AUTOM TO A M TY T Z Y A Z CJ C A ODNAWIA I LN L Y N C Y H Ź H R Ź ÓDEŁ DE

Transkrypt

1 AUTOMATYZACJA ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ CIEPŁA W BUDOWNICTWIE JEDNORODZINNYM Ćwiczenie 4

2 Układy automatycznej regulacji systemów zasilanych kolektorami słonecznymi.

3 Zasada działania W normalnie zmiennych warunkach nasłonecznienia oraz akumulacji ciepła wzasobniku praca pompy jest celowa wówczas, gdy temperatura wody wkolektorze jest wyższa okilka stopni od temperatury wody w zasobniku. W innym przypadku praca pompy byłaby bezużyteczna, nawet mogłaby powodować chłodzenie wody wkolektorze. Elementem do sterowania pompy jest regulator, dla którego sygnałem jest różnica między temperaturą wody w górnej części kolektorów a temperaturą wody wzasobniku. Oprócz termostatu różnicowego do włączenia i wyłączenia pompy, instalacje słoneczne wyposażone są w urządzenia do sterowania dodatkowymi źródłami ciepła.

4 Zasada działania Sterowanie pracą systemu solarnego odbywa się więc na następującej prostej zasadzie: należy cały czas mierzyć temperaturę wabsorberze kolektora i odbiorniku ciepła i jeśli tylko będzie ona wyższa niż temperatura odbiornika, należy włączyć pompę obiegową, która spowoduje przepływ ogrzanego płynu solarnego do chłodniejszego odbiornika. Dlatego nieodłącznym elementem instalacji solarnej są czujniki temperatury. Do tego celu używane są czujniki elektryczne. Są to elementy ozmiennej rezystancji wzależności od temperatury. Czujniki te sąumieszczane w tulei metalowej, z której wychodzi przewód łączący czujnik zregulatorem. Każdy system solarny musi być wyposażony przynajmniej w dwa czujniki. Pierwszy służydo odczytywania temperatury kolektora, drugi zaś mierzy temperaturę w zasobniku, który ma być podgrzewany. Informacja z czujników temperatury jest przesyłana do regulatora solarnego, ajego zadaniem jest włączenie wodpowiednim momencie pompy cyrkulacyjnej.

5 Zasada działania Najczęściej stosowane są sterowniki progowe z dwoma czujnikami temperatury, z których jeden umieszczany jest przy dnie zbiornika magazynującego, w pobliżu wylotu z wymiennika ciepła, drugi zaś przymocowany jest do płyty absorbera kolektora w pobliżu króćca wylotowego. W czasie pracy instalacji różnica temperatury między tymi czujnikami równa jest w przybliżeniu przyrostowi temperatury czynnika w kolektorze. Jeżeli pompa nie pracuje, czujnik wkolektorze pokazuje temperaturę płyty absorbera, której wartość kształtowana jest przez aktualne warunki zewnętrzne temperaturę otoczenia igęstość padającego na kolektor promieniowania słonecznego. Włączanie pompy obiegowej powinno nastąpić po przekroczeniu pewnego progowego przyrostu temperatury ΔT zał.zkolei ten sam układ kontroli powinien wyłączyć pompę, gdy przyrost temperatury wody w kolektorze spadnie poniżej drugiej progowej wartości ΔT wył

6 Zasada działania Wartość różnicy temperatury powodującej włączenie pompy ΔT zał nie może być zbyt mała, gdyż spowoduje to oscylacje systemu (częste włączanie iwyłączanie). Nie przyjmuje się nigdy mniejszej różnicy włączającej pompę, niż ΔT zał = 5ºC, ale przyjęcie nawet ΔT zał =20ºC praktycznie nie zmniejsza ciepła użytecznego zebranego przez kolektor w ciągu całego dnia, gdyż pojemność cieplna, azarazem bezwładność cieplna absorbera kolektora jest znikomo mała wporównaniu zbezwładnością całego układu iskalą czasową zmiany warunków otoczenia. Przy ustalonym już przyroście temperatury włączenia można oszacować wartość ΔT wył. Czasami w instalacjach słonecznych aktywnych praca instalacji jest sterowana przez zmianę obrotów pompy (strumienia masy czynnika przepływającego przez kolektory). Jest to tzw. sterowanie proporcjonalne.

7 Zabezpieczenia Regulator solarny, oprócz wcześniej wymienionych funkcji, ogranicza wartość maksymalnej temperatury wzbiorniku ikolektorze. Szczególnie niebezpiecznym jest stan stagnacji, gdy kolektor nie pracuje, nie ma odbioru ciepła, a napromieniowanie słoneczne jest duże. Dzieje się tak na przykład w lato, kiedy użytkownicy instalacji przykładowo wyjadą na dwutygodniowy urlop. Istnieje wówczas zagrożenie zagotowania się czynnika grzewczego i jego parowania. Ustawiana jest w regulatorze maksymalna wartość, do jakiej może wzrosnąć temperatura kolektora. Gdy zostanie osiągnięta ustawiona temperatura wymagana podgrzewacza, następuje wyłączenie pompy obiegu solarnego.

8 Zabezpieczenia Jeżeli temperatura cieczy wkolektorze wzrośnie do poziomu ustawionej wartości maksymalnej, pompa obiegu solarnego zostanie włączona na tak długo, ażtemperatura spadnie o5kponiżej wartości maksymalnej. Temperatura wody w podgrzewaczu może przy tym dalej wzrastać, jednak tylko do 90ºC. Wieczorem pompa kontynuuje pracę dotąd, aż pojemnościowy podgrzewacz wody za pośrednictwem kolektora iprzewodów rurowych zostanie schłodzony do ustawionej temperatury wymaganej. Należy zagwarantować bezpieczeństwo instalacji solarnej także w przypadku przekroczenia wszystkich temperatur granicznych idalszego wzrostu temperatury kolektora poprzez odpowiednie zwymiarowanie naczynia wzbiorczego oraz dobór zaworów bezpieczeństwa izaworów zwrotnych.

9 Schemat przykładowej instalacji solarnej z regulatorem

10 Schemat przykładowej instalacji solarnej z pompą ciepła

11 Zadania regulatora pompy ciepła Do zadań regulatora pompy ciepła należą: pomiar temperatury wpomieszczeniu, pomiar temperatury zewnętrznej, pomiar temperatury górnego źródła, pomiar temperatury dolnego źródła, regulacja pracy pompy ciepła oraz zaworów trójdrogowych, w tym zaworu rozdzielającego przepływ czynnika zkolektorów słonecznych do zasobnika ciepłej wody użytkowej oraz do wymiennika wspomagającego dolne źródło pompy ciepła.

12 Zabezpieczenia Do regulatoranależą następującezadania: badanienajniższej dopuszczalnejtemperatury źródła ciepła, sprawdzanie czy układ grzewczy odbiera przesyłane ciepło, kontrolaszczelnościobiegu wewnętrznego oraz nadzór nad czasem pracy sprężarki. rejestracja wszystkich istotnych parametrów, które potrzebne są do celów diagnostycznych w przypadku ewentualnej awarii systemu. Wtedy osoba posiadająca odpowiednie kwalifikacje jest w stanie odczytać krok po kroku wszystkie stany nadzwyczajne z okresu przed awarią oraz w chwili jej wystąpienia i na tej podstawie może łatwo wskazać miejsce instalacji, odpowiedzialneza ten stan rzeczy. Rejestracja stanów nadzwyczajnych jest także potrzebna do ustalenia ważności gwarancji. W pamięci regulatora są zachowane (także przy zaniku napięcia) wszystkie niezbędne dane, za pomocą których można łatwo określić chwilę włączenia do eksploatacji, sumaryczny czas pracy, liczbę irodzaj występujących błędów, wtym także błędów obsługi.

13 Dziękuję za uwagę!