KONCEPCJA TECHNICZNA

Transkrypt

1 KONCEPCJA TECHNICZNA ZASTOSOWANIE KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH DO WSPOMAGANIA OGRZEWANIA WODY UŻYTKOWEJ W BUDYNKACH PRYWATNYCH I UŻYTECZNOŚCI PUBLICZNEJ W GMINIE NOWY DWÓR MAZOWIECKI

2 Wstęp: Planowana modernizacja układów grzewczych w gminie Nowy Dwór Mazowiecki w oparciu o odnawialne źródła energii w tym kolektory słoneczne spowoduje znaczącą poprawę stanu środowiska naturalnego oraz przyczyni się sporych oszczędności dla prywatnych użytkowników oraz instytucji użyteczności publicznej, które obejmie program. Zastosowanie instalacji kolektorów słonecznych jest bowiem idealnym sposobem ograniczenia zużycia konwencjonalnej energii, szczególnie przy wytwarzaniu ciepłej wody użytkowej (c.w.u.). Odpowiednio zwymiarowana instalacja kolektorów słonecznych pozwala bowiem zaoszczędzić, aż do 90% kosztów przygotowania ciepłej wody użytkowej w okresie letnim i do 60% kosztów przygotowania ciepłej wody użytkowej średniorocznie. Opis technologii i proponowanych rozwiązań technicznych oraz zastosowanych urządzeń: Technologia 1 (domki jednorodzinne) Praca instalacji solarnej oparta jest na absorpcji promieni słonecznej, a następnie na przekazaniu pozyskanej energii przez odpowiedni układ. Jest to układ zamknięty, w którym przez kolektor i wężownicę w zbiorniku solarnym c.w.u. przepływa niezamarzająca mieszanka glikolowa. Mieszanka ta odbiera ciepło z miedzianego absorbera ogrzewanego do wysokich temperatur, a następnie gorący płyn przepompowywany przez wężownicę zasobnika oddaje ciepło wodzie. Cykl przekazywania ciepła z kolektora do zasobnika trwa, aż do uzyskania zakładanych temperatur wody w zbiorniku. Pracę pompy nadzoruje sterownik elektroniczny, który czuwa nad prawidłowym działaniem układu solarnego. Czujniki sterownika solarnego umieszczone są na kolektorze oraz przy zasobniku dostarczając danych o temperaturze w układzie, zapobiega to odwróceniu zasady działania układu solarnego. Zastosowany sterownik solarny zabezpiecza kolektor słoneczny i całą instalację przed zamarznięciem i nadmiernym przegrzewem. Dodatkowo zestaw bezpieczeństwa znajdujący się przy pompie i naczynie wzbiorcze zabezpieczają układ solarny przed zbyt dużym ciśnieniem spowodowanym wzrostem temperatury i brakiem odbioru wody przez użytkowników. Skuteczne działanie instalacji słonecznej jest ściśle uzależnione od poprawnie zaprojektowanego układu, składającego się z odpowiedniej powierzchni kolektorów i pojemności podgrzewacza oraz właściwie dobranych podzespołów co bezpośrednio wpływa na sprawność układu, a tym samym na realne oszczędności konwencjonalnej energii.

3 Opisaną idee działania instalacji solarnej obrazuje poniższy schemat poglądowy 1. Technologia 2 (domki kilkurodzinne, budynki użyteczności publicznej, rozbudowa istniejących układów) Podobnie jak wyżej praca instalacji solarnej oparta jest na absorpcji promieni słonecznej, a następnie na przekazaniu pozyskanej energii przez odpowiedni układ, połączony pomiędzy kolektorami i wężownicą w zbiorniku solarnym c.w.u.. Ciepło z miedzianego absorbera, za pośrednictwem płynu solarnego oddawane jest do wody w zasobniku solarnym c.w.u. Dodatkowo układ wyposażony jest w mniejszy zbiornik c.w.u., który dogrzewany jest z tradycyjnego źródła (np. kocioł gazowy, olejowy, inny). Cykl przekazywania ciepła z kolektora do zasobnika solarnego c.w.u. trwa, aż do uzyskania zakładanych temperatur wody w zbiorniku. Woda pomiędzy zbiornikami wymieniana jest na zasadzie odpowiedniej różnicy temperatur. Pracę pompy solarnej i obiegowej nadzoruje sterownik elektroniczny, który czuwa nad prawidłowym działaniem układu solarnego. Czujniki sterownika solarnego umieszczone są na kolektorze oraz przy zasobniku dostarczając danych o temperaturze w układzie, zapobiega to odwróceniu zasady działania układu solarnego. Zastosowany sterownik solarny zabezpiecza kolektor słoneczny i całą instalację przed zamarznięciem i nadmiernym przegrzewem. Dodatkowo zestaw bezpieczeństwa znajdujący się przy pompie i naczynie

4 wzbiorcze zabezpieczają układ solarny przed zbyt dużym ciśnieniem spowodowanym wzrostem temperatury i brakiem odbioru wody przez użytkowników. Skuteczne działanie instalacji słonecznej jest ściśle uzależnione od poprawnie zaprojektowanego układu, składającego się z odpowiedniej powierzchni kolektorów i pojemności podgrzewaczy oraz właściwie dobranych podzespołów, co bezpośrednio wpływa na sprawność układu, a tym samym na realne oszczędności konwencjonalnej energii. Opisaną idee działania instalacji solarnej obrazuje poniższy schemat poglądowy 2. Dane techniczne podstawowych urządzeń: 1. Kolektory słoneczne płaskie typu JuraSol 2,85 Zastosowano kolektory o następujących parametrach: Powierzchnia apertury i absorbera kolektora 2,64 m 2

5 Przykrycie absorbera: szkło solarne hartowane antyrefleksyjne 4 mm Współczynnik absorpcji 95%(±2%) i współczynnik emisji 4%(±2%),powłoka Tinox. Współczynnik strat liniowych ciepła a 1 nie większy niż 0,543 [W /m 2 K] Współczynnik strat nieliniowych ciepła a 2 nie większy niż 0,0405 [W/(m 2 K 2 )] Sprawność optyczna kolektora słonecznego ŋ 0 odnosząca się do powierzchni absorpcji 83,5%. Sprawność optyczna kolektora słonecznego ŋ 0,05 = 69% przy natężeniu promieniowania 1000 W/m2 Temperatura stagnacji kolektora słonecznego C Obudowa kolektora - aluminium malowana proszkowo Konstrukcja absorbera harfa pojedyńcza. Moc użyteczna kolektora minimum 2338 W przy natężeniu promieniowania 1000 W/m 2 i różnicy (Tm-Ta) = 10K Systemy mocowań ze stali nierdzewnej i aluminium Wymienione parametry na podstawie badań wg normy PN EN :2007 (w zakresie p normy) wydane przez niezależną jednostkę badawczą. 2. Zbiorniki solarne c.w.u. o pojemności 200, 300, 400, 500, 750 litrów Wykonane ze stali emaliowanej wg DIN 4753 Zabezpieczenie przygotowania c.w.u. przez anodę magnezową i wysokiej jakości emalię Izolacja w postaci pianki poliuretanowej 50 mm w osłonie płaszcza z PCV Zbiornik wyposażony w dwie 1 wężownice o dużej powierzchni wymiany ciepła Maksymalna temperatura pracy 95 C Maksymalne ciśnienie pracy 8 bar 3. Grupy pompowe solarne Kompaktowa konstrukcja wstępnie zmontowana, do montażu ściennego; obudowa stanowi izolacje cieplną Niskoenergetyczna pompa obiegowa z 3 stopniami regulacji wraz z regulatorem przepływu natężenia przepływu czynnika grzewczego Posiadają dwa zawory kulowe odcinające z wbudowanymi zaworami zwrotnymi i termometrami Zawór napełniania i opróżniania płynu z instalacji Grupa bezpieczeństwa z manometrem i zaworem bezpieczeństwa 6 bar

6 Temperatura robocza max. 130 C (chwilowo 180 C) 4. Pompy obiegowe Niskoenergetyczna pompa obiegowa z 3 stopniami regulacji 4-drożny kurek wielofunkcyjny z mosiężnym hamulcem grawitacyjnym Odcinający zawór kulowy i kurek 1/2" 5. Automatyka Wizualizacja pracy instalacji Kontrola funkcji urządzenia Funkcja solarna, ograniczenie nadmiernej temperatury kolektora, funkcja zabezpieczenia przed zamarzaniem Zabezpieczenie przed przepięciami na wszystkich wejściach 6. Naczynia przeponowe wyrównanie zmian rozszerzalności cieplnej płynu solarnego w układach grzewczych bez jego ubytków utrzymanie ciśnienia płynu solarnego układów grzewczych na określonym poziomie samoczynne uzupełnianie płynu solarnego w układzie grzewczym w przypadku ubytków poprzez drobne nieszczelności maksymalne temperatura pracy 100 C Dla budynków objętych programem proponujemy instalacje solarne zwymiarowane na podstawie wyliczonego zużycia c.w.u., liczby osób oraz rodzaju budynku. Zastosowano 5 grup zestawów: - Comort A - Comfort B - Comfort C - Comfort D - Comfort E

7 Liczba użytkowników Zestaw Szacunkowa koszt zestawu z montażem PLN netto. 1,2 COMFORT A 8 457,00 3,4 COMFORT B ,00 5,6,7 COMFORT C ,00 8,9 COMFORT D , i powyżej COMFORT E ,00 Specyfikacja zestawów: Zestaw COMFORT A 1 Kolektor słoneczny płaski. 1-3 Zbiornik solarny c.w.u. 200l, 2W 1-5 Naczynie przeponowe 18l 1-7 Płyn solarny min. 20l 1 - Zestaw COMFORT B 1 Kolektor słoneczny płaski. 2-3 Zbiornik solarny c.w.u. 300l, 2W 1-5 Naczynie przeponowe 18l 1-7 Płyn solarny min. 20l 1 -

8 Zestaw COMFORT C 1 Kolektor słoneczny płaski. 3-3 Zbiornik solarny c.w.u. 400l, 1-5 Naczynie przeponowe 24l 1-7 Płyn solarny min. 20l 2 - Zestaw COMFORT D 1 Kolektor słoneczny płaski. 4-3 Zbiornik solarny c.w.u. 500l, 2W 1-5 Naczynie przeponowe 35l 1-7 Płyn solarny min. 30l 3 - Zestaw COMFORT E 1 Kolektor słoneczny płaski. 5-3 Zbiornik solarny c.w.u. 750l,2W 1-5 Naczynie przeponowe 50l 1-7 Płyn solarny min. 30l 3 -

9 Załączniki: Symulacje instalacji COMFORT A,B,C,D,E z zastosowaniem paliw konwencjonalnych: gaz, ekogroszek, węgiel kamienny.