1–1,5 m² Wskazówka: Kolektor o powierzchni 1 m² na osobę powinien zapewniać 100% energii latem. Powinieneś doradzić przynajmniej tę wielkość, aby system zapewniał znaczny udział energii solarnej w pokryciu zapotrzebowania i spodobał się klientowi. Wymiarowanie kolektorów. Instalator może zaproponować system o wysokim, średnim lub niskim udziale energii słonecznej: Niski udział energii słonecznej – system podgrzewania (<40%). System taki umożliwia podgrzanie wody do temp °C. Średni udział energii słonecznej (ok. 40–70%). Tego rodzaju systemy pozwalają podgrzać wodę nawet do 50°C i są odporne na stagnację. Wysoki udział energii słonecznej (w przybliżeniu > 70%). Całkowicie pokrywają zapotrzebowanie w miesiącach letnich. Sporadyczna stagnacja po południu jest zjawiskiem normalnym. Osoby prywatne najczęściej decydują się na systemy o wysokim udziale energii słonecznej. Organizacje częściej stawiają na ograniczenie kosztów i decydują się na systemy o średnim lub niskim udziale energii słonecznej (systemy podgrzewania). Uwaga: Niezdecydowanym klientom najlepiej doradzić system o średnim lub wysokim udziale energii słonecznej. 6. Projektowanie 6-16 118

119 Obliczenia projektowe: podejście ekonomiczne:
Takie podejście zakłada wybór systemu zdolnego całkowicie pokryć zapotrzebowanie na energię w pogodny letni dzień, czyli w okresie maksymalnego nasłonecznienia. Z uwagi na całkowite wykorzystanie dostępnej energii słonecznej inwestycja szybko się zwraca. Ekonomiczne wymiarowanie kolektora. Szczegółowe obliczenia zużycia energii Energię wymaganą do ogrzania wody oblicza się według poniższego wzoru: Q = m * c* dT, gdzie: Q = Energia [kJ], m = ilość wody [1 kg wody = 1 litr], c = pojemność cieplna [4,18 kJ/ kg*K], dT= różnica między temperaturą wody zimnej i ciepłej [K] Przykład: Pobór ciepłej wody przez klienta: 500 l/dzień Temperatura zimnej wody: 10°C Temperatura ciepłej wody: 45°C 1. krok: Dzienny pobór ciepłej wody użytkowej przez klienta: Q = m * c * dT, gdzie: Q = 500l/dzień x 4,18kJ/kgK* (45°-10°) = 73,15 MJ 2. krok: Powierzchnia kolektora potrzebna do całkowitego pokrycia zapotrzebowania w pogodny letni dzień: Dzienny pobór ciepłej wody użytkowej przez klienta: 73,15 MJ Wydajność energetyczna kolektorów: 10 MJ/m2/dzień (średnio) Pole powierzchni kolektora = 66,500 / 875 = 7,3m² Z podanego przykładu wynikają dwie bardzo ważne konsekwencje: Kolektor o powierzchni 7 m2 wystarcza do pokrycia całkowitego zapotrzebowania na energię w pogodny letni dzień. Aby zapewnić wysoki udział energii słonecznej przez pozostałą część roku, gdy dni są krótsze a temperatury niższe, należy zastosować kolektory o większej powierzchni. Ekonomicznie zaprojektowany system (system podgrzewania, systemy o niskim i średnim udziale energii słonecznej) wymaga kolektora o powierzchni do 7 m2. Takie rozwiązanie zapewnia maksymalną wydajność i pozwala uniknąć stagnacji w lecie. => Uwaga: Obliczenia na podstawie podanego wzoru dają w wyniku dokładne pole powierzchni kolektora. W praktyce stosuje się wartości przybliżone z uwagi na to, że prefabrykowane kolektory płaskie dostępne są tylko w ściśle określonych wymiarach. S L M K M C L S W P L G S L M K M C L S W P L G Zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową Energia uzyskana z kolektora Zapotrzebowanie na ciepło Zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową Energia uzyskana z kolektora Zapotrzebowanie na ciepło Wymiarowanie typowe: nadmiar energii w lecie Wymiarowanie ekonomiczne: 100% wykorzystanej energii 6. Projektowanie 6-17 119

120 Roczne wahania udziału energii słonecznej
System CWU w Warszawa: 5 m², zbiornik o poj. 300 l, dzienne zapotrzebowanie na CWU (50°C) 160 l przybliżona wydajność: udział energii słonecznej - 53%, wydajność systemu - 29% obwód kolektorowy kWh/m² Roczne wahania udziału energii słonecznej. Przeciętny roczny udział energii słonecznej waha się w zakresie od 55 do 65%. Precyzyjne kryteria określone są w obecnie obowiązujących normach. Wzrost udziału energii słonecznej latem (będący wynikiem intensywniejszego nasłonecznienia i/lub mniejszego zużycia) prowadzi do powstawania nadmiarów energii, które mogą skutkować przegrzaniem. Dane meteorologiczne. Przy wymiarowaniu systemu należy kierować się możliwie kompletnymi danymi dotyczącymi temperatury i nasłonecznienia powierzchni przeznaczonej pod montaż kolektorów. Najpopularniejsza metoda opiera się na wykorzystaniu reprezentatywnych wartości dziennych (średnich lub zmierzonych) z każdego miesiąca. Niektóre metody obliczeniowe wymagają tylko kilku wartości łącznych (dziennych i godzinowych). Wyspecjalizowane ośrodki uniwersyteckie i informatyczne (np. laboratoria TSOL) udostępniają dane dotyczące nasłonecznienia w postaci tabel lub baz danych. Informacje te są przetworzone w taki sposób, aby łatwiej było uzyskać odczyty dla nachylonych powierzchni, szczególnie istotne przy projektowaniu systemów solarnych. Wymienione ośrodki udostępniają też dane dotyczące temperatury powietrza, te jednak można znaleźć w podręcznikach dla profesjonalnych instalatorów. 6. Projektowanie 6-18 120

121 Wymiarowanie zbiornika akumulacyjnego
Pojemność zbiornika z podwójną wężownicą (z uwzględnieniem pojemności rezerwowej): 1,25–2x dzienny pobór CWU Co najmniej 50 l/m² powierzchni kolektora. Przy takiej pojemności zbiornik nie będzie się nadmiernie przegrzewał. Wymiarowanie zbiornika akumulacyjnego. Powyższy schemat przedstawia małą instalację CWU. Zakładając, że współczynnik objętości zbiornika do pola powierzchni kolektora wynosi 75 l/m2, otrzymujemy kolektor o powierzchni 4 m2. To standardowa wielkość dla południowej Francji i Włoch Na północy stosuje się nieco większe kolektory – ok. 6 m2. Przykład: Przeciętny dzienny pobór ciepłej wody (45°C) wynosi 75 l na osobę. Najlepiej wybrać zbiornik o pojemności od 1,25 do 2 razy większej niż dzienny pobór CWU w danym gospodarstwie. Na przykład, w trzyosobowym gospodarstwie domowym (3 x 75 = 225 l/dzień) powinien sprawdzić się zbiornik o pojemności od 250 do 400 litrów. Wskazówka: Przy większym nasłonecznieniu (również zimą) i stabilnym profilu poboru można doradzić zbiornik o mniejszej pojemności. 6. Projektowanie 6-19 121

122 Wymiarowanie za pomocą oprogramowania
Wymiarowanie instalacji. Do wymiarowania instalacji można użyć dowolnego komercyjnego oprogramowania stosowanego przez projektantów, producentów i instalatorów (F Chart, TRNSYS, EMGP3P, TSOL). Chętnie stosowany przez projektantów „F Chart method” może okazać się niewystarczający przy wymiarowaniu dużych instalacji. W takich przypadkach zaleca się stosowanie programów wykorzystujących metody symulacyjne. Na podstawie miesięcznych danych program wyliczy reprezentatywne dzienne wielkości zapotrzebowania i zaopatrzenia w energię słoneczną. Poda również całkowite roczne zaopatrzenie określone na podstawie: zapotrzebowania na energię cieplną, ilości dostarczanej cieplnej energii słonecznej, udziału energii słonecznej, przeciętnej wydajności rocznej. Przy wymiarowaniu systemu solarnego lepiej nie zakładać pełnego nasłonecznienia w ciągu całego roku. Pod uwagę należy wziąć również fakt, że budynki nie zawsze są całkowicie zamieszkane. Zrzut ekranu na slajdzie przedstawia oprogramowanie TSOL (Valentin Energiesoftware). 6. Projektowanie 6-20 122

123 Spadek ciśnienia w kolektorach
B C D E Natężenie przepływu [l/h] Spadek ciśnienia [mbar] Spadek ciśnienia w kolektorach płaskich. Na podstawie wykresu można obliczyć spadek ciśnienia dla różnych rodzajów kolektorów płaskich (A, B, C, D, E). Spadek ciśnienia dla zespołu kolektorów wyliczony jest na podstawie jednostkowego natężenia przepływu (50 l/m2/h lub wartość minimalna podana przez producenta) i wyrażony w milibarach Aby uzyskać przybliżoną wartość w mm, wynik należy podzielić przez 10. Przy połączeniu szeregowym spadek ciśnienia oblicza się mnożąc liczbę kolektorów w szeregu przez spadek ciśnienia w kolektorze, obliczony na podstawie całkowitego natężenia przepływu (według wykresu lub dokumentacji). 6. Projektowanie 6-21 123

124 Spadek ciśnienia w rurach
Spadek ciśnienia [mbar/m] Prędkość [m/s] 0,2 Spadek ciśnienia w rurach. Tabela pozwala obliczyć spadek ciśnienia dla różnych średnic rur i prędkości liniowych płynu przy znanym natężeniu przepływu. Wykresy uwzględniają dane dla wody. Przy projektowaniu systemu należy pamiętać, że glikol charakteryzuje się większym spadkiem ciśnienia (mnożnik ok. 1,3). Wykres przedstawia dane dla rur miedzianych i mieszaniny wody i glikolu w stosunku 1:1 przy temperaturze 50°C. Średnicę rur zaleca się dobrać w taki sposób, aby liniowy spadek ciśnienia nie przekraczał 4 mbar/m (40 mm słupa wody na metr). Aby uniknąć niechcianych efektów akustycznych, parametry należy dobrać w taki sposób, aby prędkość płynu nie przekraczała 1,5 m/s; zalecana prędkość waha się w zakresie od 0,4 do 0,6 m/s. Przy projektowaniu małych systemów warto kierować się zaleceniami podanymi w dokumentacji. Przy projektowaniu systemów średnich i dużych należy korzystać z oprogramowania. Jeżeli program nie ma funkcji obliczeniowej dla rur, można obliczyć spadek ciśnienia dla typowych elementów (zaworów odcinających, kolanek, złączek) i dodać ok. 10%. Natężenie przepływu [l/h] Spadek ciśnienia w rurze miedzianej: 50% wody, 50% glikolu; 50°C 6. Projektowanie 6-22 124

125 Spadek ciśnienia w spiralnych wymiennikach ciepła
Spadek ciśnienia [mbar] Natężenie przepływu [l/h] 750 l/2,4 m2 500 l/1,9 m2 l/1,6 m2 300 l/1,4 m2 200 l/0,9 m2 Spadek ciśnienia w wymienniku ciepła. Spadek ciśnienia w płaszczowych wymiennikach ciepła jest tak niewielki, że można w ogóle nie brać go pod uwagę. Jak widać na schemacie, wewnętrzne spiralne wymienniki ciepła charakteryzują się stosunkowo niewielkim spadkiem ciśnienia (porównywalnym do spadku w rurach). Zewnętrzne płytowe wymienniki ciepła charakteryzują się stosunkowo dużym spadkiem ciśnienia (zob. wartości podane przez producenta). Ich rozmiar należy dobrać w taki sposób, aby spadek ciśnienia nie przekraczał 300 mbar/3 mm słupa wody na metr. 6. Projektowanie 6-23 125

126 Wymiarowanie pomp v [m3/h] Ciśnienie w instalacji metrów słupa wody Wymiarowanie pomp. Ciśnienie pompy oblicza się na podstawie pola powierzchni kolektorów pamiętając o tym, że pompa powinna również wyrównać spadki ciśnienia w obwodzie. Oba współczynniki uwzględniono na wykresie, z którego można odczytać wymagane parametry pracy pompy. Spośród ogólnodostępnych w sprzedaży grup pompowych należy wybrać urządzenie o zbliżonych parametrach. Tego rodzaju pompy przeznaczone do tradycyjnych instalacji CO i klimatyzacji z reguły nie są optymalnie dostosowane do potrzeb małych systemów solarnych. Należy brać pod uwagę pobór mocy urządzenia. Aby uzyskać dokładniejsze obliczenia, w instalacjach na płyn solarny uwzględnij 10-procentowy spadek ciśnienia i natężenia przepływu przy pompie. 6. Projektowanie 6-24 126

127 Wymiarowanie naczynia wzbiorczego
Ve Vvap Vr Vu = pojemność skuteczna naczynia wzbiorczego Vu = (Ve +·Vvap + Vr) * Cp wiedząc, że: Ve = pojemność ekspansywna = Vt * Ce Vvap = objętość pary Vr = pojemność rezerwowa Ce = współczynnik ekspansji Vt = łączna objętość płynu Cp = = współczynnik ciśnienia PM = maksymalne ciśnienie Pm = minimalne ciśnienie PM = Pvs * 0,9 (Pvs = nastawa zaworu bezpieczeństwa) PM + 1 ______ PM - Pm Wymiarowanie naczynia wzbiorczego. Naczynia wzbiorcze w instalacjach solarnych wymiaruje się inaczej niż w tradycyjnych instalacjach CO z uwagi na szersze zakresy temperatur, większy współczynnik ekspansji mieszanki przeciw zamarzaniu oraz możliwość powstawania pary. Pojemność naczynia należy dobrać w taki sposób, aby przy niskiej temperaturze płynu ciśnienie w najniższym punkcie obwodu wynosiło co najmniej 1,5 bara, a przy wysokiej temperaturze płynu ciśnienie w żadnym punkcie obwodu nie przekraczało maksymalnego ciśnienia roboczego dowolnego elementu. Zawór bezpieczeństwa należy nastawić na wartość poniżej maksymalnego ciśnienia roboczego elementu o najniższym ciśnieniu roboczym. Maksymalne ciśnienie (PM) powinno być o ok. 10% niższe od nastawy zaworu bezpieczeństwa. Naczynie wzbiorcze ma zniwelować następujące zjawiska: Ve – pojemność ekspansywna (rozszerzalność cieplna płynu) Vvap – objętość pary powstającej w kolektorach i rurach podczas stagnacji systemu. Ciśnienie początkowe gazu (Pi) w naczyniu wzbiorczym należy ustawić tak, by było równe sumie ciśnienia zimnego płynu w najwyższym punkcie instalacji i ciśnienia statycznego (1 bar = 10 m słupa wody). W instalacjach narażonych na zbyt niskie temperatury należy ustawić nieco niższe początkowe ciśnienie gazu w naczyniu. Dzięki temu naczynie będzie tłoczyć płyn do pozostałej części instalacji nawet, gdy zmniejszy się objętość płynu (pojemność rezerwowa Vr). 6. Projektowanie 6-25 127

128 Kolektory: skuteczność opróżniania wysoka / niska
Aby prawidłowo zwymiarować naczynie wzbiorcze, trzeba znać skuteczność opróżniania kolektora, od której zależy powstawanie pary. Różne rodzaje kolektorów charakteryzują się odmienną skutecznością opróżniania. Od tego parametru zależy działanie kolektora w czasie stagnacji systemu: W kolektorach o wysokiej skuteczności opróżniania powstaje niewielka ilość pary, w przybliżeniu równa pojemności kolektora. Para przestaje się tworzyć krótko po osiągnięciu stanu stagnacji, gdy tylko kolektor zostanie opróżniony. W kolektorach o niskiej skuteczności opróżniania może powstawać do 1000 litrów pary na każdy litr pojemności. W ciągu dnia para nie przestaje się tworzyć, ponieważ płyn zalega w kolektorach przez długi czas po osiągnięciu stanu stagnacji. Aby zwymiarować naczynie wzbiorcze do pracy z kolektorem o niskiej skuteczności opróżniania, należy spytać producenta o ilość powstającej pary i specjalne warunki wymiarowania. 6. Projektowanie 6-26

129 Przyłącza kolektorów: niska/wysoka skuteczność opróżniania
Miejsce przyłączenia kolektora również ma wpływ na jego działanie w stanie stagnacji: Przynajmniej jedno przyłącze powinno znajdować się na dole kolektora (schemat po prawej). W żadnym przypadku oba przyłącza nie mogą znajdować się na górze (schemat po lewej). 6. Projektowanie 6-27

130 Instalowanie kolektora: wpływ ułożenia rur na tworzenie się pary
Para będzie powstawać z płynu krążącego w rurach na szarym tle. Oznacza to, ze płyn z wyżej położonych kolektorów będzie spływał do kolektora w stanie stagnacji, gdzie powstanie dodatkowa ilość pary. Przy wymiarowaniu naczynia wzbiorczego należy wziąć pod uwagę dodatkową ilość pary, powstającą w obszarach zaznaczonych na szaro. 6. Projektowanie 6-28

131 Jak uniknąć przegrzania podzespołów:
Zaplanuj tak duże pole powierzchni kolektorów, jak to konieczne. Zastosuj kolektory o wysokiej skuteczności opróżniania. Solarną instalację CO zaplanuj w taki sposób, aby nadmiary ciepła powstające latem wykorzystać w innym miejscu (basen, ziemny kolektor pompy ciepła). Używaj wyłącznie podzespołów i materiałów dopuszczonych przez producenta do stosowania w instalacjach solarnych. Do łączenia rur miedzianych używaj złączek zaciskowych lub stosuj lutowanie twarde. Stosuj naczynia zabezpieczające. Dalsze wskazówki: Ciśnienie napełniania = wysokość statyczna. Jeżeli stosujesz płyn solarny, nie zwiększaj ciśnienia, aby uniknąć tworzenia się pary. W układzie sterowania włącz funkcję „zabezpieczenia systemu”, która wyłącza pompę gdy temperatura płynu przekroczy 120°C. O ile to możliwe, na odcinku powrotnym zainstaluj czujniki temperatury. W pobliżu kolektora zainstaluj przepływomierz obejściowy. W układzie sterowania włącz funkcję ograniczania przepływu / temperatury. Znajdź najlepsze miejsce na instalację czujnika temperatury: zastosuj czujnik z tuleją zanurzeniową mocowany w trójniku. Używaj wyłącznie izolacji odpornej na działanie wysokich temperatur (do 170°C), oficjalnie dopuszczonej przez producenta do stosowania w instalacjach solarnych. Stosuj odpowiedni rodzaj płynu solarnego: niektóre płyny przeznaczone są do kolektorów próżniowo-rurowych. Nie próbuj opóźniać przejścia systemu w stan stagnacji zwiększając ciśnienie napełniania, ponieważ w ten sposób płyn solarny szybko się zestarzeje. Nie rozcieńczaj płynu solarnego wodą ani nie mieszaj go z innymi płynami, np. starym płynem solarnym z rur. Stosuj naczynia zabezpieczające. Nie wszystkie czujniki nadają się do zastosowania w kolektorach, w szczególności kolektorach próżniowo-rurowych. Stosuj czujniki zalecane przez producenta sprzętu. Przy kolektorach zainstaluj wymienne czujniki. 6. Projektowanie 6-29

132 Plan montażu i instalacji
Przed przystąpieniem do pracy rozważ następujące kwestie: jak wstawić zbiornik do pomieszczenia docelowego, jak dostarczyć kolektory i pozostałe podzespoły, gdzie parkować, w jaki sposób uniknąć uszkodzenia trawników, poszycia dachu, wnętrz oraz krajobrazu, czy na dach można dostać się z okna, z drabiny czy z wysięgnika, jakie środki ochrony indywidualnej i zbiorowej będą potrzebne (rusztowania ochronne, szelki, linki), czy podczas montażu podzespołów potrzebne będą dźwigi lub podnośniki. Wskazówka: W razie konieczności zamknięcia drogi pamiętaj o pozwoleniu od lokalnych władz. Jego cenę (niekiedy znaczną) warto uwzględnić w kosztorysie. 6. Projektowanie 6-30 132

133 Przygotowanie oceny ryzyka.
Przed przystąpieniem do pracy instalator musi przygotować ocenę ryzyka. Procedura obejmuje pięć kroków: Identyfikacja potencjalnych zagrożeń. Określenie kto może ucierpieć i w jaki sposób. Ewaluacja ryzyka i określenie środków ostrożności. Zapis spostrzeżeń. Konfrontacja planu z warunkami na każdym stanowisku. Ze względów bezpieczeństwa i higieny pracy, instalatorzy pracujący w krajach takich jak np. Wielka Brytania mają obowiązek przygotować ocenę ryzyka. 6. Projektowanie 6-31

134 Przygotowanie znaków ostrzegawczych
BEZPIECZEŃSTWO NA PLACU BUDOWY NIEBEZPIECZEŃSTWO Trwają prace budowlane Odwiedzający muszą zgłosić się do biura budowy Zawsze noś kask Zawsze noś obuwie ochronne Nieupoważnionym wstęp wzbroniony Ze względów bezpieczeństwa i higieny pracy, instalatorzy pracujący w krajach takich jak np. Wielka Brytania mają obowiązek zadbać o znaki ostrzegawcze. Bezpieczeństwo i higiena pracy. Montaż systemów solarnych wiąże się z różnymi rodzajami zagrożeń, np.: - upadki przy pracy na wysokości, - przepływ w przewodzie zamkniętym, - wysokie temperatury, - elektryczność, - substancje niebezpieczne dla zdrowia, - dźwigi i podnośniki, - obrażenia wywołane działaniem narzędzi, słońca, pary, insektów, kurzu, Należy stosować środki ochrony głowy i odpowiednie, antypoślizgowe obuwie. 6. Projektowanie 6-32

135 1. Wprowadzenie i motywacja. 2
1. Wprowadzenie i motywacja. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje. 4. Podzespoły. 5. Systemy. 6. Projektowanie. 7. Montaż i instalacja. 8. Rozruch. 9. Ogólne zasady konserwacji. 10. Uwagi końcowe. 7. Montaż i instalacja 7-1 135

136 7. Montaż i instalacja. - Montaż kolektorów. - Sprawdzone materiały instalacyjne i techniki łączenia. - Profesjonalna izolacja i osłony. - Prawidłowe umieszczenie czujników. - Zawór bezpieczeństwa. - Centralny odpowietrznik i zawór spustowy. - Obwód dezynfekcji (Legionella). - Integracja systemu. - Uszkodzenia spowodowane przez system. 7. Montaż i instalacja 7-2 136

137 Bezpieczeństwo przede wszystkim!
Bezpieczeństwo podczas instalacji. Podstawy bezpiecznej pracy: podczas instalacji stosuj wszelkie dostępne środki bezpieczeństwa, zachowaj szczególną ostrożność w czasie pracy na dachu, uważaj na przewody elektryczne i poluzowane dachówki, odłącz główne zasilanie w miejscu instalacji, przestrzegaj lokalnych uregulowań prawnych. 7. Montaż i instalacja 7-3 137

138 Montaż kolektorów 138 7. Montaż i instalacja 7-4 Montaż kolektorów.
Wskazówka: Jako początkujący instalator nie wahaj się korzystać z porad fachowców z innych dziedzin: np. dekarza o najtrudniejsze aspekty pracy na dachu, jak mocowanie wsporników. Weź pod uwagę dostępność systemu podczas konserwacji i naprawy. 7. Montaż i instalacja 7-4 138

139 Montaż kolektorów na dachu
- Zestaw do montażu kolektora na dachu składa się z aluminiowych prowadnic i gotowych rurek przyłączeniowych. - Instalator ma do wyboru szeroki asortyment obejm do różnych poszyć dachowych i kątów nachylenia. 7. Montaż i instalacja 7-5 139

140 Montaż kolektorów wpuszczanych
© ViIESSMANN AG Z uwagi na dłuższy czas pracy i większe koszty materiałów, montaż wpuszczany jest dwa razy droższy niż montaż na dachu. Przykład: Montaż na dachu: 2 doświadczonych instalatorów pracuje przez pół dnia. Montaż wpuszczany: 2 doświadczonych instalatorów pracuje przez cały dzień. 7. Montaż i instalacja 7-6 140

141 Montaż kolektorów na dachach płaskich
Wskazówki dotyczące montażu kolektorów. Nie nadwerężaj złączek kolektora (zwykle są one spawane i kruche). Pamiętaj o uszczelkach. Uwzględnij rozszerzalność cieplną materiałów (w przypadku rur miedzianych: 0,017 mm/mK). Złącza śrubowe zabezpiecz nakrętką kontrującą. Ostrożnie obchodź się z zewnętrzną izolacją termiczną. 7. Montaż i instalacja 7-7 141

142 Sprawdzone materiały dla rur.
Miedź: miękka / twarda. Stal nierdzewna: twarda / elastyczna, pojedyncze lub podwójne ścianki; rury preizolowane, często z wbudowanym przewodem do podłączenia czujnika. Stal czarna: niski koszt, zwłaszcza przy dużych systemach. Źródło: Deutsches Kupferinstitut Wskazówka: Nie używaj rur z tworzyw sztucznych. Obecnie dostępne rury nie wytrzymują nominalnych temperatur i ciśnień. 7. Montaż i instalacja 7-8 142

143 Rury Rura znormalizowana Rura atestowana 143 Norma Znak atestu
Oznaczenie wymiarów Data produkcji producenta Rura znormalizowana BS- EN 1057 15 X 1 RRR 00 IV Numer nadany producentowi przez jednostkę certyfikującą 004 / XXX R250 Stopień twardości Rury – normy i atesty. Właściwości mechaniczne: TWARDE (R290) Wytrzymałość na rozciąganie > 290 N/mm2 Wydłużenie > 3% PÓŁTWARDE (R250) Wytrzymałość na rozciąganie > 250 N/mm2 Wydłużenie > 20% MIĘKKIE (R220) Wytrzymałość na rozciąganie > 220 N/mm2 Wydłużenie > 40% 7. Montaż i instalacja 7-9 143

144 Sprawdzone rodzaje połączeń tymczasowych:
Złączki zaciskowe. łączenie nielutowane za pomocą pierścienia zaciskowego. Połączenia samozaciskowe: niektóre rodzaje kolektorów można łączyć za pomocą podwójnych połączeń samozaciskowych. Spytaj producenta o dostępność połączeń dedykowanych dla instalacji solarnych. Połączenia kapilarne. Uwaga: Konopie lub taśmę teflonową można stosować wyłącznie do uszczelniania gwintów na odcinkach o niskich temperaturach (np. przy zbiorniku akumulacyjnym). Nie wolno w ten sposób uszczelniać połączeń w pobliżu kolektora. Metody łączenia rur miedzianych. POŁĄCZENIA LUTOWANE MIĘKKIE: Temperatura topnienia spoiwa <350°C Temperatura robocza < 110°C BS EN 1254-! POŁĄCZENIA LUTOWANE TWARDE: Temperatura topnienia spoiwa <800°C SPOIWA wg BS EN Drut do lutowania ze stopu cyny z miedzią lub cyny ze srebrem Stop miedzi i fosforu (Cu 94 %, P 6%) do lutowania twardego PASTA TRAWIĄCA: Cienką, jednolitą warstwę pasty nakłada się tylko po zewnętrznej stronie rury. Czas od nałożenia pasty do lutowania nie powinien przekraczać 2–3 godzin. Pasta powinna rozpuszczać się w zimnej wodzie, nie może być drażniąca ani toksyczna. Musi sprawdzać się w zakresach temperatur odpowiednich dla instalacji solarnych. Aby uniknąć korozji, należy zachować neutralne pH. 7. Montaż i instalacja 7-10 144

145 Metody łączenia rur miedzianych.
Zalecane metody: lutowanie twarde i łączenie zaciskowe © Niemiecki Instytut Miedzi Nie wolno używać tej metody łączenia w systemach z kolektorami próżniowo-rurowymi. 7. Montaż i instalacja 7-11 145

146 Szereg elektrochemiczny
Ołów – 0,13 V Aluminium – 1,67 V Wodór 0 V Cynk – 0,73 V Miedź + 0,34 V Żelazo – 0,43 V Srebro + 0,8 V Nikiel – 0,23 V Platyna + 0,87 V Cyna – 0,14 V Złoto + 1,5 V Szereg elektrochemiczny Szereg elektrochemiczny. Dwa elementy z różnych metali, zanurzone w nasyconym tlenem elektrolicie, tworzą ogniwo galwaniczne. Zgodnie z ruchem wody w obwodzie, za odcinkiem miedzianym nie powinno się instalować elementów z metalu o niższym potencjale elektrochemicznym, ponieważ jony miedzi przyspieszą ich korozję. Takie elementy można zainstalować przed odcinkiem miedzianym. W przypadku wody o wysokiej korozyjności zalecane jest stosowanie złączek z izolacją z tworzywa sztucznego (dielektryku). W mieszanych obwodach zamkniętych ryzyko korozji galwanicznej nie występuje, ponieważ tlen rozpuszczony w wodzie szybko się zużywa. 7. Montaż i instalacja 7-12 146

147 L – długość rury w metrach
Rozszerzalność cieplna Różnica temperatur K L – długość rury w metrach  L zmiana długości w mm Rozszerzalność cieplna. Przy projektowaniu orurowania miedzianego należy uwzględnić rozszerzalność cieplną miedzi (współczynnik: a = 0,0165 mm/mK): Rozszerzanie = L x a x (Tmax - Tmin). Przykład: Rura, której długość w temperaturze 15°C wynosi 10 m po podgrzaniu do 145ºC wydłuży się o 22 mm. Rury narażone na zmienne temperatury należy mocować za pomocą obejm, które umożliwią rozszerzanie i kurczenie się materiału. Należy unikać mocowania na sztywno. Wskazówka: Zjawisko rozszerzalności cieplnej stanowi nie lada wyzwanie dla instalatora: Aby obliczyć ilość elementów kompensujących, należy najpierw określić maksymalne temperatury dla każdego odcinka. 7. Montaż i instalacja 7-13 147

148 Prawidłowa izolacja rur.
Wewnątrz: - wełna mineralna, wełna skalna, wata szklana i inne materiały odporne na wysokie temperatury, - izolacja z elastycznej pianki elastomerowej, np. Armaflex HT, Aeroflex i inne, zatwierdzone przez producenta do stosowania w systemach solarnych. Zewnętrzna: - przy braku profesjonalnie wykonanych osłon tylko izolacja z mikroporowej pianki EPDM może wytrzymać kilka lat. Izolacja termiczna. Izolacja termiczna, zwłaszcza zbiorników i rur, stanowi istotny element każdej solarnej instalacji grzewczej. Materiały izolacyjne powinny: być odporne na działanie wysokich temperatur (125ºC przez dłuższy czas, do 180ºC przez krótszy czas), być odporne na działanie czynników zewnętrznych (promieniowanie UV, korozja), małych zwierząt i ptaków, spełniać wymagania obowiązujących norm w zakresie grubości i przewodności. Izolację należy zainstalować na całej długości rur i na podzespołach, pozostawiając odkryte tylko elementy sterownicze. Wskazówka: Tylko osłony zapewniają trwałość izolacji dłuższą niż 10 lat. 7. Montaż i instalacja 7-14 148

149 Korozja osłon cynkowanych
Źródło: ZfS-Rationelle Energietechnik GmbH, Hilden Osłony: - w ciągu 10 lat korozja może w znacznym stopniu uszkodzić osłony cynkowane, - należy stosować cynk galwaniczny, aluminium lub stopy cynku i aluminium. 7. Montaż i instalacja 7-15

150 Nieprawidłowa izolacja zewnętrzna
Z uwagi na surowe warunki zewnętrzne, np. promieniowanie UV i nadmierne gorąco, należy używać wyłącznie izolacji przeznaczonej przez producenta do stosowania w instalacjach solarnych. 7. Montaż i instalacja 7-16

151 Izolacja niezabezpieczona przed ptakami
Źródło: ZfS-Rationelle Energietechnik GmbH, Hilden Wszystkie rodzaje izolacji z pianki mikroporowej przyciągają ptaki. Izolację zniszczoną przez ptaki należy wymienić, a najlepiej zastosować specjalne osłony. Przedstawiona na zdjęciu osłona z aluminium okazała się niedostateczna. 7. Montaż i instalacja 7-17

152 Znaczenie izolacji zbiornika akumulacyjnego
Straty roczne: 1156 kWh 0,6 W/K (x2) 36 W 0,3 W/K (x6) 54 W 1,4 W/K 42 W _______________ Łącznie: 132 W Przykład Roczne straty ciepła w źle izolowanym zbiorniku akumulacyjnym: = 4162 MJ/ a Montaż i instalacja Znaczenie izolacji zbiornika akumulacyjnego. W solarnym systemie grzewczym najwięcej ciepła ucieka nocą przez zbiornik. Z tego względu wymagana jest prawidłowa izolacja zbiornika. Schemat przedstawia miejsca, przez które ucieka najwięcej ciepła: złączki, nieizolowane osłony metalowe oraz miejsca z nieprawidłowo zainstalowaną izolacją. O znaczeniu termicznej izolacji zbiornika najlepiej świadczy fakt, że nieprawidłowo zabezpieczony 300-litrowy zbiornik (najczęściej stosowany w instalacjach domowych) generuje roczne straty sięgające ok kWh. 7. Montaż i instalacja 7-18 152

153 Lokalizacja czujników w obrębie baterii kolektorów
Czujniki Tuleja zanurzeniowa (zalecana) Czujnik powierzchniowy (mniej dogodny) Gorąca Zimna Lokalizacja czujników w obrębie baterii kolektorów. Czujniki należy umieścić przy ostatnim („najgorętszym”) kolektorze, w miejscu, na które nie pada cień. Należy zapewnić dobry kontakt cieplny czujnika z absorberem, rurą wymiennika i tuleją. Instalacja musi być szczelna. Należy stosować przewody odporne na wysokie temperatury i promieniowanie UV. 7. Montaż i instalacja 7-19 153

154 Zalecany sposób montażu czujników
Kolektory płaskie zwykle wyposażone są w gniazdo do montażu czujnika. Na zdjęciu przedstawiono zalecony sposób montażu czujników w kolektorach bez takiego gniazda: aby prawidłowo umieścić czujnik w przewodach rurowych, najlepiej zastosować trójnik. 7. Montaż i instalacja 7-20

155 Lokalizacja zaworów odpowietrzających
Typowa Dobra Niezalecana 10 cm Lokalizacja zaworów odpowietrzających. Zawory odpowietrzające powinny znajdować się w najwyższym punkcie instalacji. Między zaworem a resztą obwodu warto zainstalować zbiorniczek gromadzący powietrze z obwodu. Zawory należy umieścić zgodnie z rysunkiem, aby powietrze nie krążyło w obwodzie, co zdarza się przy natężeniu przepływu przekraczającym 0,4 m/s. Zawory odpowietrzające są niezbędnym składnikiem systemów otwartych. 7. Montaż i instalacja 7-21 155

156 Centralny odpowietrznik
Schemat odpowietrznika automatycznego Niektóre odpowietrzniki należy instalować na odcinku powrotnym obwodu (jak pokazano na schemacie). W przeciwnym wypadku, w stanie stagnacji systemu zamiast powietrza mogą się z nich wydobywać opary płynu solarnego. Odpowietrznik najlepiej pracuje przy natężeniach przepływu przekraczających 0,4 m/s. Przy słabszym natężeniu pęcherzyki powietrza nie schodzą z kolektora. Dodatkowo zaleca się instalację zaworów spustowych w górnej części odcinka doprowadzającego i powrotnego. 7. Montaż i instalacja 7-22 156

157 Prawidłowa instalacja naczynia zlewowego
- Zawór bezpieczeństwa należy zawsze podłączać przez rurę z naczyniem zlewowym wstępnie wypełnionym niewielką ilością wody : - rura prowadząca do naczynia powinna być odporna na wysokie temperatury, - pojemność naczynia zlewowego powinna być co najmniej dwa razy większa od pojemności kolektora, - można wykorzystać oryginalny pojemnik z tworzywa sztucznego; aby zabezpieczyć go przed przegrzaniem, należy nalać nieco wody, - poziom wody powinien sięgać powyżej wylotu rury spustowej. Uwaga: Do wstępnego napełnienia naczynia w zupełności wystarczy woda. Płyn solarny szybko się utleni. Uwaga: Niektórzy zalecają instalację zaworów bezpieczeństwa z kapilarą. Odradzamy takie rozwiązanie z uwagi na niebezpieczeństwo wydostawania się pary przez otwarty zawór podczas stagnacji. Zalecamy sposób instalacji przedstawiony na zdjęciu. 7. Montaż i instalacja 7-23

158 Zawór mieszający i obwód wtórny
Termostatyczny zawór mieszający ogranicza do 60°C temperaturę wody doprowadzanej do kranów. Temperatura wody w kranie nie może przekraczać 65°C. Zawór miesza wodę zimną z ciepłą wodą ze zbiornika. W tym celu wymagane jest oddzielne doprowadzenie zimnej wody. Zawsze należy stosować filtr siatkowy chroniący mechanizm przed zanieczyszczeniami. Na schemacie przedstawiono w jaki sposób należy podłączyć obwód wtórny do wlotu zimnej wody w zaworze (czerwony element). Uwaga: Brak takiego podłączenia grozi oparzeniami. Zawór działa tylko jeżeli kurki są otwarte. Mieszanie z zimną wodą następuje dopiero wtedy, gdy zostanie odkręcony kurek. W przeciwnym wypadku wprost ze zbiornika akumulacyjnego do kranów może zostać doprowadzona zbyt gorąca woda (np. 90°C) i oparzyć użytkownika mimo obecności zaworu mieszającego. 7. Montaż i instalacja 7-24

159 Bakterie w CWU: ochrona przed legionellozą:
W większości źródeł wody znajdują się niewielkie ilości bakterii Legionella, które rozmnażają się w temp. 25–46°C. Przeniknięcie bakterii do płuc może wywołać poważne choroby u osób z obniżoną odpornością. Jednym ze środków zapobiegawczych jest codzienna pasteryzacja w temp. 60°C. Nie należy przechowywać więcej wody niż to konieczne. W Europie obowiązują dodatkowe zabezpieczenia zbiorników o pojemności przekraczającej 400 litrów. Najczęściej stosowanym środkiem zapobiegawczym jest pasteryzacja, która polega na podgrzaniu całego systemu (zbiornika oraz rur) do temp. 60°C. W Europie wodę dla gospodarstw wielorodzinnych podgrzewa się raz na dobę (ok 17.00). Zamiast podgrzewania można również regularnie sprawdzać stan wody. W Europie obowiązują dodatkowe zabezpieczenia zbiorników o pojemności przekraczającej 400 litrów. Uwaga: Z uwagi na spadki wydajności instalacji solarnej, pasteryzację należy stosować tylko w razie konieczności. W Europie zwykle nie bierze się pod uwagę tego zagrożenia w gospodarstwach jedno- i dwurodzinnych. 7. Montaż i instalacja 7-25 159

160 Uszkodzenia spowodowane przez system
Uszkodzenia i możliwe przyczyny. Najczęstsze problemy: - wydostawanie się wody lub pary z otwartego zaworu bezpieczeństwa (przyczyna: brak naczynia zlewowego), - przecieki (przyczyna: niedostateczne próby ciśnieniowe / zestarzenie się instalacji), - zanieczyszczenie poszycia dachowego glikolem (kolorowe plamki) (przyczyna: próby ciśnieniowe z zastosowaniem płynu solarnego zamiast wody lub powietrza), - przecieki wskutek uszkodzenia poszycia (przyczyna 1: nieostrożne chodzenie po dachu podczas montażu) (przyczyna 2: obejmy przyciskają dachówki / nieprawidłowy montaż obejm), - uszkodzenie membrany (należy używać obejm przyklejanych), - uszkodzenia spowodowane przesuwaniem się kolektorów na płaskich dachach (przyczyna: nieprawidłowo przymocowane kolektory), - problemy z potencjałem elektrycznym w domowych urządzeniach elektronicznych (przyczyna: brak korekcji potencjału w systemie), - uszkodzenia spowodowane upadkiem. Wskazówka: Postępuj zgodnie z informacjami podanymi w instrukcji obsługi systemu, w razie wątpliwości skontaktuj się z producentem. Membrana uszkodzona przez obejmę 7. Montaż i instalacja 7-26 160

161 1. Wprowadzenie i motywacja. 2
1. Wprowadzenie i motywacja. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje. 4. Podzespoły. 5. Systemy. 6. Projektowanie. 7. Montaż i instalacja. 8. Rozruch. 9. Ogólne zasady konserwacji. 10. Uwagi końcowe. 8. Rozruch 8-1 161

162 Rozruch: kolejność działań.
1. Próba ciśnieniowa. 2. Płukanie. 3. Napełnianie. 4. (Pierwsze) opróżnianie. 5. Zwiększanie ciśnienia. 6. Nastawy ciśnienia, przepływu i temperatury. 7. Podstawy obsługi dla klienta. 8. Opróżnianie w trakcie użytkowania. Po połączeniu rur (metodą lutowania twardego lub łączenia zaciskami) należy w prawidłowej kolejności wykonać wskazanie działania rozruchowe. Nieprawidłowa kolejność może być przyczyną uszkodzeń i dodatkowych kosztów. Substancja: Wskazówki dotyczące próby ciśnieniowej: powietrze, woda, płyn solarny Uwaga: Z uwagi na wysoką zdolność przenikania glikolu ewentualne przecieki systemu mogą się powiększać. Zwróć szczególną uwagę na łączenia rur w ścianach. Szukaj najmniejszych wycieków zwracając uwagę na najmniejsze spadki ciśnienia wskazywane na manometrze. Wskazówki dotyczące płukania: woda, płyn solarny Płukanie stosuje się coraz rzadziej, ponieważ do lutowania twardego czy łączenia rur metodą zaciskową nie jest potrzebny tłuszcz lutowniczy. Wskazówki dotyczące opróżniania Z uwagi na obecność rozpuszczonego powietrza, system można całkowicie opróżnić dopiero po nagrzaniu. Oprócz pierwszego opróżnienia w dniu rozruchu, konieczne mogą okazać się kolejne W szczególności dotyczy to systemów montowanych jesienią. Po pierwszym wiosennym nagrzaniu należy przeprowadzić dodatkowe opróżnianie. W okresie zimowym istnieje niebezpieczeństwo uszkodzenia przez mróz 8. Rozruch 8-2 162

163 Płukanie i napełnianie
Woda (kolor czerwony) Płukanie. Schemat po lewej przedstawia płukanie systemu wodą. Napełnianie. Schemat po prawej stronie przedstawia napełnianie systemu płynem solarnym z pojemnika za pomocą pompy. Napełnianie kończy się, gdy płyn solarny zacznie wyciekać z wylotu. Płyn solarny jest zwykle zabarwiony, aby ułatwić jego identyfikację. 8. Rozruch 8-3 163

164 Płukanie i napełnianie za pomocą specjalnej pompy
1. Podłącz pompę do zaworu zwrotnego. 2. Wlej płyn solarny do pojemnika i podłącz drugi zawór. 3. Zakręć zawór główny i odkręć zawory zwrotne. Zainstaluj filtr na przewodzie wylotowym. 4. Włącz pompę, aby rozpocząć płukanie. 8. Rozruch 8-4 164

165 Płukanie, napełnianie, próba ciśnieniowa i zwiększanie ciśnienia
5. Gdy wypływająca woda będzie czysta, płukanie można zakończyć. 6. Zamknij wylotowy zawór zwrotny i zwiększ ciśnienie (np. do 6 barów). Spytaj producenta o zalecaną wartość ciśnienia próbnego. 7. Zamknij drugi zawór. Próba ciśnieniowa powinna trwać przynajmniej 10 minut. 8. Otwórz główny zawór. Otwierając zawór zwrotny ustaw ciśnienie robocze (np. 1,5 bara). Spytaj producenta o zalecaną wartość ciśnienia roboczego. 8. Rozruch 8-5 165

166 Przykładowy* protokół odbioru końcowego: 1 z 4
1. Instalacja OK Uwagi Mocowanie zgodne z instrukcjami Umasowienie instalacji i odgromniki zgodne z przepisami Wymiana dachówek po zamocowaniu obejm zgodna z przepisami, poszycie dachowe nieuszkodzone Prawidłowe mocowanie kolektorów w obejmach Zawór bezpieczeństwa przy pompie wyposażony w rurę odprowadzającą Naczynie zlewowe pod zaworem Rura odprowadzająca przy zaworze bezpieczeństwa po stronie instalacji domowej podłączona do naczynia zlewowego Prawidłowe podłączenie zbiornika akumulacyjnego Termostatyczny zawór mieszający jest zainstalowany i prawidłowo ustawiony * Szczegóły systemu: Zbiornik akumulacyjny z wymiennikiem o podwójnej wężownicy, bojler naścienny do dogrzewania, centralny układ sterowania. 8. Rozruch 8-6 166

167 Przykładowy protokół odbioru końcowego: 2 z 4
2. Rozruch OK Uwagi System przepłukany płynem solarnym Odsysanie powietrza przez co najmniej 30 minut System napełniony płynem solarnym Próba szczelności systemu i wszystkich połączeń Sprawdzenie proporcji płynu. Ochrona przed zamarzaniem: °C Próba ciśnieniowa naczynia wzbiorczego przed napełnieniem. Docelowo = ciśnienie statyczne (bar) Ciśnienie w instalacji (zimna woda). Docelowo = ciśnienie statyczne + 0,8 (bar) Natężenie przepływu ustawione zgodnie z instrukcją obsługi Opróżnianie pompy, zbiornika, wymiennika i kolektora (przed opróżnieniem należy zamknąć zawór przeciwzwrotny) Zawór przeciwzwrotny otwarty Zdjęte zaślepki na zaworach napełniania i odpowietrznikach Odpowietrzanie zbiornika ciepłej wody Odpowietrzanie obwodu grzewczego i zbiornika 8. Rozruch 8-7 167

168 Przykładowy protokół odbioru końcowego: 3 z 4
3. Układ sterowania OK Uwagi Czujniki temperatury pokazują rzeczywiste wartości Pompa działa i tłoczy płyn (spr. przepływomierz) Nagrzewanie obwodu i zbiornika Przy pełnym nasłonecznieniu maksymalna różnica między temperaturą rury prowadzącej do kolektora a temperaturą odcinka powrotnego waha się w zakresie od 10 do 14°C Prawidłowe nastawy urządzeń hydraulicznych w układzie sterowania Dogrzewanie włącza się przy: °C (Maksymalna temperatura zasobnika zob. w podręczniku instalacji) Klient wymaga funkcji dodatkowego podgrzewania zbiornika Opcja: funkcja tłoczenia CWU 8. Rozruch 8-8 168

169 Przykładowy protokół odbioru końcowego: 4 z 4
4. Szkolenie OK Uwagi Właściciel budynku został poinformowany w zakresie: - podstawowych funkcji i obsługi systemu, w tym pompy obiegowej - funkcji i obsługi systemu dogrzewania - ochrona systemu przed zamarznięciem - częstości przeglądów technicznych Ponadto otrzymał: - dokumentację wraz ze schematami nietypowych połączeń, jeżeli takie zostały wykonane - dodatkowe instrukcje obsługi 8. Rozruch 8-9 169

170 1. Wprowadzenie i motywacja. 2
1. Wprowadzenie i motywacja. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje. 4. Podzespoły. 5. Systemy. 6. Projektowanie. 7. Montaż i instalacja. 8. Rozruch. 9. Ogólne zasady konserwacji. 10. Uwagi końcowe. 9. Ogólne zasady konserwacji 9-1 170

171 9. Ogólne zasady konserwacji:
- Korzyści płynące z konserwacji. - Lista kontrolna przeglądu technicznego. - Lokalizacja uszkodzeń i optymalizacja systemu. 9. Ogólne zasady konserwacji 9-2 171

172 Korzyści płynące z konserwacji
Konserwacja. Prawidłowo zaprojektowany i obsługiwany system solarny powinien działać przez wiele lat, nawet do końca okresu użytkowania bez potrzeby naprawy lub konserwacji. Mimo to, instalator powinien zaproponować właścicielowi konserwację w celu zapewnienia możliwie najdłuższego okresu eksploatacji urządzeń. Na konserwację należy przeznaczyć ok. 1 godziny rocznie, w zależności od wielkości systemu. W systemach z zapasowym źródłem energii ciepła woda jest zawsze dostępna, dlatego ewentualne usterki systemu mogą być trudne do wykrycia. Z tego względu przeglądy techniczne i konserwacja są bardzo ważne. Zaniedbany system solarny w niektórych przypadkach może działać mało wydajnie lub ulec uszkodzeniu nawet z błahych powodów (np. wskutek niedostatecznej ochrony przed zamarzaniem). Korzyści dla instalatora: - dodatkowy zysk, - miara lojalności klienta, - możliwość śledzenia zmian w nastawieniu klienta oraz potencjalny dodatkowy zysk, np. przy instalacji nowego ogrzewania, - dobrze działający system oznacza zadowolenie klienta i dobre referencje. Korzyści dla właściciela: - gwarancja wydajności i szybkiego zwrotu z inwestycji, - szybkie wykrywanie usterek, - drobne uszkodzenia zostaną usunięte zanim doprowadzą do większych szkód (droższych w naprawie), - można zlecić inne niewygodne prace (np. czyszczenie dachu, usuwanie liści...). 9. Ogólne zasady konserwacji 9-3 172

173 Przykładowa lista kontrolna przeglądu
Dziennik konserwacji Kontrola wzrokowa Kolektory czyste i szczelne Wszystkie podzespoły właściwie zamocowane Izolacja termiczna w odpowiednim stanie Wylot kolektorów Układ sterowania Układ sterowania działa prawidłowo Wyświetlane dane są dopuszczalne Wyświetlane temperatury są dopuszczalne (okresowo należy zmierzyć opór czujników temperatury) Parametry fizyczne W systemie nie ma powietrza (zawór odpowietrzający działa prawidłowo) Manometr wskazuje prawidłowe ciśnienie Termometry wskazują prawidłową temperaturę Natężenie przepływu jest prawidłowe (jeżeli zainstalowano przepływomierz) Licznik energii działa prawidłowo (jeżeli zainstalowano) Mieszanka niezamarzająca Pobór próbki: stężenie = ______, pH = ______ Anoda i pozostałe elementy Ciśnienie pierwotne w naczyniu wzbiorczym: ______ Anoda w odpowiednim stanie Profil wykorzystania zapasowego źródła energii Rocznie na czynności konserwacyjne należy przeznaczyć około 1 godziny. Co roku należy sprawdzić powierzchnię kolektora: czy nie ma widocznych uszkodzeń obudowy lub osłony szklanej, czy powierzchnia nie jest silnie zabrudzona (liście, znaczna warstwa pyłu). W pomieszczeniu roboczym: Sprawdź ciśnienie w instalacji i minimalne natężenie przepływu Sprawdź układ sterowania: Czy temperatury wskazywane na wyświetlaczu są prawdopodobne przy aktualnych warunkach pogodowych i temperaturze na zewnątrz? Czy prawidłowo działają włączone funkcje? Czy zapisane dane są prawidłowe? Co pięć lat należy sprawdzić: - ochronę przed zamarzaniem płynu solarnego za pomocą specjalnego testera lub głębokiego zamrażania (funkcja „super frost”); - pH płynu solarnego (papierkiem lakmusowym, pH >7.5); - ciśnienie naczynia wzbiorczego; - szczelność wszystkich połączeń; - sprawność termostatycznego zaworu mieszającego; - czy elementy konstrukcyjne kolektora dobrze trzymają się dachu; - stan izolacji rur. Warto również spytać użytkownika czy jest zadowolony z temperatury i udziału energii słonecznej w ogólnym zużyciu oraz czy w trakcie użytkowania nie stało się coś „niezwykłego”. 9. Ogólne zasady konserwacji 9-4 173

174 Właściwości mieszanki niezamarzającej
Glikol % Ciecz Mieszanka Temperatura °C Ciało stałe Właściwości mieszanki niezamarzającej. W systemach solarnych przeważnie stosuje się wodny roztwór glikolu o stężeniu do 40% (zależnie od strefy klimatycznej) jako mieszankę niezamarzającą, która gwarantuje prawidłowe działanie instalacji przy temperaturach do –25 ºC. Gotowe mieszanki niezamarzające stanowią doskonałą alternatywę dla roztworu, ponieważ przyspieszają napełnianie i rozruch systemu. 9. Ogólne zasady konserwacji 9-5 174

175 Problemy i ich możliwe przyczyny
Niedostosowanie rozmiaru do wielkości poboru Awaria zapasowego źródła energii lub układu sterowania Woda nie osiąga pożądanej temperatury Pobór wody przekracza założenia projektowe Otwarty lub zabrudzony zawór zwrotny Uszkodzona lub nieodpowiednia izolacja termiczna Zbiornik akumulacyjny szybko się wychładza Awaria układu sterowania Normalne zjawisko w bardzo ciepłe noce Pompa działa w nocy Niewłaściwe nastawy układu sterowania lub awaria czujnika Niewłaściwe ustawienie lub awaria czujnika Zanieczyszczona lub zapowietrzona instalacja Awaria lub niedostateczna moc pompy Zbyt wysoka różnica między temperaturą zbiornika i kolektora Za mały zbiornik Za małe naczynie wzbiorcze (wyciek płynu) Nieszczelność instalacji Zbyt niskie ciśnienie w instalacji Zbyt wysokie ciśnienie początkowe Zbyt wysokie ciśnienie napełniania Za małe naczynie wzbiorcze Zbyt wysokie ciśnienie w instalacji Nieprawidłowe ustawienie czujnika przy kolektorze Wartości progowe temperatury (start - stop) ustawione zbyt blisko Obwód wyjściowy zamieniony z powrotnym (Normalne przy zmianach pogody) Pompa działa w sposób przerywany Niedobór mocy w silniku pompy Nieprawidłowe położenie czujnika Awaria pompy Pompa nie działa (nawet przy dobrym nasłonecznieniu i zimnym zbiorniku) Przyczyna 4 Przyczyna 3 Przyczyna 2 Przyczyna 1 Problem Problemy i ich możliwe przyczyny. Tabela przygotowana wyłącznie w celach ilustracyjnych. 9. Ogólne zasady konserwacji 9-6 175

176 Sprawdzanie różnicy temperatur
Jak uniknąć największych błędów. Przy lokalizowaniu uszkodzeń po pierwsze sprawdź wskazania temperatury przy grupie pompowej. Różnica temperatur miedzy zimną (kolor niebieski) i ciepłą wodą (czerwony) oznacza prawie na pewno, że natężenie przepływu jest wystarczające, a kolektor dostarcza energię. Następnie sprawdź manometr, aby upewnić się, czy system jest szczelny a membrana w naczyniu wzbiorczym sprawna. 9. Ogólne zasady konserwacji 9-7 176

177 1. Wprowadzenie i motywacja. 2
1. Wprowadzenie i motywacja. 2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych. 3. Podstawowe informacje, terminy i definicje. 4. Podzespoły. 5. Systemy. 6. Projektowanie. 7. Montaż i instalacja. 8. Rozruch. 9. Ogólne zasady konserwacji. 10. Uwagi końcowe. 10. Uwagi końcowe 10-1 177

178 10. Uwagi końcowe: - Jak uruchomić pierwszy system. - Szkolenia i wsparcie ze strony branży. - Przydatne adresy internetowe. 10. Uwagi końcowe 10-2 178

179 Wskazówki dotyczące pierwszej instalacji.
Aby ustrzec się większości błędów, postępuj według kilku prostych zasad: Używaj wyłącznie podzespołów i materiałów dopuszczonych przez producenta do stosowania w instalacjach solarnych. Spytaj producenta systemu o przykłady profesjonalnie wykonanych instalacji w najbliższej okolicy, porozmawiaj z właścicielami o rzeczywistej wydajności systemu i trwałości podzespołów. Spytaj dostawcę systemu o szkolenia w zakresie montażu i instalacji. Spytaj o możliwość pomocy przy instalacji. Spytaj o możliwość skorzystania z programu symulacyjnego w celu szacunkowej oceny wydajności systemu. Poszukaj współpracowników, którzy pomogą w projektowaniu, wymiarowaniu i instalacji pierwszego systemu -> zbuduj zespół. 10. Uwagi końcowe 10-3

180 Centra szkoleniowe 10. Uwagi końcowe 10-4
Szansa na doskonalenie umiejętności: Szkolenia organizowane przez producenta 10. Uwagi końcowe 10-4

181 Przydatne adresy internetowe
Europejski Instytut Miedzi; Copper Develpment Association Polskie Centrum Promocji Miedzi; 10. Uwagi końcowe 10-5

182 Dziękujemy!

183 Wydawca: Europejski Instytut Miedzi www.eurocopper.org
Niskotemperaturowe termiczne instalacje solarne - Kurs dla instalatorów - Wydawca: Europejski Instytut Miedzi Współpraca: Solarpraxis AG Redakcja: Copper Development Association Projekt: Solarpraxis AG Copyright © 2010 Solarpraxis AG Zdjęcia bez podanego źródła stanowią własność Solarpraxis AG. Dodatkowe informacje można uzyskać pod adresem: 183


Pobierz ppt "Termiczne instalacje solarne - Kurs dla instalatorów -"

Podobne prezentacje


Reklamy Google