Solar Thermal Pl

Niskotemperaturowe termiczne instalacje słoneczne Kurs dla instalatorów

1. Wstęp

• System energii • Wpływ środowiska • Aspekty ekonomiczne i gospodarcze

Szlakiem Energii

Wstęp

1-1

Światowe zapasy energii naturalnej

Wstęp

1-2

Światowy układ energii

Wstęp

1-3

Zużycie energii

Wstęp

1-4

Słoneczne instalacje grzewcze

Wstęp

1-5

2. Zasoby słoneczne – Promieniowanie słoneczne

• Słonce jako źródło energii • Geometria Słońca i Ziemia • Wzajemne oddziaływanie promieniowania słonecznego i atmosfery Ziemi • Pomiar promieniowania słonecznego • Obliczanie promieniowania słonecznego • Wykresy i tabele

Słonce jako źródło energii

2. Zasoby słoneczne –Promieniowanie słoneczne

2-1

Geometria Słońca i Ziemi

2. Zasoby słoneczne –Promieniowanie słoneczne

2-2

Ruch roczny Słońca w sferze niebieskiej

2. Zasoby słoneczne –Promieniowanie słoneczne

2-3

Określenie kątów nachylenia

2. Zasoby słoneczne –Promieniowanie słoneczne

2-4

Położenie Słońca i przeszkody na drodze promieniowania słonecznego

2. Zasoby słoneczne –Promieniowanie słoneczne

2-5

Oddziaływanie promieniowania słonecznego z atmosferą

2. Zasoby słoneczne –Promieniowanie słoneczne

2-6

Promieniowanie słoneczne przy powierzchni ziemi

2. Zasoby słoneczne –Promieniowanie słoneczne

2-7

Kipp & Zonen © www.rg-messtechnik.de

Pomiary promieniowania słonecznego

2. Zasoby słoneczne –Promieniowanie słoneczne

2-8

Rola promieniowania słonecznego w pogodzie

2. Zasoby słoneczne –Promieniowanie słoneczne

2-9

Obliczanie promieniowania słonecznego

Daily Average Radiation per Month (kWh/m² d) City: London 6,00

4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

2. Zasoby słoneczne –Promieniowanie słoneczne

Nov

Dec

2-10

© www.solarpraxis.com

kWh/m² d

5,00

Roczne promieniowanie na Świecie

2. Zasoby słoneczne –Promieniowanie słoneczne

2-11

1. Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

• • • • • • •

Komponenty systemu słonecznego grzewczego Kolektory Plan obszaru składowania Wymienniki ciepła Zbiorniki wzbiorcze Inne komponenty Podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

Typowa instalacja solarna z pośrednim obiegiem wymuszonym i jej główne komponenty

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-1

Typowa instalacja solarna i jej główne komponenty – Typ z termosyfonem

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-2

Komponenty w pośrednej instalacji słonecznej z popmowanym obiegiem:

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-3

Komponenty solarnej instalacji grzewczej – Typ z Termosyfonem

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-4

Płasko Płytowe Kolektory Słoneczne

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-5

Niskotemperaturowy słoneczny kolektor grzewczy

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-6

Kolektory rurowe próżniowe

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-7

Kolektory z rurami próżniowymi

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-8

Zasada pozyskiwania energii słonecznej

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-9

Selektywna transmisyjność (efekt cieplarniany)

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-10

Absorpcja– Selektywna Emisja

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-11

Wydajność kolektora słonecznego

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-12

Krzywe wskazujące wydajności kolektorów i metody ich zastosowania

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-13

Krzywe wskazujące wydajność kolektorów słonecznych

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-14

Kolektor bez przeźroczystej osłony zewnetrznej

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-15

„Zwykły” kolektor słoneczny

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-16

© Valeriano Ruiz

Specjalne kolektory płytowe

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-17

Definicja pola powierzchni kolektora płaskiego

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-18

Najcześciej spotykane formy płyt wchłaniajacych

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-19

© ZFS Rationelle Energietechnik GmbH

Izolacja cieplna kolektorów

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-20

Zbiornik

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-21

Klasyfikacja Zbiorników

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-22

© J. Luchterhand

Techniczne szczegóły zbiorników

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-23

Stratyfikacja termiczna

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-24

Istota izolacji zbiornika

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-25

Płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-26

Spiralne wymienniki ciepła

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-27

Zewnętrzne wymienniki ciepła

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-28

Naczynia wzbiorcze

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-29

Działanie naczynia wzbiorczego

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-30

Przewody rurowe

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-31

Rury Miedziane

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-32

Izolacja Cieplna

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-33

Pompy cyrkulacyjne

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-34

Zawory: Definicje i klasyfikacja

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-35

Zawory zwrotne

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-36

Zawory nadmiarowe (bezpieczeństwa)

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-37

Zawór odpowietrzający

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-38

Lokalizacja zaworów odpowietrzających

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-39

Części lub podzespoły prefabrykowane

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-40

Czujniki temperatury

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-41

© J. Luchterhand

Inne podzespoły instalacji

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-42

Podsystemy

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-43

Układ pozyskiwania energii

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-44

Cyrkulacja

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-45

Zbiornik (magazynowanie energii)

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-46

Zasilanie pomocnicze

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-47

Sterowanie – system termosyfonowy

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-48

Sterowanie – cyrkulacja wymuszona

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-49

Zasada działania układu sterowania

Komponenty i podzespoły słonecznej instalacji grzewczej

3-50

4. Termiczne instalacje słoneczne

• Klasyfikacja • Podstawowe ustawienia • Wsparcie systemu

Termiczne instalacje słoneczne

© www.solahart-europe.com

© www.sole.gr

Termiczne instalacje słoneczne

© www.solarpraxis.com

4-1

Prefabrykowane Instalacje

Termiczne instalacje słoneczne

4-2

Instalacje na zlecenie

Termiczne instalacje słoneczne

4-3

Termiczne instalacje słoneczne

Termiczne instalacje słoneczne

4-4

Termiczne instalacje słoneczne

Termiczne instalacje słoneczne

4-5

Konfuguracja Nr 1: Pośredna cyrkulacja z termosyfon i wymiennikiem w zbiorniku.

Termiczne instalacje słoneczne

4-6

Konfiguracja Nr 2: Pośrednia cyrkulacja wymuszona z wymiennikiem w zbiorniku

Termiczne instalacje słoneczne

4-7

Konfiguracja Nr 3: Pośrednia cyrkulacja wymuszona z zewnetrznym wymiennikiem

Termiczne instalacje słoneczne

4-8

System zasilania rezerwowego ― szeregowy

Termiczne instalacje słoneczne

4-9

System zasilania rezerwowego ― zbiorniki akumulacyjne połączone szeregowo

Termiczne instalacje słoneczne

4-10

System zasilania rezerwowego ― elektryczny

Termiczne instalacje słoneczne

4-11

5. Zastosowania

• • • •

Gorąca woda użytkowa Basen kąpielowy ogrzewany energią słoneczną System wsparcia do ogrzewania i klimatyzacji Inne zastosowania

© www.solarpraxis.com

Termiczne systemy słoneczne – Gorąca woda

Zastosowania

5-1

Gorąca woda użytkowa

Zastosowania

5-2

Basen kąpielowy ogrzewany energią słoneczną

Zastosowania

5-3

Basen kąpielowy ogrzewany energią słoneczną

Zastosowania

5-4

Ogrzewanie ciepłej wody użytkowej (c.u.w.) i basenu

Zastosowania

5-5

Prosłoneczna mieniowanie słoneczne, energia wytworzona i zapotrzebowanie

Zastosowania

5-6

Wsparcie systemu grzewczego Ogrzewanie podłogowe

Zastosowania

5-7

Wsparcie systemu grzewczego przy użyciu dwóch zbiorników

Zastosowania

5-8

© PHÖNIX SonnenWärme AG

Wsparcie klimatyzacji i ogrzewania

Zastosowania

5-9

© www.solarmillennium.de

Wykorzystywanie energii słonecznej w procesach przemysłowych

Zastosowania

5-10

© Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V.

Przykłady instalacji

Zastosowania 5-11

© www.solarpraxis.com

Przykłady instalacji

Zastosowania

5-12

© www.solarpraxis.com

Przykłady instalacji

Zastosowania

5-13

6. Projektowanie i Wielkość Systemu

• Kryteria Projektowania • Wielkość

©www.wagner-solar.com

Planowanie montażu

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-1

© Viessmann AG

Proces implementacji projektu lub montażu

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-2

Zużycie gorącej wody

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-3

Dane meteorologiczne

Daily Average Radiation per Month (kWh/m² d) City: London 6,00

4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Projektowanie i Wielkość Systemu

Nov

Dec

6-4

© www.solarpraxis.com

kWh/m² d

5,00

Kryteria: Ustawienie i nachylenie Roczne kolektorów napromieniowanie w %

Kąt nachylenia

Kąt Azymutu

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-5

Inspekcja terenu

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-6

Wstępne wymiarowanie instalacji

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-7

Wymiarowanie kolektorów

Anglia – 1-1.5 m2 na

-

słoneczny ułamek

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-8

Wymiarowanie zbiornika

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-9

Cień

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-10

Wymiarowanie instalacji

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-11

Udział energii słonecznej

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-12

Zmiany udziału energii słonecznej w ciągu roku Miejce: Londyn, Anglia

Place: London, United Kingdom 100,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 10,00

Sty.

Luty

Mar

Maj

Czer

Lip

Sier

Wrz

Paz

AR

YE

D EC

N

O

V

T C O

P SE

JU L AU G

JU N

Y

R

Kw

M A

AP

FE B M A R

0,00

List

© www.solarpraxis.com

20,00

JA N

Udziału energii słonecznej w %

Solar fraction in %

90,00

Grud Rok

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-13

Połączenia baterii kolektorów i przepływ

Połączenie szeregowe

Połączenie równoległe Połączenie szeregowe- równoległe

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-14

Straty ciśnienia w kolektorach płaskich

Straty ciśnienia

Wskaźnik przepływ

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-15

Straty ciśnienia w instalacji rurowej

Straty ciśnienia

Wskaźnik przepływ

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-16

Straty ciśnienia w wymiennikach ciepła

Straty ciśnienia

Wskaźnik przepływ

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-17

© J.Luchterhand

Straty ciśnienia na osprzęcie i innych elementach

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-18

Wymiarowanie pomp Cieśnienie systemu

Metry kolumny wody

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-19

Wymiarowanie wymienników ciepła

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-20

Wymiarowanie naczynia wzbiorczego

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-21

© SOLVIS GmbH & Co KG

Ostateczny Design

Projektowanie i Wielkość Systemu

6-22

7. Montaż Instalacji

© www.wagner-solar.com

Ogólne uwagi

Montaż Instalacji

7-1

Środki bezpieczeństwa podczas montażu

Montaż Instalacji

7-2

© www.sonnenkraft.com

Montaż kolektorów na pochyłych dachu

Montaż Instalacji

7-3

© M. Schnauss

Montaż kolektorów na płaskich dachach

Montaż Instalacji

7-4

Zalecany odstęp między bateriami kolektorów

Montaż Instalacji

7-5

© ViIESSMANN AG

Montaż kolektorów

Montaż Instalacji

7-6

© Valentin Energiesoftware

Konstrukcja wspierająca kolektory

Montaż Instalacji

7-7

© Jenni Energietechnik AG

Zbiornik akumulacyjny

Montaż Instalacji

7-8

Szeregowe i równoległe łączenie grupy zbiorników akumulacyjnych

Montaż Instalacji

7-9

Instalacja rurowa – normalizacja i certyfikacja

Montaż Instalacji

7-10

Rozszerzalność cieplna

Montaż Instalacji

7-11

© Deutsches Kupferinstitut

Łączenie rur miedzianych

Montaż Instalacji

7-12

Szereg elektrochemiczny

Montaż Instalacji

7-13

Naczynie wzbiorcze

Montaż Instalacji

7-14

Przyłączenie zimnej wody do wszystkich elementów

Montaż Instalacji

7-15

Montaż pozostałych elementów (przepływomierz, pompy itd.)

Montaż Instalacji

7-16

Montaż Czujników

Montaż Instalacji

7-17

Umiejscowienie czujników (sond) w obszarze kolektorów

Montaż Instalacji

7-18

Kipp & Zonen © www.rg-messtechnik.de

Lokalizacja czujnika promieniowania

Montaż Instalacji

7-19

Prawidłowe ustawienie połączeń – system kompaktowy

Montaż Instalacji

7-20

Prawidłowe ustawienie połączeń system wymuszonej cyrkulacji

Montaż Instalacji

7-21

©www.wagner-solar.com

Prezentacja instalacji i komentarze końcowe

Montaż Instalacji

7-22

8. Użytkowanie i konserwacja instalacji

• Użytkowanie instalacji • Niesprawności i ich możliwe przyczyny • Konserwacja i utrzymanie instalacji

Rozruch

Użytkowanie i konserwacja instalacji

8-1

Właściwości płynu niezamarzająego

Użytkowanie i konserwacja instalacji

8-2

Temperatura wrzenia mieszaniny wody i glikolu

Użytkowanie i konserwacja instalacji

8-3

Niesprawność

Przyczyna 1

Przyczyna 2

Pompa nie działa (nawet Pompa uszkodzona jeżeli promieniowanie pada na kolektor i zbiornik jest zimny)

Niewłaściwe nastawy sterownika lub uszkodzony czujnik

Przyczyna 3

Przyczyna 4

Nieodpowiednie usytuowanie czujnika

Brak zasilania silnika pompy

Pompa pracuje w sposób (Normalne przy zmianach Obwód wyjściowy przerywany pogody) zamieniony z powrotnym

Okres między punktami wyzwalania od temperatury (start - stop) jest za krotki

Nieprawidłowo usytuowany czujnik kolektora

Za wysokie ciśnienie w systemie

Za mała komora rozprężna

Za wysokie ciśnienie napełniania

Za wysokie ciśnienie początkowe

Za niskie ciśnienie w systemie

Przeciek w dowolnym punkcie instalacji

Za mała komora rozprężna (wyciek płynu)

Za mały zbiornik wody

Za wysoka różnica temperatur między kolektorem a zbiornikiem akumulacyjnym

Pompa uszkodzona lub niewłaściwe zasilanie

Powietrze lub Czujnik niewłaściwie zanieczyszczenia obecne umiejscowiony lub w systemie uszkodzony

Pompa pracuje w nocy

Zjawisko normalne w czasie bardzo ciepłych nocy Uszkodzona lub niewłaściwa izolacja cieplna

Zawór zwrotny otwarty lub Sterownik uszkodzony zabrudzony

Uszkodzony system rezerwowy lub sterownik

Wymiarowanie nieadekwatne do rzeczywistego zużycia

Zbiornik akumulacyjny szybko się ochładza

Woda nie ogrzewa się wystarczająco

Niewłaściwe nastawy sterownika lub uszkodzony czujnik

Niewłaściwe nastawy sterownika lub uszkodzony czujnik

Zawór zwrotny otwarty lub Zużycie znacznie wyższe zabrudzony od projektowego

Użytkowanie i konserwacja instalacji

8-4

Program obsługi/konserwacji Program obsługi/konserwacji Kontrola wzrokowa Kolektory w prawidłowym stanie, brak zabrudzenia lub przecieków Wszystkie elementy prawidłowo zamocowane Izolacja cieplna w prawidłowym stanie Sprawdzić króćce spustowe kolektorów Sterownik Sterownik działa prawidłowo Dane wskazywane przez sterownik są wiarogodne Temperatury wskazywane przez sterownik są wiarogodne (okresowo mierzyć rezystancję czujników temperatury) Parametry fizyczne Sprawdzić czy system nie jest zapowietrzony (Zawór odpowietrzający działa prawidłowo) Ciśnienie systemu wskazywane przez manometr jest prawidłowe Temperatury wskazywane przez termometry są wiarogodne Natężenie przepływu jest prawidłowe (jeżeli przepływomierz jest zainstalowany) Miernik energii działa prawidłowo (jeżeli jest zainstalowany) Płyn niezamarzający Pobrać próbkę płynu: koncentracja

pH

Anoda i inne Ciśnienie pierwotne w komorze rozprężnej Anoda w prawidłowym stanie Sprawdzić profil poboru energii rezerwowej

Użytkowanie i konserwacja instalacji

8-5

© SATAG Thermotechnik AG

Skrzynka sterownicza

Użytkowanie i konserwacja instalacji

8-6

Odpowietrzanie

Użytkowanie i konserwacja instalacji

8-7

Niskotemperaturowe termiczne instalacje słoneczne Kurs dla instalatorów Wydawca:

Solarpraxis AG www.solarpraxis.de

Wspólnie z :

European Copper Institute www.eurocopper.org

Autorzy:

Marcial Serrano, Valeriano Ruiz, Germán Lopez, KarlHeinz Remmers, Michaela Fischbach, Falk Antony, Richard Schlicht, www.energiebuero-berlin.de

Grafika:

Solarpraxis AG

Tłumaczenie:

pro-diction

Edytor:

Nicholas Hay Copper Development Association www.cda.org.uk

ISBN:

3-934595-35-9

Copyright © 2005 Solarpraxis AG