Opis techniczny. Strona 1

Transkrypt

1 Ois techniczny Strona 1

2 1. Założenia dla instalacji solarnej a) lokalizacja inwestycji: b) średnie dobowe zużycie ciełej wody na 1 osobę: 50 [l/d] c) ilość użytkowników: 4 osób d) temeratura z.w.u. z sieci 10 C e) temeratura c.w.u.: 60 C f) rodzaj dachu: dach skośny g) kierunek łaszczyzny kolektora: ołudnie h) owierzchnia czynna 1-go kolektora Dietrisol UL 2.0: F k = 1,835 [m 2 ] i) suma romieniowania w skali roku: Q c = 1000 [kwh/m 2 ] j) średnie dzienne nasłonecznienie w okresie letnim: Q d = 5,5 [kwh/m 2 ] 2. Ois zastosowanych rozwiązań Zarojektowany układ solarny jest oarty na kolektorach Dietrisol UL 2.0 Dane techniczne kolektora Dietrisol UL 2.0 Dane ogólne Pole owierzchni brutto: 2,022 Pole owierzchni aertury: 1,852 Pole owierzchni absorbera: 1,835 Masa oróżnionego kolektora słonecznego: 39,2 kg Objętość cieczy: 1,4 l Materiał okrycia: szkło solarne hartowane Grubość okrycia: 4 mm Wersja montażu: ionowa Zalecany łyn rzenoszący cieło: mieszanka glikolu roylenowego i wody Absorber Materiał: miedź Grubość blachy: 0,2 mm Rodzaj okrycia: wysoko selektywne Wsółczynnik absorcji: 95,3 ± 1% Wsółczynnik emisji: 4,7 ± 2 % Materiał rur absorbera: miedź Liczba rur absorbera: 10 Średnica rury absorbera: 8,3 mm Wymiar króćca rzyłączeniowego: 22 mm Izolacja cielna i obudowa Grubość izolacji cielnej: dno 40 mm, boki 20 mm Materiał izolacyjny: wełna mineralna Materiał obudowy: Aluminium Wymiary gabarytowe obudowy: 1902x1063x89 mm Srawności w odniesieniu do owierzchni absorbera η 0A - 0,810 a 1A - 3,986 a 2A - 0,011 Nie douszcza się zamiany kolektorów o innych arametrach niż w rojekcie. Strona 2

3 Wymagana liczba kolektorów, która okryje zaotrzebowanie na cieło do rzygotowania c.w.u. to 2 sztuki. Kolektory zostaną zainstalowane w 1 baterii na zestawach montażowych rzeznaczonych na dach skośny. Kolektory zwrócone będą na ołudnie. Cieło wygenerowanie rzez zesół 2 aneli słonecznych będzie gromadzone w jednym zbiorniku c.w.u. FISH 300 S2. Wymiana cieła w obiegu solarnym będzie rzebiegać rzy zastosowaniu mieszanki glikolu roylenowego i wody w roorcjach 50/50. Roczny uzysk z instalacji solarnej, uwzględniając srawności kolektorów rzy różnicy temeratur t=50 K wynosi 1945 [kwh] 2. Grua omowa solarna Przeływ łynu solarnego w instalacji zaewnia grua omowa Single. Dobór solarnej gruy omowej jest odyktowany wielkością oorów rzeływu i wielkością rzeływu czynnika, który zależy od obsługiwanej liczby kolektorów słonecznych. Zadaniem gruy omowej jest wymuszenie obiegu łynu solarnego od kolektorów słonecznych do zbiornika c.w.u.. Dodatkowe wyosażenie rzy omie stanowią m.in.: zawór bezieczeństwa 6bar, manometr, termometr. 5) Rurociągi i armatura Projekt instalacji solarnej rzewiduje zastosowanie rur miedzianych bez szwu, twardych, łączonych rzez lutowanie lutem twardym, odornych na korozyjne działanie glikoli. Połączenia rurociągu z armaturą i zasobnikiem należy wykonać za omocą ołączeń gwintowych. Jako uszczelniacz owinien zostać użyty materiał odorny na działanie wysokich temeratur, odorny na działanie glikolu (stężenie do 50%) nie ogarszający właściwości roztworu glikolu oraz nie wływający negatywnie na miedź. Średnice rzewodów dobrano na odstawie rzyjętej rędkości rzeływu w rzedziale 0,3 0,5 m/s. Izolacja termiczna wykonana z kauczuku etylenowo-roylenowego EPDM o grubości 13mm. Żeby zaewnić rawidłowe odwodnienie instalacji w najniższych unktach należy zamontować kurki kulowe sustowe. Celem uzyskania otymalnej wielkości rzeływu nośnika cieła rzez kolektory zastosowano regulator rzeływu, który jest na wyosażeniu gruy omowej. Regulację strumienia czynnika roboczego należy dokonać zgodnie z naniesionymi na schemat ołączeniowy kolektorów wielkościami, które zostały obliczone na odstawie rzyjętego rzeływu 25 dm 3 /h m 2. Strona 3

4 Do omiaru ciśnienia i temeratury użyto manometrów i termometrów o odowiednim zakresie działania. 6) Zabezieczenie instalacji solarnej Zabezieczenie instalacji solarnej rzed nadmiernym wzrostem ciśnienia w instalacji stanowi rzeonowe naczynie wzbiorcze oraz zawór bezieczeństwa 6bar zamontowany rzy gruie omowej. Urządzenia zabezieczające należy instalować o stronie zimnej czynnika obiegowego. Strona 4

5 Obliczenia Strona 5

6 1) Dobór ilości kolektorów całkowita ojemność odgrzewacza solarnego s s = 1,5 c.w.u. n u ( T T ) w k ( T T ) [l] s ( 55 10) ( 60 10) s = 1, = 270[l] k c.w.u. dobowe zużycie c.w.u. na 1 osobę [l] n u ilość urzytkowników T k temeratura zimnej wody użytkowej [ C] T w temeratura c.w.u. w unkcie oboru [ C] T s temeratura c.w.u. w odgrzewaczu solarnym [ C] Ostatecznie rzyjęto zbiornik c.w.u. o ojemności 300 [l] Zaotrzebowanie na dobową energię otrzebną do rzygotowania c.w.u. Q = m x c x T [kwh] Q = 200 x 1,16 x 50 = 11,6 [kwh] m dobowe zużycie c.w.u. c właściwa ojemność cielna wody 1,16 [Wh/kg K] T różnica temeratur t c temeratura c.w. t z temeratura z.w. T = t c t z T = = 50 [K] Strona 6

7 Minimalna wymagana owierzchnia czynna kolektora F = [W x Q x 365] / [(W w - K) x Q c ] F = [0,6 x 11,6 x 365] / [(0,53-0) x 1000] = 4,79 [m 2 ] W rzyjęty wsółczynnik okrycia c.w.u. (roczny) Q zaotrzebowanie na dobową energię otrzebną do rzygotowania c.w.u [kwh] W w wsółczynnik srawności instalacji solarnej K stoień obniżenia srawności sowodowany złym ukierunkowaniem Q c nasłonecznienie roczne w rzewidywanym miejscu montażu instalacji solarnej [kwh/m 2 ] Wymagana ilość kolektorów Nk = F/F k Nk = 4,79 / 1,835 = 2,61 F minimalna wymagana owierzchnia czynna kolektora [m 2 ] F k owierzchnia czynna kolektora [m 2 ] Ostatecznie rzyjęto 2 szt. kolektora Dietrisol UL 2.0 o całkowitej owierzchni czynnej Fc = 3,67 [m 2 ] 2) Obliczanie rzeczywistego okrycia rzeczywiste roczne okrycie zaotrzebowania na c.w.u. z instalacji solarnej W = [F c x Q c x (W w K)] / [Q x 365] W = [3,67 x 1000 x (0,53 0)] / [11,6 x 365] = 46% F c całkowita owierzchnia czynna kolektorów [m 2 ] Q c nasłonecznienie roczne w rzewidywanym miejscu montażu instalacji solarnej [kwh/m 2 ] W w wsółczynnik srawności instalacji solarnej K stoień obniżenia srawności sowodowany złym ukierunkowaniem Q zaotrzebowanie na dobową energię otrzebną do rzygotowania c.w.u [kwh] Strona 7

8 3) Naczynia wzbiorcze a) Dobór ojemności naczynia wzbiorczego dla instalacji solarnej Ciśnienie wstęne w naczyniu rzeonowym P =1,5 + 0,1 x h [bar] P = 1,5 + 0,1 x 12 = 2,7 [bar] h wysokość geometryczna instalacji solarnej [m] Pojemność całkowita naczynia wzbiorczego rzeonowego =( U + A + K ) x (6,5)/(5,5 - P) = (1 + 0,71 + 2,8) x (6,5 / (5,5 2,7)) = 10,47 [l] u ojemność użytkowa naczynia rzeonowego U = inst. x 0,015 [l] U = 10,2 x 0,015 = 0,153 [l] U 1 litr [l] A rzyrost czynnika sowodowany wzrostem temeratury w instalacji K ojemność kolektorów A = inst x 0,07 [l] A = 10,2 x 0,07 = 0,71 [l] K = Nk x 1,7 [l] K = 2 x 1,4 = 2,8 [l] Przyjęto naczynie wzbiorcze rzeonowe o nastęujących arametrach: c 25[l] P do - 10 bar Strona 8

9 b) Dobór ojemności naczynia wzbiorczego rzeonowego do c.w.u. Pojemność użytkowa naczynia rzeonowego u = x ρ 1 x v [dm³] u = 0,3 x 999,7 x 0,0168 = 5,0 [dm3] ojemność całkowita instalacji [m³] ρ 1 gęstość wody instalacyjnej w tem. oczątkowej t 1 = 10 C [kg/m³] v rzyrost objętości właściwej wody instalacyjnej rzy jej ogrzaniu od tem. oczątkowej t 1 do tem. obliczeniowej wody za zasilaniu t z [dm³/kg] Minimalna ojemność naczynia wzbiorczego rzeonowego n = u + 1 [dm 3 ] = n = 17,5 [dm 3 ] maksymalne obliczeniowe ciśnienie w naczyniu [bar] ciśnienie wstęne w naczyniu [bar] Użytkowa ojemność naczynia wzbiorczego rzeonowego ur = u + x E x 10 [dm³] ur = 5,0 + 0,3 x 0,3 x 10 = 5,9 [dm³] E ubytki eksloatacyjne wody instalacyjnej między uzuełnieniami [% ojemności instalacji], E= 0,3% Strona 9

10 Ciśnienie wstęne racy instalacji R = 1+ ur * + 1 U [bar] R = -1 = 4,2 [bar] 4, ,9 * Całkowita ojemność naczynia wzbiorczego rzeonowego nr = ur + 1 R [dm 3 ] = 5,9 6 4,2 nr = 22,9 [dm 3 ] Dobrano naczynie rzeonowe wzbiorcze rzeonowe firmy reflex o ojemności 25 [dm³] Strona 10

11 4) Zawór bezieczeństwa a) Dobór zaworów bezieczeństwa dla instalacji solarnej Moc kolektorów N = 2,97 [kw] r - cieło arowania łynu rzy ciśnieniu 6 bar r = 2089 [kj/kg] Wymagana rzeustowość zaworu bezieczeństwa: Przeustowość zaworu m 3600 x (N / r) [kg/h] m 3600 x (2,97 / 2089) [kg/h] m 5,1 [kg/h] 1 - ciśnienie zrzutowe, [MPa] d = 0,6 α - wsółczynnik wyływu zaworu α = 0,39 M = 10 x K 1 x K 2 x α x A x ( 1 + 0,1) [kg/h] 1 = 1,1 x d [MPa] 1 = 1,1 x 0,6 = 0,66 [MPa] A - obliczeniowa owierzchnia rzekroju kanału doływowego zaworu A = (π x d 2 ) / 4 [mm] A = (3,14 x 12 2 ) / 4 = 113 [mm] K 1 - wsółczynnik orawkowy uwzględniający właściwości ary i jej arametry rzed zaworem zał.: Maksymalna temeratura wody na wyjściu z kolektora t1 = 100 C K 1 = 0,53 K 2 - wsółczynnik orawkowy uwzględniający wływ stosunku ciśnienia rzed i za zaworem K 2 = 1,0 onieważ (2 + 0,1) (1 + 0,1) x β kr Dla owyższych warunków rzeustowość zaworu bezieczeństwa 6bar GW1/2"xGW3/4'' wynosi: M = 10 x K 1 x K 2 x α x A x ( 1 + 0,1) [kg/h] M = 10 x 0,53 x 1,0 x 0,39 x 113 x (0,66 + 0,1) = 178 [kg/h] 5,1 [kg/h] Strona 11

12 b) Dobór zaworów bezieczeństwa c.w.u. Najmniejsza wewnętrzna średnica kanału rzeływowego kroćca doływowego zaworu bezieczeństwa d o = 54 α c M 1 [mm] * ρ 0,13 d o = 54 = 4,95 [mm] 0,2 6,0 * 999,7 M masowa rzeustowość zaworu bezieczeństwa [kg/s] M = 0,44 x [kg/s] M = 0,44 x 0,3 = 0,13 [kg/s] ojemność instalacji (zasobnika c.w.u.) [m³] α c douszczalny wsółczynnik wyływu zaworu dla cieczy 1 ciśnienie douszczalne w instalacji [bar] ρ 1 gęstość wody sieciowej rzy jej obliczeniowej tem. [kg/m³] Dobrano zawór bezieczeństwa SYR 2115 R3/4 (d o = 14 mm) nastawa 0,6 MPa, czynnik woda Strona 12

13 5) Dobór om a) Grua oma dla układu solarnego strumień objętości rzeływu o = F c x Q [l/h] o = 3,67 x 25 = 91,8 [l/h] F c całkowita owierzchnia czynna kolektorów [m 2 ] Q natężenie rzeływu 25 [l/h m 2 ] całkowity oór rzeływu h całk = h inst + h z + h k [m H 2 O] h całk = 1,33 + 1,22 + 0,17 = 2,72 [m H 2 O] h inst sadek ciśnienia na rzewodach instalacji h z sadek ciśnienia na wymienniku w zbiorniku h k sadek ciśnienia na kolektorach Na odstawie owyższych arametrów dobrano gruę omową Single Strona 13