OFERTA NA INSTALACJĘ SOLARNĄ WSPOMAGAJĄCĄ PODGRZEW CIEPŁEJ WODY UŻYTKOWEJ W BUDYNKU MIESZKALNYM

Transkrypt

1 OFERTA NA INSTALACJĘ SOLARNĄ WSPOMAGAJĄCĄ PODGRZEW CIEPŁEJ WODY UŻYTKOWEJ W BUDYNKU MIESZKALNYM OBIEKT: INWESTOR: Dostawca: Pieczęć i podpis:

2 ZAWARTOŚĆ OPRACOWANIA: A. Opis techniczny 1. Założenia dla instalacji solarnej 2. Opis zastosowanych rozwiązań a. Grupa pompowa solarna b. Rurociągi i armatura c. Zabezpieczenie instalacji solarnej 3. Ogólne warunki montażu i eksploatacji urządzeń B. Część Obliczeniowa 1. Dobór kolektorów 2. Obliczenie uzysku energetycznego z instalacji solarnej 3. Dobór naczynia wzbiorczego przeponowego 4. Dobór zaworu bezpieczeństwa 5. Dobór pompy solarnej 6. Wykresy teoretycznych parametrów instalacji C. Schemat technologiczny Rys 1 Schemat technologiczny instalacji solarnej Systemy solarne CosmoSun Strona 2

3 A. Opis techniczny Systemy solarne CosmoSun Strona 3

4 1. Założenia dla instalacji solarnej a) lokalizacja inwestycji: b) średnie dobowe zużycie ciepłej wody na 1 osobę: 60 [l/d] c) ilość użytkowników: od 3 do 4 osób d) ukierunkowanie płaszczyzny kolektora: południe ±20 e) typ kolektora przyjętego do obliczeń: kolektor próżniowy Cosmosun Select 2.09 f) zakładana suma promieniowania w skali roku: Qc = 1000 [kwh/m 2 ] g) zakładane średnie dzienne nasłonecznienie w okresie letnim: Qd = 5,5 [kwh/m 2 ] 2. Opis zastosowanych rozwiązań W obliczeniach ujęto kolektor próżniowy Cosmosun Select 2.09 o następujących parametrach: Dane techniczne kolektora CosmoSun Select 2,09* Dane ogólne Pole powierzchni brutto: 2,09 m2 Pole powierzchni apertury: 1,21 m2 Pole powierzchni absorbera: 1,15 m2 Masa opróżnionego kolektora słonecznego: 30 kg Objętość cieczy: 1,5 l Liczba rur szklanych pokrycia: 12 szt. Średnica zewnętrzna rury szklanej: 56 mm Grubość ścianki rury szklanej: 1,8 mm Materiał pokrycia: szkło solarne antyrefleksyjne Wersja montażu: pionowa Zalecany płyn przenoszący ciepło: mieszanka glikolu propylenowego i wody Absorber Materiał: miedź Grubość blachy absorbera: 0,2 mm Rodzaj pokrycia: wysoko selektywne Współczynnik absorpcji: 0,95 Współczynnik emisji: 0,05 Materiał rur absorbera: miedź Liczba rur absorbera: 12 Średnica rury absorbera: 10 mm Grubość ścianki rury absorbera: 0,5 mm Wymiar króćca przyłączeniowego: 18 mm Izolacja cieplna i obudowa Grubość izolacji cieplnej: kanał zbiorczy 30 mm Materiał izolacyjny: wełna mineralna Materiał obudowy: aluminium malowane proszkowo Wymiary gabarytowe kolektora: 2186x1000x124 mm *dane podane zgodnie z certyfikatem nr 005/2010 wydanym przez ITP w Warszawie. Zgodnie z obliczeniami przeprowadzonymi w pkt. B niniejszego opracowania, układ solarny zasilany będzie przez 3 kolektory próżniowe których parametry umieszczono powyżej. Kolektory zostaną zainstalowane w 1 baterii na zestawach montażowych przeznaczonych na dach skośny. Warunki montażu umieszczono w instrukcji montażu producenta stanowiącej oddzielny dokument dołączony bezpośrednio do urządzenia. Systemy solarne CosmoSun Strona 4

5 Kolektory zwrócone będą w kierunku południowym lub z ewentualnym odchyleniem od tego kierunku o maksymalnie 20. Energia cieplna uzyskana z kolektorów zostanie przekazana na nośnik ciepła znajdujący się w absorberze kolektora. Zabrania się stosowania innego nośnika niż ujętego w opracowaniu. Podgrzany do odpowiedniej temperatury nośnik ciepła, przekaże ciepło wodzie użytkowej za pośrednictwem wymiennika, którego funkcję pełni wewnętrzna wężownica podgrzewacza solarnego Fish 300 S2. Układ solarny sterowny jest regulatorem RSS 2 połączonym z czujnikami temperatury kolektora i zasobnika oraz z pompą solarną stanowiącą element składowy grupy pompowej. Po uzyskaniu odpowiedniej różnicy temperatur pomiędzy kolektorem a podgrzewaczem, regulator uruchamia pompę do momentu zrównania się w/w temperatur lub uzyskania założonej temperatury c.w.u. w podgrzewaczu. Funkcję pozostałych urządzeń instalacji solarnej określa poniższa część opracowania. Zakładany roczny uzysk energii z instalacji solarnej wynosi 2587 kwh. Należy pamiętać, że jest to wartość uwzględniająca optymalne nachylenie i południowe ukierunkowanie płyty kolektora. Na rzeczywisty uzysk wpływ ma również odpowiednia instalacja oraz obsługa systemu solarnego. a. Grupa pompowa solarna Przepływ płynu solarnego w instalacji zapewnia grupa pompowa GPS 40 połączona z regulatorem. Dobór solarnej grupy pompowej jest podyktowany wielkością oporów przepływu i wielkością przepływu czynnika, który zależy od obsługiwanej liczby kolektorów słonecznych. Zadaniem grupy pompowej jest wymuszenie obiegu płynu solarnego od kolektorów słonecznych do podgrzewacza c.w.u. b. Rurociągi i armatura Projekt instalacji solarnej przewiduje zastosowanie rur miedzianych bez szwu, twardych, łączonych przez lutowanie lutem twardym lub przewodów elastycznych ze stali nierdzewnej. Połączenia rurociągu z podgrzewaczem należy wykonać za pomocą połączeń gwintowych. Jako uszczelniacz powinien zostać użyty materiał odporny na działanie wysokich temperatur, odporny na działanie glikolu (stężenie do 50%) niepogarszający właściwości roztworu glikolu oraz niewpływający negatywnie na miedź. Średnice przewodów dobrano na podstawie przyjętej prędkości przepływu w przedziale 0,3 0,5 m/s. Izolacja termiczna wykonana z kauczuku etylenowo-propylenowego EPDM o grubości min.13mm. Żeby zapewnić prawidłowe odwodnienie instalacji w najniższych punktach, należy zamontować kurki kulowe spustowe. W celu uzyskania optymalnej wielkości przepływu nośnika ciepła przez kolektory, zastosowano regulator przepływu, który jest na wyposażeniu grupy pompowej. Regulacji strumienia czynnika roboczego należy dokonać zgodnie z naniesionymi na schemat połączeniowy kolektorów wielkościami, które zostały obliczone na podstawie przyjętego przepływu 94 dm 3 /h przypadającego na 1 kolektor. Do pomiaru ciśnienia i temperatury użyto manometrów i termometrów o odpowiednim zakresie działania stanowiących wyposażenie grupy pompowej. Systemy solarne CosmoSun Strona 5

6 c. Zabezpieczenie instalacji solarnej Zabezpieczenie instalacji solarnej przed nadmiernym wzrostem ciśnienia w instalacji stanowi przeponowe naczynie wzbiorcze oraz zawór bezpieczeństwa 6bar zamontowany przy grupie pompowej. Urządzenia zabezpieczające należy instalować po stronie zimnej czynnika obiegowego. 3. Ogólne warunki montażu i eksploatacji urządzeń Montaż instalacji Kolektor słoneczny należy połączyć z uprzednio zamontowanym w dachu zestawem montażowym. Montaż należy przeprowadzić zgodnie z instrukcją montażu dołączoną do zestawu montażowego. Kolektor słoneczny należy ustawić w kierunku południowym lub z ewentualnym odchyleniem od tego kierunku o max. 45. Inne ustawienie jest dopuszczalne jedynie za zgodą producenta. Po uprzednim zamontowaniu kolektora słonecznego na dachu, należy zabezpieczyć szkło materiałem uniemożliwiającym przedostanie się promieni słonecznych do płyty absorbera. Niezastosowanie się do tego punktu naraża osobę montującą kolektor na poparzenie. Na króćcach kolektora należy umieścić zestaw połączeniowy zgodnie z odrębną instrukcją dołączoną do zestawu połączeniowego. Zestaw połączeniowy należy połączyć z zaizolowanymi termicznie przewodami zasilania i powrotu zasobnika. Sposób przeprowadzenia przewodów przez konstrukcję budynku należy każdorazowo rozpatrywać indywidualnie. Należy jednak pamiętać, że im większe narażenie przewodów na działanie zewnętrznych warunków atmosferycznych, tym niższa sprawność instalacji. Jeśli istnieje taka możliwość, przewody należy przeprowadzić przez kanały wentylacyjne od piwnicy aż po dach. Średnica przewodu zależy od jego długości. Średnicę przewodu należy ustalić przed doborem wielkości grupy pompowej. Przewody należy dodatkowo zabezpieczyć izolacją termiczną na bazie kauczuku odporną na temperatury powyżej 120 C i na działanie promieni UV. W przypadku gdy izolacja nie jest odporna na działanie promieni słonecznych, w części narażonej na działanie słońca, należy ją dodatkowo zabezpieczyć samoprzylepną taśmą aluminiową. W tulei zanurzeniowej czujnika temperatury kolektora należy umieścić czujnik. Należy dokonać montażu pozostałych elementów instalacji, tj: grupy pompowej z zaworem bezpieczeństwa, regulatora, zasobnika, naczynia przeponowego. W celu zapewnienia poprawnej pracy instalacji, należy stosować jedynie urządzenia do tego celu przeznaczone i posiadające parametry zapewniające poprawną pracę instalacji. Należy zwrócić szczególną uwagę na to, aby na zasilaniu dolnej wężownicy wykonać hamulec hydrauliczny ograniczający transfer ciepła ze zbiornika do kolektora. Brak hamulca może spowodować pojawienie się pary wodnej w kolektorze, a co za tym idzie obniżenia sprawności instalacji i uszkodzenie kolektora. Napełnienie instalacji najlepiej wykonać przy użyciu specjalistycznego urządzenia napełniającego. Zalecane ciśnienie robocze instalacji: 3bar Napełnienie instalacji może się odbyć jedynie w momencie, gdy kolektory nie są nagrzane i nie są poddane działaniu promieni słonecznych. Próba napełnienia kolektora przy pełnym Systemy solarne CosmoSun Strona 6

7 nasłonecznieniu może spowodować zniszczenie urządzenia. Po napełnieniu instalacji należy dokonać odpowiedniego ustawienia przepływu na regulatorze znajdującym się w grupie pompowej. W tym celu należy najpierw ustawić na regulatorze pracę pompy na sposób ręczny po czym ustawić najniższy bieg na pompie. Następnie dokonać próby ustawienia przepływu na grupie pompowej na wartość (1 kolektor = 1,57l/min). Jeśli wartość została osiągnięta, należy dokonać zmiany trybu pracy pompy na regulatorze na auto, jeśli wartość nie jest możliwa do osiągnięcia, należy zmienić bieg na pompie na wyższy. W przypadku pojawienia się szumu podczas pracy pompy, należy dokonać odpowietrzenia separatora powietrza znajdującego się w grupie pompowej. Należy tak zamontować regulator i grupę pompową, aby ewentualne otwarcie zaworu bezpieczeństwa nie spowodowało zalania regulatora (zastosować odprowadzenie do kanalizacji). Eksploatacja instalacji Przynajmniej raz w roku po okresie zimowym, należy dokonać oględzin instalacji pod względem: - szczelności kolektora - stanu szklanych części kolektora - ciśnienia instalacji poprzez odczyt na manometrze - szczelności instalacji - stanu izolacji termicznej przewodów rurowych - poprawności pracy regulatora i czujników Po 2 latach eksploatacji, a następnie co roku przed okresem zimowym należy dokonać oględzin instalacji pod względem stanu nośnika ciepła. Badanie powinno się odbyć przy użyciu specjalistycznych urządzeń. W przypadku gdy temperatura zamarzania jest inna niż -39 C należy dokonać wymiany płynu na nowy. Należy zapewnić odbiór ciepła z zasobnika, w przeciwnym wypadku może dojść do przegrzania kolektora słonecznego, co może spowodować jego uszkodzenie. Gwarancja tego typu uszkodzeń nie obejmuje. Systemy solarne CosmoSun Strona 7

8 B. Obliczenia Systemy solarne CosmoSun Strona 8

9 Przykładowe wyliczenia dla czterech użytkowników (przedstawiona propozycja może być wykorzystana dla 3 do 4 osób) 1. Dobór ilości kolektorów całkowita pojemność podgrzewacza solarnego Vps Vps = 1,5 Vc.w.u. n u ( T T ) w k ( T T ) [l] ps ( 55 10) ( 60 10) Vps = 1, = 324[l] k gdzie: Vc.w.u. dobowe zużycie c.w.u. na 1 osobę [l] nu ilość użytkowników Tk temperatura zimnej wody użytkowej [ C] Tw temperatura c.w.u. w punkcie poboru [ C] Tps temperatura c.w.u. w podgrzewaczu solarnym [ C] Ze względu na znaczną rozbieżność oferowanych na rynku pojemności podgrzewaczy solarnych, Ostatecznie przyjęto zasobnik c.w.u. Fish 300 S2 o pojemności 300 [l] Zapotrzebowanie na dobową energię potrzebną do przygotowania c.w.u. Q = m x c x ΔT [kwh] Q = 240 x 1,16 x 50 = 13,9 [kwh] gdzie: m dobowe zużycie c.w.u. c właściwa pojemność cieplna wody 1,16 [Wh/kg K] ΔT różnica temperatur tc temperatura c.w. tz temperatura z.w ΔT = tc tz ΔT = = 50 [K] Systemy solarne CosmoSun Strona 9

10 Minimalna wymagana powierzchnia czynna kolektora F = [Wp x Q x 365] / [(Ww - K) x Qc] F = [0,6 x 13,9 x 365] / [(0,75-0) x 1000] = 4,06 [m 2 ] gdzie: Wp przyjęty współczynnik pokrycia c.w.u. (roczny) Q zapotrzebowanie na dobową energię potrzebną do przygotowania c.w.u [kwh] Ww współczynnik sprawności instalacji solarnej K stopień obniżenia sprawności spowodowany złym ukierunkowaniem Qc nasłonecznienie roczne w przewidywanym miejscu montażu instalacji solarnej [kwh/m 2 ] Wymagana ilość kolektorów Nk = F/Fk Nk = 4,06 / 1,15 = 3,53 gdzie: F minimalna wymagana powierzchnia czynna kolektora [m 2 ] Fk powierzchnia czynna kolektora [m 2 ] Ostatecznie przyjęto 3 szt. kolektora Cosmosun Select 2.09 o całkowitej powierzchni czynnej Fc = 3,45 [m 2 ] 2. Obliczenie uzysku energetycznego z instalacji solarnej Wp = [Fc x Qc x (Ww K)] / [Q x 365] Wp = [3,45 x 1000 x (0,75 0)] / [13,9 x 365] = 51% Fc całkowita powierzchnia czynna kolektorów [m 2 ] Qc nasłonecznienie roczne w przewidywanym miejscu montażu instalacji solarnej [kwh/m 2 ] Ww współczynnik sprawności instalacji solarnej K stopień obniżenia sprawności spowodowany złym ukierunkowaniem Q zapotrzebowanie na dobową energię potrzebną do przygotowania c.w.u [kwh] Systemy solarne CosmoSun Strona 10

11 3. Dobór naczynia wzbiorczego przeponowego Dobór pojemności naczynia wzbiorczego przeponowego dla instalacji solarnej Ciśnienie wstępne w naczyniu wzbiorczym przeponowym P =1,5 + 0,1 x h [bar] P = 1,5 + 0,1 x 12 = 2,7 [bar] gdzie: h wysokość geometryczna instalacji solarnej [m] Pojemność całkowita naczynia wzbiorczego przeponowego V =(VU +VA + VK) x (6,5)/(5,5 - P) V = (1 + 1,11 + 4,5) x (6,5 / (5,5 2,7)) = 15,4 [l] gdzie: Vu pojemność użytkowa naczynia wzbiorczego przeponowego VU = Vinst. x 0,015 [l] VU = 15,92 x 0,015 = 0,239 [l] VU 1 litr [l] VA przyrost czynnika spowodowany wzrostem temperatury w instalacji VK pojemność kolektorów VA = Vinst x 0,07 [l] VA = 15,92 x 0,07 = 1,11 [l] VK = Nk x 1,7 [l] VK = 3 x 1,5 = 4,5 [l] Przyjęto naczynie wzbiorcze przeponowe o następujących parametrach: Vc 18 [l] Pdop - 6 bar Systemy solarne CosmoSun Strona 11

12 4. Dobór zaworu bezpieczeństwa Teoretyczna moc kolektorów N = 2,88 [kw] r - ciepło parowania płynu przy ciśnieniu 6 bar r = 2089 [kj/kg] Wymagana przepustowość zaworu bezpieczeństwa: Przepustowość zaworu m 3600 x (N / r) [kg/h] m 3600 x (2,88 / 2089) [kg/h] m 5,0 [kg/h] gdzie: p1 - ciśnienie zrzutowe, [MPa] pd = 0,6 α - współczynnik wypływu zaworu α = 0,39 M = 10 x K1 x K2 x α x A x (p1 + 0,1) [kg/h] p1 = 1,1 x pd [MPa] p1 = 1,1 x 0,6 = 0,66 [MPa] A - obliczeniowa powierzchnia przekroju kanału dopływowego zaworu A = (π x d 2 ) / 4 [mm] A = (3,14 x 12 2 ) / 4 = 113 [mm] K1 - współczynnik poprawkowy uwzględniający właściwości pary i jej parametry przed zaworem zał.: Maksymalna temperatura wody na wyjściu z kolektora t1 = 100 C K1 = 0,53 K2 - współczynnik poprawkowy uwzględniający wpływ stosunku ciśnienia przed i za zaworem K2 = 1,0 ponieważ (p2 + 0,1) (p1 + 0,1) x βkr Dla powyższych warunków przepustowość zaworu bezpieczeństwa 6bar GW1/2"xGW3/4'' wynosi: M = 10 x K1 x K2 x α x A x (p1 + 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] 5,0 [kg/h] Systemy solarne CosmoSun Strona 12

13 5. Dobór pompy solarnej strumień objętości przepływu Vo = Ik x Qp [l/h] Vo = 3 x 94 = 282 [l/h] gdzie: Ik ilość kolektorów Qp natężenie przepływu 94 [l/h] całkowity opór przepływu gdzie: hcałk = hinst + hz + hk [m H2O] hcałk = 1,5 + 1,2 + 1,7 = 4,4 [m H2O] hinst opory na przewodach instalacji hz spadek ciśnienia na wymienniku w zbiorniku hk opory na kolektorach Na podstawie powyższych parametrów dobrano grupę pompową GPS 40 Systemy solarne CosmoSun Strona 13

14 6. Wykresy teoretycznych parametrów instalacji Systemy solarne CosmoSun Strona 14

15 C. Schemat technologiczny Systemy solarne CosmoSun Strona 15

16 Systemy solarne CosmoSun Strona 16

17 Zestawienie wybranych elementów instalacji solarnej CosmoSun L.p. Wyszczególnienie urządzeń i armatury ilość Artykuł Nr 1 Pakiet solarny CosmoSun Select 3x2,09 + Fish 300S2 (z zestawem mont.) 1 IKAPS03220A W skład pakietu wchodzi: Kolektor CosmoSun Select 2,09 3 szt. System połączeń CosmoSun Select 1 kpl. Zestaw standardowy do mont. 2 kolektorów Zestaw standardowy rozszerz. + 1 kolektor Regulator solarny RSS2 1 szt. Grupa pompowa GPS40 1 szt. Naczynie przeponowe M18 1 szt. Płyn HTL 20L gotowa mieszanka 1 szt. Podgrzewacz solarny Fish 300 S2 1 szt. 1 (ALTERNATYWA) Pakiet solarny CosmoSun Select 3x2,09 + Fish 300S2 (z zestawem mont.) 1 IKAPS03220B W skład pakietu wchodzi: Kolektor CosmoSun Select 2,09 3 szt. System połączeń CosmoSun Select 1 kpl. Regulator solarny RSS2 1 szt. Grupa pompowa GPS40 1 szt. Naczynie przeponowe M18 1 szt. Płyn HTL 20L gotowa mieszanka 1 szt. Podgrzewacz solarny Fish 300 S2 1 szt. (wymagany osprzęt dodatkowy / do wyboru) 2 3 Zestaw (standardowy) do mont. 2 kolektorów Zestaw (standardowy) rozszerzający do mont. 1 kolekt. 1 1 IKA2K1 IKA2K2 (lub) Zestaw (standardowy) do mont. 2 kolektorów CosmoSun Select na połaci dachu <25-1 kpl. Zestaw (standardowy) rozszerzający do mont. 1 kolekt. CosmoSun Select na połaci dachu <25-1 kpl. IKA2L1 IKA2L2 Systemy solarne CosmoSun Strona 17

18 Zestaw (dach.karpiówka) do mont. 2 kolektorów Zestaw (dach.karpiówka) rozszerzający do mont. 1 kolekt. Zestaw (dach.karpiówka) do mont. 2 kolektorów CosmoSun Select na połaci dachu <25-1 kpl. Zestaw (dach.karpiówka) rozszerzający do mont. 1 kolekt. CosmoSun Select na połaci dachu <25-1 kpl. Zestaw (blacha falista / trapezowa) do mont. 2 kolektorów Zestaw (blacha falista / trapezowa) rozszerz. do mont. 1 kolekt. Zestaw (blacha falista / trapezowa) do mont. 2 kolektorów CosmoSun Select na połaci dachu <25-1 kpl. Zestaw (blacha falista / trapezowa) rozszerz. do mont. 1 kolekt. CosmoSun Select na połaci dachu <25-1 kpl. Zestaw (uniwersalny) do mont. 2 kolektorów Zestaw (uniwersalny) rozszerz. do mont. 1 kolekt. Zestaw (uniwersalny) do mont. 2 kolektorów CosmoSun Select na połaci dachu <25-1 kpl. Zestaw (uniwersalny) rozszerz. do mont. 1 kolekt. CosmoSun Select na połaci dachu <25-1 kpl. Zestaw do mont. 2 kolektorów CosmoSun Select na dachu płaskim - 1 kpl. Zestaw do mont. 1 kolektora (rozszerzający) CosmoSun Select na dachu płaskim - 1 kpl. IKA2N1 IKA2N2 IKA2O1 IKA2O2 IKA2S1 IKA2S2 IKA2R1 IKA2R2 IKA2S1 IKA2S2 IKA2T1 IKA2T2 IKA2G7 IKA2G8 Systemy solarne CosmoSun Strona 18

19 Systemy solarne CosmoSun Strona 19