numer 28, grudzień 2009

Transkrypt

Kurier
Ujarzmij potęgę
akacje
natury i wygraj w
w Tunezji!
Natura jest wspaniałym dostawcą energii i zatrzymuje ciepło słoneczne
w ziemi a także w powietrzu. Pompy ciepła Buderus Logatherm
są wspaniałym rozwiązaniem, by wprowadzić tę energię do Twoich
czterech ścian i to prawie bezpłatnie, bo aż do 80% energii funduje natura!
Pozyskiwanie ciepła dzięki pompom ciepła marki Buderus jest nie tylko
oszczędne i wydajne, ale także wyjątkowo proste, a wszystko to dzięki
30-letniemu doświadczeniu w technologii pomp ciepła.
Ciepło jest naszym żywiołem
Buderus Technika Grzewcza Sp. z o.o.
Dział Odnawialne Źródła Energii – Piotr Jasiukiewicz
e-mail: [email protected]
tel. 058 340 15 00
roku
, którzy w 2009
Wśród klientów
therm
ga
Lo
ciepła Buderus
kę
zakupią pompę
cz
ie
yc
w
osobową
rozlosujemy 2i! Szczegóły na
zj
ne
do Tu
.pl
www.buderus
Kurier, numer 28, grudzień 2009
Ujarzmij potęgę natury
Pompy ciepła Buderus
Wesołych Świąt
Uchwyć promienie słońca
Kolektory słoneczne Buderus
Słońce jest życiem, a energia słoneczna – energią przyszłości.
Każdego dnia świeci słońce, obdarowując nas ciepłem, światłem i energią.
Energią, którą dzięki urządzeniom solarnym marki Buderus można bardzo łatwo
wykorzystać. Buderus bazuje na ponad 25-letnich doświadczeniach
w technologii solarnej. Poszczególne elementy grzewczego systemu solarnego
marki Buderus to innowacyjna technologia i najnowocześniejsze tworzywa,
perfekcyjnie dopracowane w najdrobniejszym szczególe.
Buderus Technika Grzewcza Sp. z o.o. ul. Krucza 6, 62-080 Tarnowo Podgórne
tel: + 48 61 816 71 00, fax: +48 61 816 71 60
www.buderus.pl
słowo wstępne
Szanowni Państwo,
sytuacja globalna, która objęła swym działaniem zarówno gospodarkę światową, krajową, jak i podmioty indywidualne, w znaczący sposób spowodowała zmiany w sposobie traktowania zjawisk ekonomicznych. I choć
Polska na tle innych krajów wypadła w wielu rankingach pozytywnie, sytuacja ogólnoświatowa również znacząco wpłynęła na sektor handlowy. Dlatego z tym większym poczuciem sukcesu pragnąłbym podkreślić fakt, iż
w dobie kryzysu Buderus Technika Grzewcza Sp. z o. o. kończy rok 2009 z trzyprocentowym wzrostem obrotu w stosunku do roku 2008. Należy przy tej okazji podkreślić, iż sukces ten osiągnęliśmy dzięki zaangażowaniu Klientów i pracowników, właściwie kreowanej strategii marketingowej. Działania te wpłynęły na skuteczne
i nieustanne umacnianie pozycji firmy Buderus na rynku branży grzewczej.
Powyższy sukces cieszy w dwójnasób, jako że przypada na rok, w którym Buderus Polska obchodził 15-lecie swego istnienia. Okazja ta służyła wymianie poglądów dotyczących historii firmy, stanu obecnego, ale
przede wszystkim pozwoliła nakreślić perspektywy rozwoju w oparciu o zebrane doświadczenia i dotychczasowe sukcesy. Niezmienny pozostaje zatem fakt, iż dzięki zastosowaniu nowoczesnych rozwiązań w naszych
produktach, ciągłym dążeniu do doskonalenia technologii pozostajemy liderem na rynku branży grzewczej.
Jest to możliwe tylko i wyłącznie dzięki temu, że reagujemy na potrzeby rynku, dostarczamy Klientom niezawodnie działające produkty najwyższej klasy oraz staramy się wykorzystywać najnowsze technologie spełniające surowe normy jakościowe.
W czasach, kiedy światu grozi paraliż w związku z wyczerpaniem źródeł nieodnawialnych, priorytetem staje
się opracowywanie takich rozwiązań technologicznych, które będą innowacyjne. Takie poszukiwania dotyczą
również branży grzewczej, w której jednym z liderów jest Buderus. Opracowywanie nowych rozwiązań przynosić musi jednocześnie wymierne efekty dla Klienta końcowego. Obniżanie kosztów eksploatacji i niezawodność
działania produktów przynosi bowiem ekonomiczne oszczędności. Wprowadzenie technologicznych rozwiązań opartych na wykorzystaniu źródeł odnawialnych koresponduje także z ideą oszczędzania dóbr naturalnych,
dlatego warty podkreślenia jest 15. procentowy udział w obrocie naszej firmy w roku 2009 – urządzeń wykorzystujących właśnie odnawialne źródła energii.
Zastosowanie nowych technologii w wysokospecjalistycznych produktach wymaga wiedzy i umiejętności,
które muszą zdobyć nasi Klienci oraz wszystkie osoby zaangażowane w promocję proponowanych rozwiązań.
Dlatego Buderus zadbał o to, by umożliwić zainteresowanym podmiotom wyjazd na targi instalacyjne ISH, które
posłużyły jako forum szkoleniowe i miejsce wymiany poglądów. Troska o profesjonalizm naszych Klientów jest
niezmiennie jednym z priorytetów firmy. Kierujemy się bowiem dewizą, że wykorzystanie wiedzy, umiejętności,
doświadczeń, nowoczesnych trendów i technologii umożliwia osiągnięcie sukcesu.
Przekazuję w Państwa ręce nowy numer magazynu Kurier Buderus, w którym opisano nowinki techniczne, zawarto informacje o licznych przedsięwzięciach naszej firmy. Odnajdą tu Państwo wiele cennych wskazówek, którymi dzielą się nasi najlepsi specjaliści. Polecając lekturę, pragnę podziękować za rok współpracy
i życzyć Państwu wielu sukcesów zawodowych. Niech ta okazja posłuży jednocześnie do złożenia życzeń spokoju i ciepła z okazji nadchodzących Świąt Bożego Narodzenia oraz szczęścia w Nowym Roku. Aby podkreślić
szczególną i niepowtarzalną atmosferę tych Świąt przekazujemy na Państwa ręce dołączoną do Kuriera płytę
z kolędami.
Prezes Zarządu
mgr L. Styś
Wesołych Świąt
spis treści
4 Kąpiel doskonała – obliczanie zapotrzebowania oraz dobór
podgrzewaczy i zasobników ciepłej wody użytkowej
artykuł Mariana Dolaty
14 Celny strzał – nowe kotły Logamax U042-24K, U044-24K
artykuł Krzysztofa Kamyckiego
19 Wakacje z Buderusem
losowanie wycieczki do Tunezji wśród klientów,
którzy zakupili pompę ciepła Logatherm
20 Instalacje słoneczne
– czyli jak dobrze wykorzystać darmową energię słoneczną
artykuł Adama Koniszewskiego
40 50 lat targów ISH we Frankfurcie nad Menem
artykuł Katarzyny Bartz
42 Inteligencja ukryta
– czyli nowa automatyka Logamatic 4000
artykuł Roberta Małaczka
46 15-lecie Buderusa w Polsce. Oddział Wrocław
artykuł George Kamenowa
48 Najważniejszy jest przepływ
– regulacja instalacji słonecznych
artykuł Piotra Jasiukiewicza
Kurier
Ujarzmij potęgę
natury i wygraj wakacje
w Tunezji!
Wesołych Świąt
wydawca:
ul. Krucza 6
62-080 Tarnowo Podgórne
tel.: +48 61 816 71 00
fax: +48 61 816 71 60
www.buderus.pl
redaktor naczelna:
mgr Katarzyna Bartz
konsultacja techniczna:
mgr inż. Rafał Burzyński
mgr Grzegorz Ciechanowicz
mgr inż. Marian Dolata
mgr inż. Krzysztof Kamycki
mgr inż. Adam Koniszewski
mgr inż. Piotr Jasiukiewicz
mgr Robert Małaczek
ilustracje:
Fotolia.com
Bosch Thermotechnik GmbH
mgr Katarzyna Bartz
mgr inż. Piotr Jasiukiewicz
nakład: 5000 egz.
opracowanie graficzne i skład:
Wydawnictwo Horyzont
www.wydawnictwohoryzont.pl
Kurier numer 28, grudzień 2009
3
a
.
.
.
ła
Kąp
os
ko
n
technika
d
iel
Obliczanie zapotrzebowania
oraz dobór podgrzewaczy
i zasobników ciepłej wody
użytkowej
tekst:
4
Marian Dolata
technika
W
obecnych czasach wysokiego rozwoju cywilizacyjnego oczywistością stała się powszechna
dostępność ciepłej wody użytkowej i to w każdej ilości. Obszerny, nowoczesny i aktualny program
produkcyjny podgrzewaczy marki Buderus z odpowiednią regulacją w zasadzie pokrywa wszystkie
występujące przypadki zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową. Zasadniczo istnieje możliwość
dokonania wyboru zbiorników stojących lub leżących, niezależnie od tego, czy przewiduje się system podgrzewaczy
pojemnościowych (z wbudowanym wymiennikiem ciepła) czy system ładowania zasobników ciepłej wody
(z zewnętrznym wymiennikiem ciepła). Aby spełnić warunek dostarczenia „każdej wymaganej ilości”, należy
starannie przeprowadzić analizę zapotrzebowania c.w.u., celem ustalenia optymalnej wielkości podgrzewacza
lub zasobnika wody użytkowej. Trafność przeprowadzonej analizy wzrasta wraz z ilością dostępnych danych,
dlatego zawsze należy dążyć do dobrego rozpoznania oraz uzyskania możliwie obszernych i dokładnych informacji
dotyczących projektowanej instalacji ciepłej wody użytkowej. Należy przy tym zwrócić uwagę na wielkość
powierzchni i wysokość pomieszczenia zainstalowania zbiorników oraz uwzględnić wymiary zbiorników decydujące
o możliwości ich wprowadzenia do pomieszczenia zainstalowania. Celem niniejszego artykułu jest przybliżenie
aktualnych przepisów oraz metod obliczania zapotrzebowania ciepłej wody użytkowej, a w rezultacie – dobór
podgrzewaczy i zasobników. Mamy nadzieję, że uda się nam zachęcić Państwa do bliższego zapoznania się
z przedstawionymi dalej „narzędziami” do obliczania zapotrzebowania oraz doboru podgrzewaczy i zasobników c.w.u.
Przy ich udziale obliczenia i dobór mogą być „lekkie, łatwe i… optymalne”...
5
technika
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12. 04. 2002 r.
w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, w rozdziale dotyczącym instalacji zimnej i ciepłej wody, w § 113 ust. 4,
stwierdza: „Instalacja wodociągowa powinna być zaprojektowana i wykonana w sposób zapewniający zapotrzebowanie w wodę budynku, zgodnie z jego przeznaczeniem
oraz spełniać wymagania określone w Polskiej Normie,
dotyczącej projektowania instalacji wodociągowych”.
W załączniku do Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 7. 04. 2004 r. zmieniającym Rozporządzenie z dnia 12. 04. 2002 r. zamieszczono wykaz Polskich
Norm, przywołanych w tym rozporządzeniu. I tak, do
§ 113 ust. 4 przywołano PN-92/B-01706 „Instalacje
wodociągowe. Wymagania w projektowaniu – wraz ze
zmianą PN-B-01706:1992/ Az1: 1999”. Normę tę przywołano również w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12. 03. 2009 r. zmieniającym rozporządzenie
w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. W obu
przypadkach nie powołano się na całą normę, lecz przywołano tylko wybrane punkty. Nie powołano punktu 3. 2. 1,
w którym podaje się zapotrzebowanie na ciepłą wodę
przez jednego mieszkańca budynku mieszkalnego,
w wielkości od 110 do 130 dm3/dobę. Być może dlatego, że wielkość ta wydaje się zawyżona. Tym samym,
określenie zapotrzebowania c.w.u. należy do projektanta
danej instalacji, który może skorzystać z różnych materiałów pomocniczych lub literatury technicznej. Z normy PN-92/B-01706 przywołano natomiast pkt. 3. 2. 2,
w którym stwierdza się: „Projektowanie urządzeń do
miejscowego przygotowania ciepłej wody należy prowadzić w sposób zapewniający spełnienie wymagań producenta urządzeń do przygotowania wody”. Powołując
się na ten zapis, projektanci oczekują stosownych wytycznych od producentów podgrzewaczy c.w.u.
Wychodząc naprzeciw tym oczekiwaniom, firma Buderus Technika Grzewcza Sp. z o.o.
– sprzedająca w Polsce podgrzewacze i zasobniki wody marki Buderus – stawia do dyspozycji następujące materiały pomocnicze, służące do obliczeń i doboru urządzeń:
•Katalog urządzeń 2008/2009; rozdział 10 jest poświęcony podgrzewaczom pojemnościowym i zasobnikom ciepłej wody użytkowej,
•Program komputerowy DiWa, do doboru podgrzewaczy i zasobników,
•Materiały do projektowania – wymiarowanie i dobór podgrzewaczy c.w.u. – 01/2008.
6
technika
Katalog urządzeń
W katalogu urządzeń dla każdego typu i wielkości podgrzewacza podano tabele „wydajności ciepłej wody użytkowej”
zawierające następujące dane techniczne:
•temperaturę wody grzewczej na zasilaniu [°C],
•współczynnik mocy znamionowej NL przy temperaturze c.w. w podgrzewaczu = 60°C,
•trwałą wydajność c.w.u. przy jej temperaturze 45°C oraz 60°C, wyrażoną w [l/h] oraz [kW],
•zapotrzebowanie wody grzewczej [m3/h],
•stratę ciśnienia w wężownicy grzejnej [mbar].
Obliczenia dla budynków mieszkalnych oparte są na niemieckiej normie DIN 4708. W jej założeniach teoretycznych przyjęto cykl rozbioru c.w.u., w którym rozbiór początkowo powoli wzrasta, w pobliżu środka cyklu osiąga wartość maksymalną, a pod koniec znowu powoli spada (krzywa Gaussa). Cykl trwa 3,7 godziny, w tym czasie następuje
podział 12 kWh zapotrzebowania całkowitego, a w środku znajduje się jako zapotrzebowanie szczytowe 10-minutowe napełnienie wanny o wartości 5,82 kWh.
Norma DIN 4708 jest podstawą do obliczania wartości współczynnika zapotrzebowania „N” dla różnorodnie zasiedlonych budynków mieszkalnych (różne ilości osób w poszczególnych mieszkaniach) przez osoby różnych zawodów,
których rozkład dnia jest w każdym przypadku inny i przez to wymagają ciepłej wody o różnych porach. Następstwem tego są długie okresy poboru c.w.u., przy stosunkowo małych poborach szczytowych.
Norma DIN 4708 definiuje pojęcie „jednostki mieszkaniowej” i przyporządkowuje jej wartość współczynnika zapotrzebowania N = 1. Współczynnik zapotrzebowania określa, że zapotrzebowanie ciepłej wody użytkowej obliczanego
budynku odpowiada N-krotnemu zapotrzebowaniu jednej jednostki mieszkaniowej. Za „jednostkę mieszkaniową”
uważa się cztery pomieszczenia (pokoje), w których mieszkają przeciętnie trzy-cztery osoby. Jako obliczeniowy punkt poboru przyjmowana jest normalna wanna kąpielowa NB 1 (wyposażenie standardowe). Według
wskaźników zapotrzebowania w punktach poboru „w v” otrzymuje się z tego zapotrzebowanie energii na podgrzanie
wody użytkowej wynoszące: 3,5 x 5820 Wh = 20370 Wh.
Norma ustala, które punkty poboru ciepłej wody w mieszkaniu są uwzględniane przy obliczaniu zapotrzebowania
c.w.u.. Rozróżnia przy tym standardowe wyposażenie mieszkań oraz wyposażenie komfortowe. Dla „jednostki mieszkaniowej” jako naliczany punkt poboru przyjmuje się jedynie wannę kąpielową wg DIN 4475-E (1600 x 700 mm).
Obliczenie współczynnika zapotrzebowania „N” można przeprowadzić ręcznie, posługując się formularzem. Poniżej
przedstawia się przykład wypełnionego formularza, z przykładowymi wartościami dla „jednostki mieszkaniowej” (jednego mieszkania) wg normy DIN 4708-2.
W odpowiednie kolumny formularza należy wstawić następujące dane:
1. Kolejny numer grupy mieszkań o takiej samej liczbie pomieszczeń oraz wyposażeniu sanitarnym.
2. Liczba pomieszczeń mieszkalnych (pokoi), na podstawie projektu budowlanego ( ).
3. Liczba mieszkań, względnie jednostek mieszkaniowych ( ).
4. Liczba osób w mieszkaniu, na podstawie danych administracji lub z tabeli ( ).
5. Wynik mnożenia wartości zamieszczonych w kolumnach 3. oraz 4.
6. Liczba uwzględnionych punktów poboru (wg tabeli w normie).
7. Krótkie oznaczenie podanych w kolumnie 6. punktów poboru, wg DIN 4708 ( ).
8. Zapotrzebowanie punktów poboru na podstawie danych z tabeli ( ).
9. Wynik mnożenia wartości zamieszczonych w kolumnach 6. oraz 8.
10.Wynik mnożenia wartości zamieszczonych w kolumnach 5. oraz 9.
Teraz należy zsumować wartości zapisane w kolumnie 10., a wynik wstawić do równania w dolnej części formularza ( ).
Na koniec, obliczamy współczynnik zapotrzebowania N ( ).
Ilość pomieszczeń „r”
2½
3
3½
4
4½
5
Ilość osób / mieszkanie
2,3
2,7
3,1
3,5
3,9
4,3
7
technika
Punkty poboru c.w.u. w mieszkaniach z wyposażeniem standardowym
Pomieszczenie
Wyposażenie istniejące
wanna kąpielowa, DIN 4475-E (1600x700 mm), 140 l; lub
kabina natryskowa z baterią mieszającą i normalnym natryskiem
1 umywalka
zlewozmywak kuchenny
Łazienka
Kuchnia
Przy ustalaniu zapotrzebowania, uwzględnić:
wannę kąpielową, DIN 4475-E, 1600x700 mm), 140 l
wannę kąpielową, DIN 4475-E, 1600x700 mm), 140 l
(nie uwzględnia się)
(nie uwzględnia się)
Zapotrzebowanie przez punkty poboru c.w.u.
Nr
poz.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Urządzenie pobierające c.w.u.
Oznaczenie
skrótowe
wanna kąpielowa, DIN 4475-E (1600 x 700 mm)
wanna kąpielowa, DIN 4475-E (1700 x 700 mm)
wanna do małych pomieszczeń oraz wanna nasiadowa
wanna do dużych pomieszczeń (1800 x 750 mm)
kabina natryskowa z baterią mieszającą i natryskiem
oszczędnościowym
standardowym (normalnym)
luksusowym
umywalka
bidet
mała umywalka do rąk
zlewozmywak kuchenny
NB 1
NB 2
KB
GB
Wielkość poboru VE przy
jednokrotnym wykorzystaniu
[l]
140
160
120
200
Zapotrzebowanie przez punkt
poboru wV, podczas każdego poboru
[ Wh ]
5820
6510
4890
8720
BRS
40 *
1630
BRN
90
3660
BRL
180
7320
WT
BD
HT
SP
17
20
9
30
700
810
350
1160
* odpowiada czasowi użytkowania 6 minut
p
n·p
z
1
3,5
3·4
3,5
1
Tryb obliczeń: kolumny
1
4
∑n =
N=
Skrócony opis
NB 1
∑ (n·p·∑ wV)
3,5·5820
=
20 370 Wh
20 370 Wh
=
10
11
Uwagi
wV
z· wV
Wh
n·p·∑ wV
5 820
6·8
5 820
5·8
20 370
∑n = (n·p·∑ wV) =
1
9
Ilość punktów poboru
x zapotrzebowanie
punktów poboru w Wh
Ilość osób w mieszkaniu
n
Data:
Opracował:
Zapotrzebowanie
punktów poboru w Wh
Ilość mieszkań
r
Ilość punktów poboru
Ilość pomieszczeń
mieszkalnych
Nr projektu:
Numer arkusza:
Obliczenie współczynnika zapotrzebowania N do ustalenia wielkości pojemnościowego podgrzewacza c.w.u.
Projekt:
„Jednostka mieszkaniowa” wg DIN 4708-2
Uwagi:
Przykład wypełnienia formularza
1
2
3
4
5
6
7
8
punkty poboru (na mieszkanie)
Numer grupy mieszkań
Zapotrzebowanie c.w.u.
przy centralnym zaopatrzeniu mieszkań
20 370 Wh
1
Jeżeli założyliśmy przyjęcie systemu podgrzewaczy pojemnościowych, to znając już współczynnik zapotrzebowania N
dobieramy taki podgrzewacz, którego znamionowy współczynnik mocy NL jest większy lub równy współczynnikowi zapotrzebowania N.
W zakresie ważności normy DIN 4708 nie mieszczą się mieszkania zakładowe, hotele, domy opieki społecznej, obiekty
sportowe oraz inne budynki mające charakter obiektów mieszkalnych. W takich przypadkach należy skorzystać z pomiarów na instalacji (jeżeli ona istnieje), szacunków dokonanych przy użyciu wartości statystycznych (podanych w odpowiednich tabelach) lub wartości uzyskanych na podstawie doświadczeń, względnie wywiadu z inwestorem. Wykonaniu
dokładnego bilansu zapotrzebowania ciepłej wody użytkowej warto poświęcić czas i staranność, aby podczas użytkowania instalacji nie występowały braki w dostawie wody, a koszty budowy i eksploatacji instalacji były optymalne.
8
technika
Co jest cenniejsze
niż woda?
– ciepła woda
Podgrzewacz c.w.u.
Logalux ST 160-300/4
Podgrzewacz c.w.u.
Logalux SU 160-1000
Podgrzewacz c.w.u.
Logalux SL 300-500
Podgrzewacz c.w.u.
Logalux SM 300-500
Podgrzewacz c.w.u.
Logalux L135-200/1
Podgrzewacz c.w.u.
Logalux LT 135-300/1
podgrzewacze c.w.u.
Buderus
9
technika
Program DiWa
Program komputerowy DiWa pomaga w obliczeniach, optymalizacji oraz doborze podgrzewaczy i zasobników dla różnych zapotrzebowań ciepłej wody użytkowej. Możliwe jest wymiarowanie podgrzewaczy dla budynków mieszkalnych, zgodnie z DIN
4708 (dla budynków jedno- oraz wielorodzinnych), jak również obliczenia do specjalnych zapotrzebowań, np. hoteli, obiektów sportowych (natryski) lub obiektów przemysłowych. Zintegrowana z programem metoda linii sumarycznych pozwala na
dokonanie obliczeń przy wahających się rozbiorach c.w., w wielu innych przypadkach zastosowań. Założeniem każdego odpowiedniego do zapotrzebowania systemu wymiarowania jest zawsze znajomość zapotrzebowania co do jego wielkości oraz
podziału czasowego. Opierając się na tym, w programie DiWa utworzono kilka typowych kategorii zapotrzebowania c.w.u.
Każda ma własny, odpowiedni tryb obliczeń:
• Podział normalny wg DIN 4708 – jest zwrócony na zwykłe budynki jedno- i wielorodzinne. „Zwykłe” oznacza, że urządzenia
pobierające c.w.u. będą wykorzystywane z przeciętną równoczesnością. Do programu wprowadza się liczbę poszczególnych
grup mieszkań (wg wielkości oraz „zaludnienia mieszkań”), z uwzględnieniem urządzeń pobierających c.w.; można zmieniać
ich typ oraz temperaturę c.w. Program wylicza współczynnik zapotrzebowania „N”, pyta o wybór rodzaju podgrzewacza (leżący-stojący), systemu podgrzewu (podgrzewacz pojemnościowy-ładowanie zasobnika), zapotrzebowania wody grzewczej
(duże-zredukowane). Na podstawie wprowadzonych informacji program podaje wynik: typ i pojemność podgrzewacza, znamionowy współczynnik mocy NL, przenoszoną moc, dodatek (z uwagi na c.w.u.) do mocy kotła, wykres pojemności cieplnej.
• Podział normalny przy dowolnym czasie trwania cyklów poboru (ze względu na podwyższoną jednoczesność poboru)
– dotyczy budynków zamieszkania zbiorowego, hoteli, internatów, campingów, itp. Podajemy liczbę i rodzaje urządzeń w danym obiekcie, łączną liczbę osób z nich korzystających (z podziałem procentowym na urządzenia), długość okresu zapotrzebowania. Można narzucić czas jednej kąpieli pod natryskiem, temperaturę wody. Program obliczy i przedstawi graficznie
wykres pojemności cieplnej, na podstawie którego będzie można wybrać optymalną kombinację: pojemność podgrzewacza
(lub zasobnika) – moc podgrzewu.
• Podział blokowy – odnosi się do poborów ciągłych (np. w rzeźniach, mleczarniach, browarach, zakładach fryzjerskich)
lub do pojedynczych poborów szczytowych (np. w jadłodajniach, restauracjach). Metoda linii sumarycznych pozwala dobrze
oszacować możliwe krytyczne stany pracy. Podajemy liczbę użytkowników, całkowity czas trwania poboru c.w. oraz zapotrzebowanie jednostkowe (np. piekarnia/pracownika x dzień, browar/100 l piwa, biuro/osobę x dzień, fitness/1 uczestnika,
rzeźnia/pracownika x dzień, fryzjer/stanowisko x dzień, mleczarnia/1 l mleka, pralnia/100 kg bielizny, restauracja/1 posiłek);
program podpowiada nam zapotrzebowanie jednostkowe, ale można wprowadzić inne wartości. Program dokona odpowiednich przeliczeń, w wyniku których przedstawi nam: wykres pojemności cieplnej, wymaganą pojemność podgrzewacza lub zasobnika (zależnie od wybranego systemu) oraz moc kotła, niezbędną do podgrzewu wody.
• Zapotrzebowanie cykliczne – odpowiednie dla obiektów, w których mają miejsce kolejne, powtarzające się cykle zapotrzebowania, w których w okresach szczytowych większa liczba osób korzysta z mniejszej ilości urządzeń c.w.u., np. w obiektach sportowych, koszarach, zakładowych łaźniach z natryskami oraz umywalkami, itd. W tych przypadkach, z dwóch lub
więcej turnusów wynikają cykle zapotrzebowania. Jako dane wyjściowe podaje się ogólną liczbę osób do mycia i kąpieli oraz
np. liczbę natrysków i umywalek. Wybieramy temperaturę c.w. oraz czas trwania kąpieli pod natryskiem. Program (przy założeniu pełnego wykorzystania urządzeń) wylicza, po ile osób przypada na natryski i umywalki; można te proporcje zmienić. Należy jeszcze podać długość przerw pomiędzy podejściami kolejnych osób pod natryski i do umywalek. Program przedstawia
teraz obliczony wykres pojemności cieplnej, a także pojemność podgrzewacza pojemnościowego (lub zasobnika, jeżeli wybrano system ładowania) oraz moc cieplną, wymaganą do podgrzewu wody.
• Zapotrzebowanie kompleksowe – do określenia zapotrzebowania dla różnych celów, w różnych ilościach oraz przy zróżnicowanych temperaturach i czasie poboru, np. w przemyśle, w szpitalach. Należą tutaj także spotykane często zespolone, tzn.
nakładające się zapotrzebowania jednakowych lub różnych kategorii. Już w budynku dwurodzinnym należy liczyć się z nakładaniem się dwóch szczytów zapotrzebowania, np. dwóch kąpieli wannowych lub kąpieli w wannie i pod prysznicem. Po wejściu do programu należy określić rozpatrywany przedział czasowy (od – do), w którym nastąpi rozbiór ciepłej wody. Następnie,
kolejno podajemy poszczególne urządzenia pobierające ciepłą wodę. Wybieramy je z listy podanej w okienku lub wpisujemy nietypowe (podając czas trwania poboru, temperaturę c.w., wielkość poboru w litrach). W dalszej kolejności, dla każdego
urządzenia nanosimy punkt czasowy rozpoczęcia rozbioru przez to urządzenie. W rezultacie obliczeń ukazuje się sumaryczny
wykres pojemności cieplnej, ale możemy obejrzeć również częściowe wykresy dla każdego z urządzeń. Na koniec wybieramy system podgrzewaczy pojemnościowych lub system ładowania oraz ustalamy relację pomiędzy pojemnością podgrzewacza/ zasobnika, a mocą cieplną konieczną do podgrzewu wody.
Mamy nadzieję, że przedstawiony powyżej bardzo skrótowy opis zachęci Państwa do korzystania z programu komputerowego DiWa. Jest on dostępny w Oddziałach firmy Buderus Technika Grzewcza Sp. z o.o.. Dla ułatwienia korzystania z niego,
opracowano plik instruktażowy (DIWA_instr_przyk) w formie tekstowej i graficznej, umożliwiający „krok po kroku” prześledzić
i opanować procedury prowadzania obliczeń oraz doboru podgrzewaczy i zasobników ciepłej wody użytkowej. Plik zawiera
przykłady w typowych kategoriach zapotrzebowania c.w.u.
10
technika
11
technika
„Materiały do projektowania”
„Materiały do projektowania – wymiarowanie i dobór podgrzewaczy c.w.u. – 01/2008”. Jest to bardzo obszerne
opracowanie, uwzględniające urządzenia marki Buderus, przetłumaczone z języka niemieckiego. Dodano do tego
informacje o podgrzewaczach i zasobnikach związanych z systemami słonecznymi, a także opis programu komputerowego DIWA, z przykładami. W poszczególnych rozdziałach przedstawiono:
•Przegląd podgrzewaczy i zasobników wody użytkowej marki Buderus oraz ich oznaczanie.
•System przygotowania ciepłej wody użytkowej przy pomocy podgrzewaczy pojemnościowych oraz system ładowania zasobników (z wymiennikiem wewnętrznym i zewnętrznym), rodzaje podgrzewania wody (z kotła, z sieci ciepłowniczej zdalaczynnej, za pomocą pary).
•Reguły automatycznej regulacji procesu podgrzewania wody.
•Postępowanie związane z doborem wielkości podgrzewaczy pojemnościowych. Podano najpierw teoretyczne podstawy dokonywania obliczeń, objaśniając je następnie przykładami praktycznymi dla budynku jednorodzinnego,
wielorodzinnego, restauracji, rzeźni, obiektu sportowego, basenu pływackiego, zakładu przemysłowego (przy długim czasie podgrzewu wody) oraz przypadku podgrzewania parą.
•Metodę linii sumarycznych, z zaleceniem zastosowania programu DiWa (dla dokładności).
•Dane techniczne poszczególnych typoszeregów podgrzewaczy pojemnościowych i zasobników (powtórzenie z katalogu produktów), bardzo pożyteczne przy doborze wykresu mocy trwałej c.w.u., przykłady instalacji wraz z połączeniami hydraulicznymi, systemy ładowania zasobników z zestawami wymienników LAP oraz LSP.
•Formularz do obliczenia współczynnika zapotrzebowania mocy „N” dla budynków mieszkalnych oraz niezbędne do
tego wartości pomocnicze.
•Tabele zawierające średnie wskaźnikowe wartości zapotrzebowania c.w.u. dla różnych obiektów, w odniesieniu do
osób, użytkowników, pacjentów, stanowisk pracy, ilości produktów itp.
•Formularz ułatwiający zebranie informacji o danych technicznych, umożliwiających dobór wielkości podgrzewaczy
pojemnościowych.
•Podstawowe wzory i wielkości obliczeniowe.
•Dane techniczne podgrzewaczy biwalentnych oraz zespolonych dwufunkcyjnych podgrzewaczy/zasobników c.w.u.,
współpracujących z systemami słonecznymi.
•Szczegółowy opis programu komputerowego „DiWa”, wraz z przykładami obliczeń dla różnego typu obiektów.
12
Wesołych Świąt
technika
Celny strzał...
nowe kotły
Logamax U042-24K, U044-24K
W bieżącym roku marka Buderus wprowadziła na rynek sprzedaży dwa nowe niskotemperaturowe
dwufunkcyjne kotły gazowe Logamax U042-24K oraz Logamax U044-24K o nominalnej mocy grzewczej
24 kW. Nowy produkt zastąpił tym samym wysłużone już urządzenia typu U022-24K oraz U024-24K.
Tak jak w przypadku starszego typoszeregu, tak i tu mamy do wyboru kotły z palnikiem atmosferycznym
Logamax U044-24K oraz z palnikiem wentylatorowym Logamax U042-24K.
tekst:
14
Krzysztof Kamycki
technika
1
2
3
21
20
4
5
22 23
ϑ
19
24
25 26
6
41
40
18
29
39 38
ϑ
30
31
37
35
7
28
8
32
36
17
27
9
33
34
16
15 14
13
12
11
10
Schemat 1. Układ hydrauliczny kotła Logamax U044-24K (z palnikiem atmosferycznym).
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Czujnik zaniku ciągu (przerywacz ciągu)
Przerywacz ciągu
Wymiennik ciepła c.w.u.
Blok cieplny
Zawór do napełniania azotem
Naczynie wzbiorcze
Odpowietrznik automatyczny
Pompa obiegu grzewczego
Zawór bezpieczeństwa (obieg grzewczy)
Odpływ
Powrót c.o.
Dopływ wody zimnej
Wlot gazu
Wypływ ciepłej wody
Zasilanie instalacji grzewczej
Zawór do uzupełniania wody
Spięcie
Czujnik temperatury ciepłej wody
Czujnik temperatury zasilania
Ogranicznik temperatury bloku cieplnego
Komora palnikowa (komora spalania)
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
Elektrody zapłonowe
Dysze inżektorowe
Palnik
Czujnik zaniku ciągu kominowego (komora palnika)
Elektroda kontrolna (jonizacyjna)
Przepływomierz (turbina)
Ogranicznik przepływu z filtrem i siatką
Regulator ciśnienia
Ciśnienie sterujące zaworu regulacyjnego
Armatura gazowa
Grzybek zaworu głównego
Siatka
Manometr
Cotronic
Króciec pomiaru ciśnienia gazu na przyłączu gazu
Śruba nastawcza maksymalnej ilości gazu
Śruba nastawcza minimalnego przepływu gazu
Otwór wyrównawczy ciśnienia
Króciec pomiarowy ciśnienia w dyszach
15
technika
1
2
3
4
5
7
6
8
9
25
10
ϑ
41 42
24
43
44
11
33
32
23
34
31 30
ϑ
35
36
29
27
12
40
13
37
28
22
39
14
38
26
21
20 19
18
17
16
15
Schemat 2. Układ hydrauliczny kotła Logamax U042-24K (z palnikiem wentylatorowym).
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
16
Skrzynka powietrza (hermetyczna)
Przełącznik różnicy ciśnień
Odbiór różnicy ciśnień
Wentylator
Rura powietrzna/spalinowa
Ochrona przed wiatrem
Komora palnikowa (komora spalania)
Wymiennik ciepła c.w.u.
Blok cieplny
Zawór do napełniania azotem
Naczynie wzbiorcze
Odpowietrznik automatyczny
Pompa układu grzewczego
Zawór bezpieczeństwa (obieg grzewczy)
Odpływ
Powrót c.o.
Dopływ wody zimnej
Wlot gazu
Wypływ ciepłej wody
Zasilanie instalacji ogrzewczej
Zawór do uzupełniania wody
Spięcie
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
Czujnik temperatury ciepłej wody
Czujnik temperatury zasilania
Ogranicznik temperatury bloku cieplnego
Manometr
Cotronic
Króciec pomiarowy ciśnienia gazu na przyłączu gazu
Śruba nastawcza maksymalnej ilości gazu
Śruba nastawcza minimalnej ilości gazu
Otwór wyrównawczy ciśnienia
Króciec pomiarowy ciśnienia w dyszach
Regulator ciśnienia
Armatura gazowa
Grzybek zaworu głównego
Siatka
Przepływomierz (turbina)
Ogranicznik przepływu z filtrem i siatką
Elektrody zapłonowe
Dysze inżektorowe
Palnik
Elektroda kontrolna (jonizacyjna)
technika
Ze schematów łatwo wywnioskować, że mamy do czynienia ze sprawdzonymi w poprzedniej wersji kotła
rozwiązaniami technicznymi. Na przykład zastosowano udaną konstrukcję miedzianego wymiennika ciepła typu rura w rurze. Takie rozwiązanie pozwala na
przygotowanie ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) w tym
samym wymienniku, przez który przepływa woda kotłowa. Zrezygnowano w tym wypadku z urządzenia
mechanicznego, jakim jest zawór trójdrogowy na rzecz
turbinki, która rejestruje pobór i załącza kocioł w celu
przygotowania c.w.u. Temperaturę ciepłej wody użytkowej można nastawić od 40 ºC do 60 ºC. Przy większych
lub mniejszych poborach temperatura c.w.u. maleje lub
rośnie zgodnie z zamieszczonym wykresem 1.
Kocioł wyposażono w 8-litrowe przeponowe naczynie
wzbiorcze. W przypadku gdyby zaistniała niepewność,
czy zastosowane naczynie jest wystarczające, można
to szybko zweryfikować korzystając z wykresu 2. Należy mieć na uwadze, że w przypadku wartości granicznych trzeba ustalić dokładną wielkość naczynia
przeponowego zgodnie z Polską Normą PN-EN 12828
oraz, jeżeli punkt przecięcia znajdzie się po prawej
stronie krzywej, należy zamontować dodatkowe naczynie wzbiorcze. Obecnie w kotłach Logamax U042-24K
oraz Logamax U044-24K montowane są trójstopniowe
pompy firmy Grundfos UPS 15-50, których charakterystykę przedstawia wykres 3. Trzy stopnie dają nam
możliwość dopasowania pracy pompy kotłowej do potrzeb instalacji. Rzeczywista moc pomp UPS wiąże się
z ich stopniami i jest następująca: 40 W – 1. stopień,
60 W – 2. stopień, 80 W – 3. stopień. Kocioł z zamkniętą
komorą spalania Logamax U042-24K został wyposażony w wentylator o dyspozycyjnym sprężu wynoszącym
170 Pa. Wartość ta ma wpływ na wymiarowanie instalacji spalinowej. W tym przypadku zastosowany wentylator daje dość spore możliwości i dużą swobodę przy
projektowaniu przewodów spalinowych.
Wszystkie elementy stanowiące część kotła udało się
zamknąć w wymiarach 745 x 400 x 360 mm i ukryć
pod białą obudową ze srebrnymi akcentami, na tle których wyróżnia się czarny panel sterujący automatyki
kotła. Odsłonięty sterownik kotłowy jest bardzo praktyczny i umożliwi szybką korektę nastaw temperatury wody kotłowej oraz ciepłej wody użytkowej. Pełni
on również rolę informacyjną o stanie pracy kotła, jak
i usterkach, które wystąpiły podczas użytkowania
urządzenia. Sterownik Cotronic, gdyż tak go nazwano,
pozwala na podłączenie dowolnego programowalnego
regulatora włącz/wyłącz, który pozwoli na dostosowanie pracy instalacji ogrzewczej do trybu życia użytkownika.
Kotły Logamax U042-24K oraz Logamax U044-24K
to przemyślane i sprawdzone urządzenia grzewcze,
które nie tylko ładnie wyglądają, ale są również praktyczne. Prosta budowa oraz obsługa kotła nie sprawi
problemu instalatorowi podczas montażu czy serwisu urządzenia, jak i użytkownikowi podczas codziennej eksploatacji.
T [ °C]
65
60
55
50
45
40
35
30
2
3
5
4
6
7
8
9
10 11
Q [l/min]
Wykres 1. Wykres dla temperatury wody wejściowej zimnej 15ºC.
tv ( ° C )
90
B
80
75
70
60
55
50
40
A
30
0
50 100
150 200 250
300
350 400
450
500
VA( l )
Wykres 2.Zależność temperatury zasilania (tv) czynnika
grzewczego od pojemności (VA) instalacji ogrzewczej.
Krzywe od I do V – ciśnienie wstępne w naczyniu
wzbiorczym:
I – ciśnienie wstępne 0,2 bar
II – ciśnienie wstępne 0,5 bar (ustawienie fabryczne)
III – ciśnienie wstępne 0,75 bar
IV– ciśnienie wstępne 1,0 bar
V – ciśnienie wstępne 1,2 bar
A i B – obszary pracy naczynia wzbiorczego:
A – zakres pracy naczynia wzbiorczego
B – w tym zakresie wymagane jest większe naczynie
wzbiorcze
H (bar)
0,5
0,4
(
0,3
3
2
0,2
1
0,1
0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Q (l/h)
Wykres 3.Charakterystyka trójstopniowych pomp Grundfos UPS
15-50 montowanych w kotłach Logamax U042-24K
oraz Logamax U044-24K.
17
technika
Zintegrowany wyświetlacz LED , sprawia, że Logamax
U044-24K, U042-24K jest nie tylko łatwy w obsłudze
– dzięki informacji o zaistniałym błędzie jest również łatwy w serwisowaniu
Dane techniczne
kotłów Logamax U042-24K, U044-24K
Naścienny, dwufunkcyjny kocioł gazowy Logamax
Minimalna / nominalna moc cieplna
Minimalne / nominalne obciążenie cieplne
Maksymalne zużycie gazu E (GZ50) / Lw (GZ41,5) / Ls (GZ35)
Maksymalne zużycie gazu płynnego (propanu)
Nominalne ciśnienie gazu na przyłączu
E (GZ50) / Lw (GZ41,5) / Ls (GZ35) / propan
Pojemność wodna kotła (bez naczynia wzbiorczego)
Minimalna/maksymalna temperatura zasilania (c.o.)
Minimalne / dopuszczalne ciśnienie robocze (inst. c.o.)
Całkowita pojemność naczynia wzbiorczego
Ciśnienie wstępne
Możliwość nastawy temperatury c.w.u. na wypływie
Maksymalne ciśnienie po stronie c.w.u.
Minimalne ciśnienie dla maksymalnego przepływu c.w.u.
Minimalne ciśnienie wody wodociągowej
Minimalny przepływ c.w.u.
Znamionowy przepływ c.w.u. wg normy EN 625
Ciśnienie dyspozycyjne za wentylatorem spalin
Wymagany ciąg kominowy
Strumień spalin przy mocy (max-min) gaz E / propan
Temperatura spalin przy mocy (max-min) gaz E / propan
Klasa NOx
Przyłącze powietrzno-spalinowe
Przyłącze spalinowe
Napięcie elektryczne / częstotliwość
Pobór prądu
Ciężar kotła
Wymiary kotła (wys. x szer. x głęb.)
18
kW
kW
m3/h
kg/h
U042-24 K
8,9 / 24
10,2 / 26,3
2,77 / 3,38 / 3,85
2
U044-24 K
7,8 / 24
8,9 / 26,7
2,75 / 3,41 / 3,92
2,04
mbar
20 (16-25) / 20 (17,5-23) / 13 (10,5-16) / 37
l
°C
bar
l
bar
°C
bar
bar
bar
l/min
l/min
Pa
Pa
g/s
°C
2
40/82
0,5 / 3
8
0,5
40-60
10
1
0,25
2,5
11,4
170
–
15,7-15,3 / 17,2-15,4
136-89/ 132-90
–
4,5
20,6-21,9 / 18-14,7
118-75/119-75
3
mm
mm
V AC / Hz
W
kg
mm
Ø 60 / 100
–
–
Ø 130
230 / 50
130
37,9
33
745 x 400 x 360
aktualności
Wakacje
z Buderusem
ować, że wśród Klientów,
Niezmiernie jest nam miło poinform
pę ciepła Buderus Logatherm
którzy w 2008 roku zakupili pom
kę do Tunezji.
rozlosowaliśmy 2-osobową wyciecz
Pan
Ciechanowicz – prokurent spółki,
W losowaniu udział wzięli Pan G.
ziału
odd
ktor
dyre
–
i
ińsk
Słom
Pan M.
S. Woźniak – dyrektor finansowy,
k – pracownik firmy Ferrodo.
ławe
Wac
K.
Pan
nań,
Buderus Poz
zina Usługi Wod-Kan i C.O.
Wycieczkę wylosowała firma Węd
ł
ii Pan Wiesław Wędzina pojecha
z Zagórowa. Widoczny na fotograf
9.
na wycieczkę z żoną w maju 200
19
technika
Instalacje
słoneczne,
czyli
jak dobrze
wykorzystać
darmową energię
słoneczną
tekst:
20
Adam Koniszewski
technika
Słońce
jako źródło energii
dla kolektorów
słonecznych
Źródłem darmowej energii cieplnej dla kolektorów
słonecznych jest Słońce. Powstająca na nim energia
jest wynikiem przemian termojądrowych wodoru w hel,
w efekcie czego Słońce wysyła w przestrzeń kosmiczną
promieniowanie elektromagnetyczne, mające długość
fali rzędu stumilionowej części milimetra. Promieniowanie
to jest tzw. promieniowaniem wysokoenergetycznym
(energia promieniowania jest odwrotnie proporcjonalna
do długości fali), które przenikając z jądra Słońca
napotyka na swej drodze wiele elektronów i jąder atomów.
Skutkiem tego jest osłabienie tego promieniowania,
a w konsekwencji – zwiększenie długości jego fali.
Promieniowanie słoneczne charakteryzuje się dużym
zakresem długości fali, niesie w sobie zróżnicowaną ilość
energii.
Energia promieniowania słonecznego, która dociera do
granicy atmosfery posiada gęstość około 1370 W/m2
i nosi nazwę stałej słonecznej. Stała słoneczna jest
21
technika
średnią w roku kalendarzowym gęstością promieniowania słonecznego, przypadającą na powierzchnię płaską,
ustawioną prostopadle do kierunku propagacji (padania) promieni słonecznych. Jest ona stale korygowana,
a jej obowiązująca wartość podawana jest przez World
Radiation Center (Światowe Centrum Promieniowania)
w Davos w Szwajcarii.
Zjawiska pochłaniania i rozpraszania energii promieniowania słonecznego w atmosferze powodują, że do
powierzchni Ziemi dociera jedynie część tego promieniowania. I tak w miesiącach letnich gęstość promieniowania słonecznego dla obszaru Polski wynosi ok.
1000 W/m2, natomiast w miesiącach zimowych – zaledwie ok. 400 W/m2. Różnice te spowodowane są zmianami wysokości Słońca nad horyzontem w poszczególnych
porach roku, skutkiem czego jest zmiana grubości warstwy atmosfery, przez którą przenika promieniowanie.
Energia promieniowania słonecznego docierająca do
powierzchni naszej planety, a tam do kolektora słonecznego, zamieniana jest w nim w energię użyteczną – energię cieplną pomniejszoną o jego straty cieplne (rys. 1).
Stała słoneczna 1,37 kW/m2
Atmosfera
Straty
pochłaniania
300W/m2
Promieniowanie
bezpośrednie
Straty
rozproszenia
100W/m2
Promieniowanie
rozproszone
Powierzchnia ziemi
Promieniowanie
całkowite
(dla Polski
ok. 1000W/m2)
Straty ciepła
w kolektorze
200-400W/m2
Moc użytkowa kolektora 600-800 W/m2
Rys. 1. Bilans energii promieniowania słonecznego.
Rejonizacja obszaru Polski
pod względem możliwości
wykorzystania energii
słonecznej.
Najbardziej uprzywilejowanym regionem Polski pod
względem napromieniowania słonecznego jest południowa część województwa lubelskiego. Natomiast
najmniejszy, w skali roku, dopływ energii słonecznej obserwuje się w rejonie wysoko uprzemysłowionym (Śląsk), w obszarze granicznym trzech państw:
Czech, Niemiec i Polski oraz w rejonie północnym naszego kraju, obejmującym pas wybrzeża z wyjątkiem
Wybrzeża Zachodniego. Mapę Polski z zaznaczoną orientacyjną intensywnością promieniowania słonecznego pokazano na mapie zamieszczonej obok.
1048 (10,25)
1022 (10,00)
996 (9,75)
KWh/m2 na rok (MJ/m2 na dzień)
Kolektory słoneczne
Zasada działania kolektora
słonecznego
Na rysunku 2. pokazano widok ogólny przykładowej instalacji słonecznej. Zadaniem kolektora
słonecznego (1) jest konwersja energii promieniowania słonecznego w energię cieplną, która następnie przekazywana jest za pomocą płynu solarnego
22
w celu dalszego jej wykorzystania (3), np. do przygotowania c.w.u., wspomagania c.o. czy podgrzania
wody w basenie. Transport płynu solarnego (glikolu) zapewnia stacja pompowa (2). Układ sterujący
(6) uruchamia ją, gdy temperatura płynu solarnego
w kolektorze (4) jest wyższa niż temperatura wody
w zbiorniku (5). Energia cieplna oddawana jest wodzie użytkowej poprzez wymiennik wężownicowy
znajdujący się wewnątrz zbiornika (7).
technika
4
1
3
2
6
7
5
Rys. 2. Zasada działania kolektora słonecznego.
Budowa kolektorów
słonecznych
Zasadniczym elementem konstrukcyjnym kolektora słonecznego jest absorber, czyli płyta pochłaniająca promieniowanie słoneczne. Promieniowanie to winno bez
przeszkód docierać do powierzchni absorbera i ogrzewać go. Ważne jest jednak, aby ogrzany absorber nie
oddawał pobranego ciepła do otoczenia (rys. 3), zatem
musi on być dobrze izolowany cieplnie od otoczenia.
Parametrem technicznym, który określa jakość absorbera jest jego selektywność, przedstawiana jako iloraz absorpcji do emisji (α/ε). Cechy, którymi powinien
charakteryzować się absorber, to m.in. wysoki współczynnik absorpcji α (dla promieniowania słonecznego
o długości fali λ < 2 µm – promieniowanie nadfioletowe) i niski współczynnik emisji ε (dla promieniowania
o długości fali λ > 2 µm – promieniowanie podczerwone),
a także odporności na działanie wysokich temperatur.
I tak dla absorbera odkrytego nieselektywnego maksymalnatemperaturapracywynosi+70°C,dlaabsorbera
zakrytego nieselektywnego +110°C, zaś dla absorbera
zakrytego selektywnego +200°C. Przekroczenie wyżej
wymienionych temperatur w przypadku awarii instalacji odbierającej ciepło powoduje uplastycznienie (degradację) materiału absorbera i tym samym uszkodzenie
powłoki, co często skutkuje zaparowaniem przesłony
przezroczystej (szyba solarna) cząsteczkami rozpuszczającej się farby. Z uwagi na to, należy projektować instalacje solarne w taki sposób, aby nie doprowadzić do
stanu stagnacji kolektorów.
Przepuszczalność
(transmisja)
Emisja
Szyba solarna
Absorber
Absorpcja
Rys. 3. Rysunek poglądowy absorbera i jego pokrycia od strony frontowej (szyba solarna).
23
technika
Wykonanie izolacji cieplnej absorbera od strony obudowy nie jest zadaniem trudnym. Przede wszystkim należy pamiętać o tym, że materiał, który chcemy użyć do
tego celu, musi charakteryzować się możliwie małym
współczynnikiem przewodzenia ciepła, niezmiennością
objętości, odpornością na temperaturę oraz działanie
czynników atmosferycznych. Większą trudność stanowi zastosowanie dobrej i jednocześnie przezroczystej
dla promieni słonecznych izolacji termicznej od strony frontowej absorbera – od strony słonecznej (rys. 3).
W celu prawidłowego doboru pokrycia absorbera niezbędne jest uwzględnienie zarówno właściwości promieniowania słonecznego, jak i wymiany ciepła z otoczeniem,
24
która zachodzi na drodze konwekcji, przewodzenia i promieniowania termicznego w zakresie fal podczerwonych.
Jednocześnie pokrycie to powinno charakteryzować
się wysoką przepuszczalnością promieniowania słonecznego (transmisją), odpornością na promieniowanie
nadfioletowe (promieniowanie UV) oraz trwałością i wytrzymałością, zapewniając przyjęcie obciążeń od wiatru,
deszczu, gradu czy nacisku wywołanego przez śnieg.
Ponadto, powinno umożliwiać kompensację wydłużeń
spowodowanych zmianami temperatury w przedziale od
-25°C do +150°C, a także zapewniać hermetyczność kolektora w celu ograniczenia strat ciepła i przeciwdziałać
osiadaniu kurzu na powierzchni absorbera.
technika
Parametry kolektorów słonecznych
Na sprawność kolektora słonecznego decydujący wpływ mają poszczególne elementy konstrukcyjne, a w szczególności właściwości
przesłony przezroczystej absorbera oraz skuteczność izolacji cieplnej w danych warunkach atmosferycznych. Sprawność całkowitą kolektora słonecznego opisuje zależność (1), a jej interpretację graficzną przedstawia rys. 4.
(1)
gdzie:
η–sprawnośćcałkowitakolektorasłonecznego[-],
τα–współczynniktransmisji–absorpcjiprzesłonyprzezroczystej[-],
k1–liniowywspółczynnikprzewodzeniaciepła[W/m2K],
k2–nieliniowywspółczynnikprzewodzeniaciepła[W/m2K2],
Tabs–temperaturaabsorbera[ºK],
To–temperaturaotoczenia[ºK].
Energia promieniowania słonecznego padająca na powierzchnię kolektora słonecznego pomniejszona jest o jego straty optyczne oraz
straty cieplne. Straty optyczne są wynikiem pochłaniania i odbijania promieniowania słonecznego przez osłonę przezroczystą kolektora, natomiast straty cieplne są wynikiem wymiany ciepła między absorberem a otoczeniem i ściśle zależą od różnicy temperatur
ΔT między temperaturą absorbera Tabs i temperaturą otoczenia To. Im większa jest różnica tych temperatur, tym większe straty ciepła
generuje kolektor słoneczny. W przypadku gdy temperatura absorbera jest równa temperaturze otoczenia, wyrażenie τα jest równe
sprawności kolektora τα = η i nosi nazwę sprawności optycznej ηo (rys. 4).
η [%]
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Straty optyczne
T abs
Straty cieplne
η0
η
To
Moc grzewcza
0
20
40
60
80
100
120
140
Rys. 4. Sprawność całkowita kolektora słonecznego
∆T = T abs − T o
Jednym z najważniejszych parametrów opisujących cechy konstrukcyjne kolektora słonecznego jest wartość progowa natężenia promieniowania słonecznego Ismin, przy której kolektor słoneczny zaczyna gromadzić energię cieplną. Wartość ta jest ściśle zależna od
różnicy temperatur ΔT między temperaturą absorbera Tabs i temperaturą otoczenia To. Im wartość ta jest wyższa, tym kolektor słoneczny generuje większe straty ciepła do otoczenia, a w konsekwencji tego zmienia się jego wartość progowa Ismin. Wartość progową natężenia promieniowania słonecznego Ismin opisuje zależność (2), a jej interpretację graficzną przedstawia rys. 5.
(2)
I smin [ W/m2 ]
gdzie:
Ismin–wartośćprogowanatężeniapromieniowaniasłonecznegokolektorasłonecznego[W/m2],pozostałeoznaczeniajakwzależności(1)
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
o
neczneg
m. sło
o
r
p
żenia
natę
wa
ogo
ć pr
ś
o
rt
Całkowite straty kolektora
Wa
0
20
40
60
80
100
∆T = T abs − T o [ K ]
120
T abs
To
140
Rys. 5. Wartość progowa natężenia promieniowania słonecznego kolektora
Analizując wykres przedstawiony na rysunku 5., należy zauważyć, że istnieje pewna ilość ciepła, jaką kolektor słoneczny traci do otoczenia. Ilość ta zależy od wspomnianej różnicy temperatur ΔT = Tabs-To. Jeżeli założymy, że powierzchnia absorbera wynosi ok. +30ºC,
natomiast temperatura otoczenia ok. +20ºC, to straty ciepła kolektora wahają się w granicach 20 W/m2. Czyli z całej powierzchni kolektora płaskiego strata ta wynosi zaledwie 45 W. Ale gdy podczas słonecznego dnia powierzchnia absorbera nagrzeje się do temperatury np. +80ºC, wówczas straty ciepła mogą przekroczyć 75 W/m2, czyli dla całego kolektora prawie 150 W. To już oznacza strumień
traconej energii cieplnej.
25
technika
Płaskie kolektory
słoneczne
1 wylot ogrzanego czynnika
2 szyba ochronna
3 miejsce pomiaru temperatury
4 rurki miedziane
5 izolacja cieplna
6 rama montażowa z włókien
szklanych
7 wlot czynnika grzewczego
8 narożnik wzmacniający
9 absorber
Rys. 6. Budowa płaskiego kolektora słonecznego typu Logasol SKN 3.0
Rodzaj budowy
Powierzchnia zewnętrzna (powierzchnia brutto)
Powierzchnia czynna (dopływu światła)
Powierzchnia absorbera (powierzchnia netto)
Pojemność absorbera
Selektywność — stopień absorpcji
Selektywność — stopień emisji
Ciężar
Sprawność optyczna
Efektywny współczynnik przewodzenia ciepła — liniowy k1
Efektywny współczynnik przewodzenia ciepła — nieliniowy k2
Pojemność cieplna
Współczynnik korekcyjny kąta promieniowania IAA/50 C
Maksymalna temperatura robocza
Temperatura stagnacji
Nominalny objętościowy strumień przepływu płynu solarnego
Maksymalne nadciśnienie robocze (ciśnienie próbne)
Wydajność — uzysk kolektora1)
Wydajność — RAL-UZ 73 („niebieski anioł")
SKN 3.0-s
m2
m2
m2
dm3
%
%
kg
%
2
W/m K
W/m2K
kJ/m2K
SKN 3.0-w
2,37
2,25
2,23
0,86
°C
°C
dm3/h
bar
kWh/m2/rok
1,25
96
12
41
42
77
3,681
0,0173
2,96
0,911
120
188
50
6
525
kryteria zostały spełnione
Tab. 1. Charakterystyka techniczna płaskiego kolektora słonecznego typu Logasol SKN 3.0
1)
26
Minimalna wydajność kolektora na podstawie pomiarów wykonanych wg EN 12975, przy pokryciu 40% w miejscowości Würzburg
(Niemcy), dzienny pobór ciepłej wody 200 dm3.
η SKN [ ∆T ]
η
SKN [ ∆T ]
Sprawność
Sprawnośćkolektora
kolektorasłonecznego
słonecznego[-][-]
technika
11
0.9
0.9
0.8
0.8
0.7
0.7
0.6
0.6
0.5
0.5
0.4
0.4
0.3
0.3
0.2
0.2
0.1
0.1
00
00
10
10
20
20
30
30
40
40
50
50
60
60
70
70
80
80
70
70
80
80
∆T ]]
[[ ∆T
Różnica
temperatur [K]
[K]
Różnica temperatur
SKN [ ∆T ]
IIsmin
sminSKN [ ∆T ]
Wartość
Wartośćprogowa
progowaIsmin
Ismin[ [W/m
W/m2 ]2 ]
Rys. 7. Sprawność całkowita kolektora słonecznego typu Logasol SKN 3.0.
300
300
270
270
240
240
210
210
180
180
150
150
120
120
90
90
60
60
30
30
00
00
10
10
20
20
30
30
40
40
50
50
60
60
∆T ]]
[[ ∆T
Różnica
temperatur
[K]
Różnica temperatur [K]
Rys. 8. Wartości progowe natężenia promieniowania słonecznego Ismin dla kolektora słonecznego typu Logasol SKN 3.0
Na efektywność kolektora słonecznego wpływa rodzaj
jego powłoki. Kolektor słoneczny firmy Buderus typu
Logasol SKN 3.0 zaopatrzony jest w absorber selektywny (9), który praktycznie w całości pochłania padające promieniowanie słoneczne (promieniowanie
nadfioletowe) i w niewielkim stopniu emituje własne
promieniowanie podczerwone (promieniowanie cieplne). Absorber ten pokryty jest specjalną szybą solarną (2) charakteryzującą się wysokim współczynnikiem
przewodzenia promieniowania słonecznego oraz odpowiednio ukształtowaną powierzchnią wewnętrzną, przyczyniającą się do wzrostu sprawność cieplnej
kolektora, wskutek rozpraszania padającego promieniowania słonecznego. Ponadto szyba solarna chroni
absorber przed konwekcyjnym oddziaływaniem wiatru,
a także stanowi ekran dla promieniowania podczerwonego, emitowanego do otoczenia. Rama kolektora słonecznego typu Logasol SKN 3.0 wykonana jest
z włókna szklanego (6), co sprawia, że jest on lekki, trwały, odporny na korozję i warunki pogodowe.
Oceniając stronę hydrauliczną omawianego kolektora, należy podkreślić, że wyróżnia go niewielki opór hydrauliczny przepływu, który wynika z konfiguracji rurek
przepływowych płynu solarnego ułożonych w układzie
szeregowo – równoległym, potocznie nazywanym układem harfowym.
Na rysunku 7. przedstawiono sprawność całkowitą kolektora słonecznego typu Logasol SKN 3.0 dla natężenia promieniowania słonecznego równego Is = 800 W/m2,
natomiast na rysunku 8. podano jego wartości progowe natężenia promieniowania słonecznego Ismin.
Zarówno produkcja kolektora słonecznego typu Logasol SKN 3.0, jak i jego późniejsza eksploatacja przynosi oszczędność energii pierwotnej. Wynika to z tego,
że kolektor ten potrzebuje tylko około jednego roku,
aby pozyskać taką ilość energii, jaka została zużyta do
jego produkcji, jest to tzw. czas amortyzacji energetycznej. Należy zauważyć, że kolektor słoneczny typu
Logasol SKN 3.0 jest oznaczony najstarszym i najbardziej prestiżowym znakiem ekologicznym w Europie,
zwanym potocznie „Błękitny anioł”. System certyfikacji,
z którym jest on związany, powstał w 1977 roku. Szczegółowe kryteria jego oceny podane są w wymaganiach
o symbolu RAL UZ 73. Podstawowym kryterium oceny
prezentowanego kolektora jest uzyskiwanie minimalnej
rocznej wydajności cieplnej, na poziomie 525 kWh/m2
przy 40% udziale energii promieniowania słonecznego
w całej produkcji c.w.u.
27
technika
Prożniowe
kolektory słoneczne
1 króćce zasilania i powrotu
2 tuleja czujnika temp.
3 rury rozprowadzające
4 izolacja cieplna
5 obudowa
6 rura miedziana
7 element blaszany
odbierający ciepło
od absorbera
8 element blaszany
osłaniający
9 absorber
10 rura próżniowa
11 lustro CPC
Rys. 9. Budowa próżniowego kolektora słonecznego typu Vaciosol CPC6/CPC12
Budowę próżniowego kolektora słonecznego typu Vaciosol CPC6/CPC12 pokazano na rysunku 9., natomiast
jego charakterystykę techniczną przedstawiono w tabeli 2. Ze względu na naprężenia mechaniczne wywołane
oddziaływaniem próżni, kolektor słoneczny typu Vaciosol
CPC6/CPC12 zbudowany jest z rur szklanych o podwójnej ściance (10), w których naprężenia są lepiej przenoszone niż w przypadku szczelin płaskich. Końce rur są
ze sobą spojone, a w przestrzeniach między ściankami
znajduje się próżnia, która spełnia funkcję doskonałej izolacji cieplnej dla absorbera (9). Absorber naniesiony jest
na całym obwodzie zewnętrznej powierzchni, wewnętrznej ścianki rury szklanej. W przestrzeni tej nie zachodzą
procesy przewodzenia i konwekcji ciepła. W takim przypadku ciepło przekazywane jest tylko na drodze promieniowania, w wyniku czego kolektory próżniowe narażone
są na mniejsze straty ciepła do otoczenia. Powierzchnia
absorbująca wykonana jest z wysokoselektywnego absorbera, a jest nim azotyn glinu. Substancja ta charakteryzuje się wysokim współczynnikiem absorpcji i małym
współczynnikiem emisyjności.
Ciepło z rury szklanej odbierane jest przez przylegającą
do jej wewnętrznej powierzchni, w sposób zapewniają-
28
cy kontakt cieplny na całym obwodzie – cienką blachę
aluminiową (7). Z kolei blacha ta uformowana jest w taki
sposób, że przylega do rur (6), przez które przepływa płyn
solarny odbierający ciepło. Pojedyncze rury szklane łączone są w większe zespoły 12-rurowe, w przypadku kolektora słonecznego typu Vaciosol CPC12 oraz 6-rurowe
w przypadku kolektora typu Vaciosol CPC6. Taki system
połączeń jest niewątpliwą zaletą, ponieważ umożliwia,
w razie awarii, wymianę tylko pojedynczych rur solarnych,
a nie całego kolektora.
Kolektory słoneczne typu Vaciosol CPC12/CPC6 posiadają w swej budowie specjalne lustro (reflektor) – (11),
które zwiększa gęstość strumienia promieniowania słonecznego padającego na powierzchnię absorbera,
a także skupia je niezależnie od kierunku ich padania
(rys. 10). Dzięki temu następuje zwiększenie wydajności
cieplnej prezentowanego kolektora. Ponadto lustro charakteryzuje się wysokim współczynnikiem odbicia promieniowania słonecznego, a także odpornością na korozję
atmosferyczną. Kolektor próżniowy typu Vacisol CPC12/
CPC6, podobnie jak omówiony wcześniej kolektor płaski wyróżniony został oznaczeniem ekologicznym, określanym potocznie jako „Błękitny anioł”.
technika
Rodzaj budowy
CPC 6
CPC 12
Powierzchnia zewnętrzna (powierzchnia brutto)
m
2
1,43
2,82
Powierzchnia czynna (dopływu światła)
m
2
1,28
2,56
dm3
0,97
1,91
Pojemność absorbera
Selektywność — stopień absorpcji
%
> 0,95
Selektywność — stopień emisji
%
< 0,05
Ciężar
kg
Sprawność optyczna
%
66,5
Efektywny współczynnik przewodzenia ciepła — liniowy k1
W/m2K
0,721
Efektywny współczynnik przewodzenia ciepła — nieliniowy k2
W/m K
0,006
Pojemność cieplna
2
kJ/m K
7,974
°C
294
2
Temperatura stagnacji
Nominalny objętościowy strumień przepływu płynu solarnego
dm3/h
Maksymalne nadciśnienie robocze (ciśnienie próbne)
Wydajność — uzysk kolektora
1)
24
46
46
92
bar
10
kWh/m /rok
525
2
Wydajność — RAL-UZ 73 („niebieski anioł")
kryteria zostały spełnione
kWh/m2/rok
Przewidywana wydajność (Uzysk)2
EG badania — typu
611
Z-DDK-MUC-04-100029919-005
Tabela 2. Charakterystyka techniczna kolektora słonecznego typu Vaciosol CPC12/CPC6.
Przewidywana wydajność (uzysk) w oparciu o normę DIN 4757, przy powierzchni kolektora 5 m2 oraz 200 dm3
dziennym zapotrzebowaniu c.w.u. (miasto Würzburg – Niemcy).
2)
Minimalna wydajność zgodnie z normą DIN 4757, przy trwałym udziale pokrycia40% oraz dziennym zapotrzebowaniu c.w.u.
na poziomie 200 dm3.
1)
Lustro CPC
Rura próżniowa
Absorber
Rys. 10. Zasada działania lustra w kolektorach próżniowych CPC, skupiających promieniowanie słoneczne na powierzchni absorbera.
29
technika
Porównanie kolektorów słonecznych
η SKN [ ∆T ]
η CPC [ ∆T ]
Sprawność kolektora słonecznego [-]
Wybierając system grzewczy oparty na bezpośrednim wykorzystaniu energii słonecznej, w skład którego wchodzą kolektory słoneczne, zastanawiamy się, jaki rodzaj kolektorów słonecznych zastosować w swojej instalacji: kolektory próżniowe rurowe czy może kolektory płaskie. Zarówno kolektor próżniowy typu Vaciosol CPC12/CPC6, jak i kolektor płaski typu Logasol SKN3.0 przy określonej
różnicy temperatur ΔT między temperaturą absorbera Tabs i temperaturą otoczenia otrzymują od Słońca identyczną ilość energii promieniowania słonecznego, ponieważ posiadają taką samą sprawność cieplną, a Słońce świeci równomiernie na każda powierzchnię.
Zależność tę ilustruje punkt przecięcia charakterystyk sprawnościowych omawianych kolektorów (rys. 11).
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
10
20
30
40
50
[ ∆T ]
60
70
80
Rys. 11. Porównanie charakterystyk sprawnościowych kolektorów słonecznych: Logasol SKN3.0 i Vaciosol CPC12/CPC6.
Należy zauważyć, że wraz ze spadkiem bądź wzrostem różnicy temperatur ΔT sprawność cieplna kolektorów również ulega zmianie. I tak, kolektor płaski typu Logasol SKN 3.0 w porównaniu do kolektora próżniowego typu Vaciosol CPC12/CPC6 charakteryzuje się wyższą sprawnością cieplną przy małych różnicach temperatur do ok. 25 K, czyli przy ciepłych dniach. Wraz ze wzrostem
tej różnicy (obniżaniem temperatury zewnętrznej) sprawność tego kolektora zmniejsza się, natomiast sprawność cieplna kolektora
próżniowego utrzymuje się na wysokim poziomie, praktycznie bez względu na temperatury zewnętrzne. Zatem kolektory płaskie
typu Logasol SKN 3.0 pod względem energetycznym są wydajniejsze w okresach letnich (wiosna, lato), zaś kolektory próżniowe
– w okresach przejściowych (jesień, zima), co pokazuje rysunek 12. Należy zauważyć, że ilość energii cieplnej (niebieskie słupki)
uzyskanej z kolektora płaskiego w okresie miesięcy: maj, czerwiec, lipiec jest o wiele większa niż ilość energii cieplnej pozyskanej
przez kolektor próżniowy w analogicznym okresie. Jednak w miesiącach: listopad, grudzień, styczeń, luty ilość energii cieplnej pozyskanej przez kolektor próżniowy jest znacznie większa niż przez kolektor płaski w analogicznym okresie.
Logasol SKN 3.0
450,0
400,0
350,0
300,0
250,0
200,0
150,0
100,0
50,0
0.0
Styczeń
Luty
Marzec
Kwiecień
Maj
Czerwiec
Lipiec
Sierpień Wrzesień Październik
Listopad
Grudzień
Styczeń
Luty
Marzec
Kwiecień
Maj
Czerwiec
Lipiec
Listopad
Grudzień
Vaciosol CPC12/CPC6
400,0
350,0
300,0
250,0
200,0
150,0
100,0
50,0
0.0
Rys. 12. Porównanie wydajności cieplnej kolektorów słonecznych typu Logasol SKN 3.0 oraz typu Vaciosol CPC12/CPC6 przy
dziennym zapotrzebowaniu na c.w.u. w wysokości 300 dm3 o temp. 45°C oraz rocznym stopniu jej pokrycia na poziomie 50%.
Energia dodatkowego źródła
30
Energia słoneczna Wymagana energia do podgrzewania c.w.u.
technika
Należy jednak pamiętać, że sprawność cieplna kolektora słonecznego zależy również od temperatury nośnika ciepła (płynu solarnego), a co za tym idzie – temperatury absorbera. Jeżeli temperatura ta będzie wysoka (a to wiąże się z dużą różnicą temperatur ΔT),
wówczas może okazać się, że w okresie letnim wydajniejszy będzie kolektor próżniowy. Wysoka temperatura nośnika ciepła ma
miejsce w instalacjach opartych na płaskich kolektorach słonecznych o wysokim rocznym stopniu pokrycia zapotrzebowania na
c.w.u. (rys. 13). Wówczas w okresach letnich kolektory typu Logasol SKN 3.0 z powodu nadmiaru swojej energii cieplnej pracują
przy wysokich temperaturach, a to wiąże się ze spadkiem ich sprawności cieplnej. W takiej sytuacji należy zastosować kolektory
próżniowe, co ilustruje rysunek 14.
Logasol SKN 3.0
700,0
650,0
600,0
550,0
500,0
450,0
400,0
350,0
300,0
250,0
200,0
150,0
100,0
50,0
0.0
Styczeń
Luty
Marzec
Kwiecień
Maj
Czerwiec
Lipiec
Listopad
Grudzień
Rys. 13. Wydajność cieplna kolektorów słonecznych typu Logasol SKN3.0 przy dziennym zapotrzebowaniu na c.w.u. w wysokości
300 dm3 o temp. 45°C oraz rocznym stopniu jej pokrycia na poziomie 60%.
Vaciosol CPC12/CPC6
450,0
400,0
350,0
300,0
250,0
200,0
150,0
100,0
50,0
0.0
Styczeń
Luty
Marzec
Kwiecień
Maj
Czerwiec
Lipiec
Listopad
Grudzień
Rys. 14. Wydajność cieplna kolektorów słonecznych typu Vaciosol CPC12/CPC6 przy dziennym zapotrzebowaniu na c.w.u.
w wysokości 300 dm3 o temp. 45°C oraz rocznym stopniu jej pokrycia na poziomie 60%.
Analizując rysunki 13. i 14. należy zauważyć, że w miesiącach letnich w przypadku kolektorów płaskich, dobranych na wysokie
pokrycie ciepłej wody w skali roku, może dojść do przegrzewania powierzchni kolektorów, jak i przegrzewania ciepłej wody w zasobniku. Wartości progowe natężenia promieniowania słonecznego dla omawianych kolektorów słonecznych pracujących przy
różnych wartościach ΔT przedstawiono na rysunku 15. Wynika z niego, że kolektor próżniowy typu Vaciosol CPC12/CPC6 w porównaniu do kolektora płaskiego typu Logasol SKN 3.0 zaczyna gromadzić energię cieplną już przy stosunkowo małej wartości
natężenia promieniowania słonecznego, dzięki posiadaniu doskonałej izolacji cieplnej, jaką jest próżnia, co skutkuje minimalnymi
stratami ciepła do otoczenia. W związku z tym kolektory te są o 25-30% wydajniejsze od kolektorów płaskich typu Logasol SKN
3.0. Mówiąc inaczej, aby uzyskać ten sam efekt wydajności cieplnej z kolektora próżniowego, jak i z kolektora płaskiego, można,
bez żadnej straty, zmniejszyć powierzchnię absorpcji kolektora próżniowego o 25-30%.
31
η SKN [ ∆T ]
η CPC [ ∆T ]
Wartość progowa Ismin [ W/m2]
technika
300
270
240
210
180
150
120
90
60
30
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
[ ∆T ]
Rys. 15. Porównanie charakterystyk wartości progowych natężenia promieniowania słonecznego dla kolektora płaskiego typu
Logasol SKN 3.0 i kolektora próżniowego typu Vaciosol CPC12/CPC6.
Logasol SKN 3.0
400,0
350,0
300,0
250,0
200,0
150,0
100,0
50,0
0.0
Styczeń
Luty
Marzec
Kwiecień
Maj
Czerwiec
Lipiec
Listopad
Grudzień
Styczeń
Luty
Marzec
Kwiecień
Maj
Czerwiec
Lipiec
Listopad
Grudzień
Vaciosol CPC12/CPC6
400,0
350,0
300,0
250,0
200,0
150,0
100,0
50,0
0.0
Rys. 16. Porównanie wydajności cieplnej kolektorów słonecznych typu Vaciosol CPC12/CPC6, oraz typu Logasol SKN 3.0 przy
dziennym zapotrzebowaniu na c.w.u. w wysokości 300 dm3 o temp. 45°C oraz rocznym stopniu jej pokrycia na poziomie 30%.
W instalacjach słonecznych, w których stopień pokrycia zapotrzebowania na c.w.u. kształtuje się na poziomie 20-40%, różnica w pracy pomiędzy kolektorami płaskimi typu Logasol SKN 3.0 i próżniowymi typu Vaciosol CPC12/CPC6 jest nieznaczna (rys. 16). Dlatego
w tego typu instalacjach zasadne jest stosowanie kolektorów płaskich typu Logasol SKN 3.0, bowiem zapewni to niższe koszty inwestycyjne i równocześnie wysoką efektywność ich pracy, która wynika z niskich temperatur nośnika ciepła (płynu solarnego).
32
technika
Perfekcyjnie
zaprojektowane
Płaski kolektor słoneczny
Logasol SKN 3.0
Próżniowy kolektor słoneczny
Vaciosol CPC6/CPC12
Płaski kolektor słoneczny
Logasol SKE 2.0
kolektory słoneczne
Buderus
33
technika
Lokalizacja kolektora słonecznego
O miejscu montażu kolektora słonecznego decydują dwa parametry: orientacja względem stron świata
oraz kąt nachylenia kolektora słonecznego od poziomu.
Orientacja kolektora
słonecznego względem
stron świata
odchyleniu kolektora od tego kierunku jego wydajność
znacznie się zmniejsza. W celu uzyskania tej samej
wydajności co z kierunku południowego, powierzchnię płaskiego kolektora słonecznego należy powiększyć o odpowiednie współczynniki korekcyjne (rys. 17).
Z analizy rysunku 17. wynika również, że odchylenie
kolektora od kierunku południowego w kierunku zachodnim jest korzystniejsze niż odchylenie w kierunku
wschodnim.
Kolektor słoneczny osiąga największą wydajność cieplną wtedy, gdy jego usytuowanie nie odbiega (w granicach+/-15°)odkierunkupołudniowego.Przywiększym
N
1,60
1,50
W
E
1,40
1,30
α
50°
1,20
β
50°
S
1,10
1,00
70°
50°
30°
10° 0° 10°
30°
50°
70°
Rys. 17. Współczynniki korekcyjne dla płaskich kolektorów słonecznych w zależności od kierunku świata.
Kąt nachylenia powierzchni
kolektora słonecznego od
poziomu
Kąt nachylenia powierzchni kolektora słonecznego od
poziomu zależy od kąta padania promieni słonecznych
na Ziemię, którego wielkość zależna jest od pory roku
(rys. 18), a także szerokości geograficznej, na której znajduje się instalacja słoneczna.
22 czerwca
przesilenie letnie
21 marca
równonoc wiosenna
Wiosna
Lato
23 września
równonoc jesienna
Zima
Słońce
Jesień
Rys. 18. Kąt padania promieni słonecznych w zależności od pory roku.
34
22 grudnia
przesilenie zimowe
technika
A
B
23°
Zima
(grudzień)
Polska 50°
Wiosna
(marzec)
17°
Jesień
(wrzesień)
Promieniowanie
słoneczne
Lato
(czerwiec)
k
i
Równ
40°
63°
23°
73°
50°
27°
Rys. 19. a) Kąt padania promieni słonecznych w zależności od szerokości geograficznej.
b) Kąt padania promieni słonecznych uwzględniający szerokość geograficzną w zależności od pory roku.
1,25
1,20
1,15
1,10
1,05
1,00
20° 25° 30°
40°
50°
60°
70°
Rys. 20. Współczynniki korekcyjne nachylenia kolektora płaskiego do poziomu w czasie jego rocznej eksploatacji.
Polska znajduje się w szerokości geograficznej równej około 50°. Kąt padania promieni słonecznych dla
tej szerokości zmienia się o ok. +/- 23° (rys. 19a), dlatego kąt nachylenia kolektora słonecznego powinien
zmieniaćsięwgranicachod27do73°(rys.19b).Itak,
dla okresu jesienno-zimowego kąt nachylenia kolekto-
rapowinienbyćwyższy(ok.60°)niżwokresiewiosenno-letnim(ok.30°),natomiastoptymalnykątwokresie
jegocałorocznejeksploatacjipowinienwynosićok.40°.
W przypadku innej wartości należy zwiększyć powierzchnię kolektora płaskiego o odpowiednie współczynniki korekcyjne (rys. 20).
35
technika
Budowa instalacji słonecznej
przeznaczonej do przygotowania c.w.u.
Instalacja słoneczna przeznaczona do przygotowania c.w.u.
składa się z czterech podstawowych elementów (rys.21):
•kolektorasłonecznego(1),
•stacjipompowej(2),
•układuregulacjipracąinstalacji(3),
•podgrzewaczac.w.u.(4).
1
4
3
2
Rys. 21. Budowa instalacji słonecznej do przygotowania c.w.u.
Kolektory słoneczne
Wyróżniamy dwa rodzaje kolektorów słonecznych:
płaskie typu Logasol SKN 3.0 oraz próżniowe typu
Vaciosol CPC12/CPC6, które zostały już omówione
wcześniej.
Zespół pompowy
(stacja pompowa)
Kompletna stacja pompowa umożliwia łatwe i nieskomplikowane podłączenie wszystkich elementów zabezpieczających oraz regulacyjnych instalacji słonecznej.
Składa się ona z następujących elementów (rys. 22):
•pompyobiegusolarnego,odpornejnadziałaniewysokich temperatur (1);
•zaworubezpieczeństwa(3);
•manometru(7);
•zaworów kulowych (2) na przewodzie zasilającym (Z)
i powrotnym (P) obiegu solarnego wraz ze zintegrowanymi termometrami (2);
•separatorapowietrza(6);
•rotametrudopomiaruiregulacjiprzepływustrumienia
płynu solarnego (4);
•króćcadopodłączenianaczyniawzbiorczego(8);
•zaworów do napełniania instalacji słonecznej płynem
niezamarzającym (5).
36
P
Z
3
8
6
7
5
1
4
P
Z
Rys. 22. Budowa dwupionowej kompletnej stacji pompowej
instalacji słonecznej typu Logasol KS.
technika
Układ regulacji pracą
instalacji słonecznej
Układ regulacji pracą instalacji słonecznej pozwala efektywnie wykorzystać energię promieniowania słonecznego.
Może on być zamontowany na ścianie bądź zintegrowany
ze stacją pompową (rys. 23).
Rys. 23. Sterownik typu Logamatic SC: zintegrowany ze stacją pompową (z lewej), ścienny (z prawej).
2
3
1
Rys. 24. Schemat ideowy sterowania instalacją słoneczną.
Zadaniem sterownika jest kontrola utrzymywania nastawionej różnicy temperatur pomiędzy kolektorem słonecznym i zasobnikiem na poziomie ok. 8 K (rys. 24). Dwa
czujniki mierzą aktualne wartości temperatur, w kolektorze słonecznym (2) oraz w dolnej części zasobnika (1).
W przypadku wystarczającego promieniowania słonecznego, to znaczy po przekroczeniu nastawionej różnicy
temperatur, układ regulacji załącza pompę obiegu solarnego (3). Następuje wówczas proces podgrzewania
c.w.u. w zasobniku. Jeżeli w wyniku zmniejszonej intensywności promieniowania słonecznego różnica tempe-
ratur obniży się poniżej nastawionej wartości zadanej
(< 8 K), wtedy układ regulacyjny spowoduje zmniejszenie prędkości obrotowej pompy obiegowej (3), co z kolei przyczyni się do zmniejszenia przepływu strumienia
płynu solarnego przez kolektory słoneczne i pozwoli na
utrzymanie różnicy temperatur na wymaganym poziomie. Sterownik wyłącza całkowicie pompę, gdy mierzona
różnica temperatur spadnie poniżej połowy ustawionej wartości zadanej (4 K). W przypadku niedostatecznej temperatury c.w.u. w zasobniku załączone zostaje jej
dogrzewanie przez konwencjonalny kocioł grzewczy.
37
technika
Zasobniki solarne
W zależności od sposobu ładowania zasobników solarnych wyróżnia się: zasobniki ładowane pojemnościowo za pomocą wężownicy solarnej typu Logalux SM
(rys. 25) oraz zasobniki ładowane warstwowo za pomo-
cą syfonu termicznego typu Logalux SL (rys. 26). W zasobnikach ładowanych pojemnościowo cała objętość
wody w zasobniku podgrzewana jest równomiernie do
określonej temperatury, natomiast w zasobnikach z syfonem termicznym – warstwowo od góry zasobnika, co
ilustruje rysunek 27.
1
2
3
4
5
6
7
Rys. 25. Budowa biwalentnego zasobnika solarnego c.w.u. typu Logalux SM ładowanego poprzez wężownicę solarną: 1 – anoda
magnezowa, 2 – izolacja cieplna, 3 – wylot ciepłej wody, 4 – zbiornik zasobnika, 5 – górny wymiennik ciepła (rurowe powierzchnie
wymiany ciepła) dla konwencjonalnego dogrzewania wody pitnej w zasobniku przez kocioł grzewczy, 6 – solarny wymiennik ciepła
(rurowe powierzchnie wymiany ciepła), 7 – wlot zimnej wody.
1
1
2
3
2
4
4
5
3
5
6
7
6
8
9
7
Rys. 26. Budowa biwalentnego zasobnika solarnego c.w.u. typu Logalux SL ładowanego warstwowo poprzez syfon termiczny:
1 – anoda magnezowa, 2 – izolacja cieplna, 3 – wylot ciepłej wody, 4 – zbiornik zasobnika, 5 – górny wymiennik ciepła (rurowe powierzchnie wymiany ciepła) dla konwencjonalnego dogrzewania wody pitnej w zasobniku przez kocioł grzewczy, 6 – rura odprowadzająca ciepłą wodę, 7 – klapa grawitacyjna, 8 – solarny wymiennik ciepła (rurowe powierzchnie wymiany ciepła).
Warstwowy sposób podgrzewania wody w zasobnikach
Logalux SL powodowane jest tym, że wymienniki solarne
w zasobnikach ogrzewają jedynie małą objętość wody do
temperatury zbliżonej do poziomu temperatury zasilania
systemu solarnego. Podgrzana woda przemieszcza się ku
górze w rurze odprowadzającej ciepło, osiągając poziom,
z którego może być pobierana przez odbiorców. Przy normalnym promieniowaniu słonecznym w bardzo krótkim
czasie w przestrzeni oków wężownicy, zostaje osiągnięta
stosunkowo wysoka temperatury wody. Zgodnie z siłami
wyporu, podgrzana niewielka ilość wody unosi się ku górze
38
zbiornika i wypełnia go od góry. Okazuje się zatem, że już po
kilkunastu minutach pracy instalacji słonecznej z kranu popłynie ciepła woda. Oczywiście tej ciepłej wody jest niewiele.
Jednak instalacja słoneczna sukcesywnie podgrzewa dalszą ilość wody w zasobniku. W zależności od intensywności podgrzewania wody przez system solarny woda wznosi
się tylko do takiej wysokości, aż osiągnie warstwę o zbliżonym poziomie temperatury. Otwiera się wtedy sterowana
wyporem cieczy właściwa klapa grawitacyjna. W przedstawiony sposób osiągane jest warstwowe ładowanie zasobnika od jego części górnej do dołu.
technika
Logalux SM
12°
Logalux SL
14°
40°
12°
09
00
12°
10
00
25°
40°
12°
11
00
33°
40°
12°
12
00
38°
40°
40°
40°
12°
1300
1400
Rys.27. Porównanie podgrzewania c.w.u. przez dwa rodzaje zasobników: Logalux SM i Logalux SL.
Wnioski
Wiele osób zadaje fundamentalne pytanie: jakie kolektory słoneczne mam zastosować w swojej instalacji słonecznej, płaskie czy próżniowe?
Odpowiedź na to pytanie nie jest prosta. Należy wcześniej zapytać: na jakie potrzeby będzie pracować instalacja słoneczna, czy dla podgrzewania c.w.u. w małym domu czy na potrzeby dużego hotelu? Czy hotel jest użytkowany całoroczne czy tak jak hotele nadmorskie – tylko w okresie letnim, czy przeciwnie – jak hotele górskie – tylko w sezonie
zimowym. I pytanie najważniejsze: w jakim stopniu procentowym instalacja słoneczna ma pokrywać produkcję ciepłej wody w budynku, a w jakim – w hotelu. Jest wiele pytań i wiele odpowiedzi. Nie można w sposób jednoznaczny
stwierdzić, który rodzaj kolektorów słonecznych jest najlepszy i odpowiedni.
Analizując rysunki 12. 13. i 14. można stwierdzić, że hotel wybudowany w Zakopanem powinien być wyposażony
w kolektory próżniowe, które pozwalają na pozyskiwanie energii cieplnej w miesiącach zimowych i równocześnie nie
będą przegrzewały wody w zasobnikach w miesiącach letnich. Natomiast hotel wybudowany w Gdańsku, nad morzem powinien zostać wyposażony w kolektory płaskie. Pozwalają one na uzyskanie ogromnych ilości energii cieplnej w miesiącach letnich, którą to energię można wykorzystać nie tylko do podgrzewana c.w.u., ale i do podgrzewania
wody w basenie. Równocześnie pozwolą one na podgrzanie wody do zadowalających temperatur w okresie jesiennym, kiedy ilość przebywających gości w hotelu jest niewielka.
Jeżeli rozpatrujemy małą instalację słoneczną pracującą na potrzeby czteroosobowej rodziny, powinniśmy postąpić
analogicznie. Jeżeli latem zużywamy duże ilości ciepłej wody i równocześnie w budynku jest basen, to powinniśmy
wybrać kolektory płaskie. Jeżeli jednak zużycie wody latem i zimą jest porównywalne, a chcemy oszczędzać energię cieplną również zimą, to należy wybrać kolektory próżniowe. W niewielkim stopniu, ale pozwolą na zaoszczędzenie energii cieplnej na podgrzewanie wody nawet w zimowe, ale bezchmurne dni. Należy jednak pamiętać, że nie ma
jednoznacznego i ogólnego zalecenia co do wyboru rodzaju kolektora słonecznego. Każdorazowo wybór taki powinien być poprzedzony głęboką analizą.
Najważniejsze jest jednak, aby przed wyborem rodzaju instalacji słonecznej zastanowić się: nad wielkością (pojemnością) instalacji ciepłej wody w budynku 300 czy 3000 litrów, nad zapotrzebowaniem budynku na ciepłą wodę użytkową (mały domek czy hotel), nad położeniem tej instalacji na obszarze Polski, nad tym, czy kolektory mają wspomagać
podgrzewanie wody w basenie czy ogrzewanie w budynku i co najważniejsze – nad procentowym pokryciem produkcji c.w.u. przez instalację słoneczną. Należy również pamiętać, że nawet najprostsze i najłatwiejsze instalacje słoneczne powinny być wcześniej obliczone i sprawdzone pod względem energetycznym.
Można to szybko i precyzyjnie wykonać, posługując się prostym i niezawodnym kalkulatorem energetycznym instalacji słonecznych SOLAD firmy Buderus. Zachęcamy do korzystania z tego programu, a o jego uzyskanie należy pytać w oddziałach firmy Buderus, Doradców projektowych i na stronie www.buderus.pl.
39
aktualności
50 lat
targów ISH
we Frankfurcie nad
Menem
Od 10-14 marca 2009 tradycyjnie już, jak co dwa lata we Frankfurcie nad Menem,
odbyły się targi poświęcone tematyce łazienek, rozwiązaniom dla budownictwa,
technologiom klimatyzacji oraz ogrzewnictwa, w tym przede wszystkich odnawialnym
źródłom energii, a zwłaszcza w kontekście ich racjonalnego zużycia.
40
tekst:
Katarzyna Bartz
aktualności
Jubileuszowa edycja ISH
Wystawa zorganizowana została tradycyjnie pod czterema grupami tematycznymi, wystawcy podzieleni zostali na
hale pod względem swojego zakresu produkcji, co bardzo ułatwia zwiedzającym dotarcie do interesujących ich produktów. Imponująca jest liczba dostawców w poszczególnych grupach tematycznych:
•Thebathroomexperience–732
•Buildingandenergytechnology–924
•Worldofinstallationtechnology–375
•Aircontec–330
Sukces wieloletniej historii targów ISH rozpoczął się w 1959 roku, kiedy to Central German Associationof Installation Engineers, Plumbers, Coppersmiths and Central Heating Engineers wraz z Messe- und Ausstellungs- Gmbh
oraz inni przedstawiciele polityki i biznesu postanowili o zorganizowaniu nowej branżowej wystawy we Frankfurcie nad Menem. Pierwsza edycja ISH miała miejsce w 1960 roku jako „Specjalistyczna wystawa urządzeń sanitarnych i technologii grzewczych”. 520 wystawców, w tym 63 spoza Niemiec, oferowało szeroki przegląd produktów
branży HVAC. Jak stwierdzono w potargowym raporcie końcowym edycji 1960, była ona bardzo wszechstronnym przeglądem produktów, prefabrykantów i materiałów i przyczyniła się do utworzenia rynku europejskiego
w tym sektorze. Potwierdziła to liczba odwiedzających premierowe ISH. Drugie targi ISH odbyły się w październiku
1963 roku i przyjęły używaną do dziś nazwę „International Trade Exhibition for Sanitation and Heating Technology”
– stąd prosty skrót ISH. Dzisiaj teren targowy to 9 hal, centrum kongresowe i 322 tysiące metrów kwadratowych
powierzchni wystawienniczej.
Edycja jubileuszowa odbyła się pod hasłem efektywnego wykorzystania energii i zasobów, poszukiwania rozwiązań
dla tak zwanych „zielonych budynków”, przyjaznych dla środowiska. Sukces ISH polega na kompleksowym i szerokim podejściu do uzupełniających się tematów instalacji sanitarnych, łazienek i odnawialnych źródeł energii. Program
jubileuszowy ISH nosił tytuł: „50 years of ISH – life with water, heat and air”.
Wyjazd na targi ISH 2009 dla najlepszych Autoryzowanych Partnerów Handlowych
W dniach od 11-14 marca zaprosiliśmy naszych najlepszych partnerów handlowych na wspólny wyjazd na targi ISH, udział wzięło około 100 klientów Buderus Technika Grzewcza Sp. z o.o. Przybyłych z Polski gości powitali przedstawiciele Buderus Deutschland, życząc naszym gościom interesujących wrażeń z pobytu na targach,
a w szczególności na reprezentacyjnym stoisku Buderus, które jak zwykle było ogromne oraz ciekawie zaprezentowane. Prezentacja naszych najlepszych produktów prowadzona była zarówno przez pracowników spółki (również
przez pracowników działu technicznego Buderus Polska!), jak i za pomocą najnowszego sprzętu audiowizualnego.
Bardzo duży ruch na stoisku Buderus potwierdził kolejny raz rosnące zainteresowanie produktami i najnowszymi
trendami techniki grzewczej na całym świecie. Jak wszyscy bowiem wiemy, energooszczędne i ekonomiczne techniki ogrzewania liczą się w chwili obecnej bardziej niż kiedykolwiek wcześniej.
Fakty o ISH
• W tym roku liczba gości zwiedzających targi osiągnęła 202 tys., odnotowano wzrost w liczbie zwiedzających spoza Niemiec o 30%.
Najwięcej gości zagranicznych przybyło z Włoch, Holandii, Francji, Szwajcarii, Austrii, Belgii, Wielkiej Brytanii, Polski, Szwecji
i Hiszpanii.
• Blisko 2/3 stanowili menedżerowie i osoby decyzyjne w firmach. Największa grupa pod kątem charakteru pracy to specjaliści
rynkowi, przy czym aż 80 tys. z nich to instalatorzy. Inne kluczowe grupy zawodowe odwiedzające targi to: inżynierowie, architekci
i projektanci.
• Podobnie jak dwa lata temu targi ledwie pomieściły wystawców na 250 tys. metrów kwadratowych. 2361 firm z 58 krajów całego
świata zdecydowało się w tym roku pokazać na ISH, z tego 1083 stanowili wystawcy z Niemiec, z Polski przybyło 38 wystawców.
• Kolejne targi ISH odbędą się między 15 a 19 marca 2011.
41
technika
Inteligencja ukryta
czyli
nowa automatyka
Logamatic 4000
42
tekst:
Robert Małaczek
technika
Trochę jakby tylnymi drzwiami weszła na
„niebieskie” kotłownie nowa automatyka
Logamatic 4000. Skąd takie stwierdzenie?
A to dlatego, że patrząc z zewnątrz
niewiele uległo zmianom. Automatyka
poza modyfikacją oznaczenia cyfrowego
nazwy nadal wygląda na pozór tak samo.
Czyli: dalej mamy taki sam jak wcześniej
kształt i budowę, ten sam rozpoznawalny
kolor oraz (co ważne!) – urządzenie w stu
procentach wykonuje swoje zadania, jeśli
jest stosowane w tożsamych miejscach,
co poprzednie.
Cyfrowy moduł obsługowy MEC2 z nową ósmą wersją
oprogramowania.
Ta powierzchowna niezmienność może być przyczynkiem braku świadomości u większości Szacownych Odbiorców urządzeń Buderus, że na dniach we wszystkich
sterownikach cyfrowych serii „Logamatic 4000” dokonaliśmy skoku technologicznego do ósmej wersji oprogramowania. Co ciekawe, był to „skok tygrysi” – bo dłuższy
niż zwykle, ponieważ ostatnią wersją, jaką użytkowaliśmy,
była wersja szósta, a proszę wierzyć, że sporo musi się
wydarzyć, by wprowadzane zmiany nie skończyły się jednie dopisaniem po kropce kolejnych cyferek do głównego
numeru wersji. Poprzedniczka wersji bieżącej, czyli pominięta „siódemka”, była sprawdzona w warunkach bojowych… w Niemczech i nie skutkowała na tyle poważnymi
zmianami, aby zmieniać nazewnictwo automatyki. A my
w Polsce od razu mamy to, co najnowsze i lepsze. Ale co
tam o wersjach – ważne jest to, co te kolejne stopnie ze
sobą niosą.
Z czym wiąże się zmiana do wersji najnowszej? Weźmy
automatykę dla kotłów stojących. Teraz nazywa się ona
Logamatic 4321 i 4322, a nie jak dawniej – 4311 i 4312
i zmiana ta to przede wszystkim efekt dużych modyfika-
cji modułu centralnego oraz oprogramowania całej tablicy nakotłowej. Mimo złudnie identycznego wyglądu płyty
czołowej obowiązkowy moduł dużej tablicy kotła ma już
zupełnie inny charakter. Co oczywiste, staraniem inżynierów Buderusa ZM434 bez szemrania wykona to wszystko, co jego poprzednik (ZM432), ale dodatkowo potrafi
sygnałem 0-10V płynnie wysterować moc palnika. To właśnie z takimi palnikami coraz częściej mamy możliwość
kompletowania kotłów. Podstawową korzyścią takiej regulacji jest pełna kontrola nad mocą płomienia, bo impulsy sterujące nie są – jak to było wcześniej – wysyłane do
„czarnej skrzynki” palnika, gdzie nie wiadomo, czy zostają prawidłowo „odsłuchane” i wykonane. Dotychczas stosowana regulacja trójstanowa („gazu! – czekaj! – hamuj!”)
działa trochę na zasadzie życzeń, gdzie impuls oznacza
„chciałbym takiej to a takiej zmiany mocy”, lecz z powodu
wielu czynników nie można zagwarantować, że palnik zareaguje tak, jak planowano i niestety brak tutaj informacji
zwrotnej. Warto więc przejść na pełną kontrolę i zastosować nowooferowany typ regulacji, aby kotłownia zachowywała się stabilniej i przewidywalniej.
43
technika
Kolejna nowość dla opisywanego modułu centralnego to
modulowanie 0-10V pompy obiegu kotła. A jakie korzyści
daje zmiana wydajności tej pompy? Znacznie zmniejsza
się zużycie energii elektrycznej, wydłuża żywotność samej
pompy, kocioł ma dogodne warunki pracy, a w przypadku urządzeń kondensacyjnych znakomicie zwiększane są
szanse na wystąpienie pożądanej kondensacji. Pompa,
która swoją prędkością obrotową nadąża za mocą źródła
ciepła, nie zużywa niepotrzebnie prądu, gdy kocioł pracuje obciążony mocą częściową. Modulacja stabilizuje dużą
różnicę temperatur pomiędzy wejściem i wyjściem kotła, co optymalizuje pracę jego wymiennika, zwiększając
sprawność poprzez obniżanie temperatury powrotu.
Novum dzięki wprowadzeniu wersji ósmej oprogramowania – to możliwość budowy kaskad aż do ośmiu kotłów stojących! Skompletowanie automatyki z dwoma
właśnie nowoopracowanymi modułami kaskadowymi
FM458 umożliwi taką wielokotłową kaskadę i, co również
niespotykane dotąd, mieszaną kaskadę klasycznych kotłów stojących i dowolnych kotłów EMS.
Dla pozostałych sterowników rodziny Logamatic 4000
nowa wersja oznacza wprowadzenie wielu przydatnych
funkcji, jak dla przykładu:
•przełączanieczasuletni/zimowywedługkalendarza,
•odrębneparametryobniżeniadlaurlopu,
•automatyczne przerywanie obniżenia przy dużych mrozach,
•codziennadezynfekcjatermiczna(antylegionella),
•automatyczny monitoring konieczności wykonania dezynfekcji termicznej,
•możliwośćwykorzystaniawejściaWFtablicy(wyposażenie podstawowe) do załączania kotła i obiegu przez
zewnętrzny sygnał zapotrzebowania ciepła.
Sprawdź więc z Buderusem, czy Twoja instalacja może
zyskać nowe korzystne funkcje.
Nowy moduł centralny ZM434 z wysterowaniem modulacyjnym 0-10V palnika i pompy kotła.
Nowy moduł strategii FM458 z wysterowaniem mieszanej kaskady czterech kotłów różnych typów.
44
Wesołych Świąt
aktualności
Na fotografii – miejsce wyjazdów szkoleniowo-integracyjnych – Hotel Jelenia Struga SPA RESORT w Kowarach,
który ogrzewany jest kaskadą sześciu pomp ciepła.
15-lecie Buderusa w Polsce
Oddział Wrocław
Z okazji 15-lecia firmy Buderus w Polsce podjęto działania mające na celu
utworzenie Centrum Szkoleniowego, obejmującego region dolnośląski
i zachodniopomorski. Centrum, dzięki wspólnym staraniom, powołał do życia
Dyrektor O/Wrocław – George Kamenow i O/Szczecin – Przemysław Frolenko.
Utworzony ośrodek szkoleniowy jest kolejnym etapem strategii mającej
na celu wzmocnienie pozycji i wizerunku Firmy na rynku.
46
tekst:
George Kamenow
aktualności
Znaczącym przedsięwzięciem było zorganizowanie
pierwszych Targów Wewnętrznych Buderusa. W targach wzięli udział producenci i dostawcy z branży instalacyjnej. Targi odbyły się w ostatni weekend maja
2009 roku we wrocławskim oddziale Buderusa, gdzie
w przygotowanym namiocie wystawienniczym zaprezentowało się 27 dostawców. W ciągu 2 dni stoiska odwiedziło blisko 300 instalatorów, projektantów
i architektów. Goście mieli możliwość zapoznać się
nowościami w ofercie oraz porozmawiać z przedstawicielami firm: Honeywell, Jeremias, Riello, Wilo,
Reflex, Prandelli, Inwater, Grundfos, Weishaupt, Gorgiel, Hewalex, Cichewicz, Ekocentr, Greń, Heitz, BWT,
Meibes, Schutz, Bosch, Valvex, Dragongaz, Sigarth,
Gazex, Flowair, Afriso, Petrol, Luxrad i Kampmann.
Dla gości odwiedzających targi przygotowano również
wiele dodatkowych atrakcji kulinarnych oraz artystycznych, goście m.in. mieli możliwość zagrać w Ruletkę,
Black Jacka, Kości, Jednorękiego Bandytę. Wieczorna
część artystyczna dostarczyła niezapomnianych wrażeń.
Pokaz orientalnego tańca brzucha dostarczył wiele
emocji nie tylko męskiej części widowni. Liczne konkursy
z nagrodami cieszyły się dużym powodzeniem. Stworzona rewia taneczna „Błękitny Płomień” gwarantowała dobrą zabawę w klimacie bałkańskich rytmów.
Ważnym punktem targów było spotkanie Pełnomocnika
Prezesa Zarządu Grzegorza Ciechanowicza ze wszystkimi dostawcami urządzeń dla firmy Buderus. Uroczysty
obiad uświetnił swoją obecnością Burmistrz Gminy Kąty
Wrocławskie. Podczas obiadu wręczono dostawcom
dyplomy z podziękowaniem za dotychczasową współpracę. Centrum Szkoleniowe w mijającym 2009 roku
przeprowadziło cykl szkoleń dla instalatorów z województwa dolnośląskiego i zachodniopomorskiego, przy
współuczestnictwie dostawców i producentów. Podczas
szkoleń szczególną uwagę kładziono na odnawialne
źródła energii. Główny nacisk został położony na pompy ciepła. Jest to dynamicznie rozwijający się sektor na
rynku grzewczym, w którym Buderus zajmuje znaczącą
pozycję, dlatego niezwykle istotne jest szkolenie współpracujących z nami instalatorów w zakresie montażu,
serwisu i obsługi naszych pomp ciepła.
Współpraca z projektantami jest bardzo ważną częścią
działalności firmy Buderus. Szczególnie dobór pomp ciepła wymaga od projektanta gruntownej wiedzy na temat
tych urządzeń. Właśnie dla projektantów zorganizowano
kilka wyjazdów szkoleniowo-integracyjnych do pięknie
położonego hotelu Jelenia Struga SPA RESORT
w Kowarach. Miejsce organizacji spotkań nie zostało
wybrane przypadkowo, ponieważ ściśle związane było
z tematem naszych szkoleń. Cały hotel bowiem ogrzewany jest z kaskady sześciu pomp ciepła firmy
BBT Termotechnik – należącej do koncernu Bosch.
Szkolenia prowadziło dwóch specjalistów z dziedziny
pomp ciepła: Piotr Jasiukiewicz i Grzegorz Łukasik z gdańskiego oddziału naszej Firmy. Tematem przewodnim było
wykorzystanie pomp ciepła Logatherm Buderus do ogrzewania budynków, a w szczególności: idea działania, budowa i dobór dolnych źródeł, parametry techniczne pomp
ciepła Logatherm, zasada projektowania instalacji grzewczych z pompami ciepła i przygotowanie c.w.u. przez pompę ciepła. Współorganizatorami szkoleń było kilku naszych
najlepszych dostawców. Oprócz intensywnych szkoleń
nasi goście mieli możliwość dogodnie korzystać z szerokiej oferty zabiegów SPA – oto kilka tajemniczo brzmiących
nazw: odnowa ciała i ducha, optymalne nawilżanie, drenaż limfatyczny Boa, oczyszczanie z toksyn, peeling solami
rzeźbiącymi, jacuzzi w grocie solnej, dotyk z głębi morza
– tutaj prym wiodły Panie, ale i wielu Panów z przyjemnością oddało się w ręce doświadczonych terapeutów.
Szczególnym powodzeniem cieszyła się krioterapia.
W przyszłości planujemy rozszerzenie zakresu naszych
działań marketingowych o kolejne regiony Polski oraz
cały czas pracujemy nad urozmaiceniem cyklu szkoleń.
Na koniec chcielibyśmy w szczególny sposób podziękować naszym dostawcom, bez ich pomocy i wsparcia nie
byłoby możliwe prowadzenie akcji szkoleniowych w takim zakresie, jak to miało miejsce w roku 2009.
47
technika
Najważniejszy jest
przepływ
Regulacja instalacji
słonecznych
tekst:
Piotr Jasiukiewicz
48
technika
Okazuje się, że nawet najlepiej zaprojektowana instalacja słoneczna
wykonana z zachowaniem wszelkich zasad technicznych i wiedzy
inżynierskiej, z wykorzystaniem najlepszych kolektorów marki Buderus
i sterowana najnowocześniejszą automatyką i tak nie będzie działać
poprawnie, jeżeli nie ustawi się w niej wymaganego natężenia
przepływu płynu solarnego.
Regulacja przepływu płynu solarnego
Program obliczeniowy instalacji słonecznych firmy Buderus
SOLAD dobiera poszczególne elementy instalacji słonecznej oraz oblicza wskaźniki energetyczne jej stosowania
w warunkach polskich. Jednak najważniejszy parametr,
jaki jest obliczany przez ten program, to natężenie przepływu płynu solarnego przez pole kolektorów.
Wielu projektantów i instalatorów nie zwraca uwagi na
obliczenie i prawidłowe ustawienie tego parametru po
wykonaniu instalacji słonecznej. Zaniechanie ustawienia
tego parametru lub ustawienie nieprawidłowe jest przyczyną złego działania instalacji słonecznej, a nawet może
doprowadzić do jej trwałego uszkodzenia, o czym mowa
będzie w dalszej części artykułu.
Jak wiadomo, każda grupa pompowa (stacja solarna)
marki Buderus wyposażona jest w specjalny element re-
gulacyjno-kontrolny, nazywany potocznie rotametrem.
Zainstalowany jest on tuż przed pompą obiegową, czyli po stronie „zimnej” w grupie pompowej, tak jak pokazano na rysunku 1.
Jego konstrukcja i zasada działania jest prosta. Przepływający przez niego strumień płynu solarnego oddziałuje na pływak, który w płynącym strumieniu
glikolu zostaje unoszony. Drugi koniec pływaka stanowi wskaźnik (czerwona obwódka), który porusza
się w wyskalowanej tulejce. Skala na obudowie tulejki
przedstawia przepływ płynu w jednostce litr na minutę. Nie jest to może zbyt techniczna wartość skali, ale
dla nas bardzo przydatna i obrazowa, ze względów na
wartości przepływu, z jakimi mamy do czynienia w instalacjach słonecznych.
Rys. 1. Stacje pompowe z widocznym rotametrem: jednopionowa (z lewej), dwupionowa (z prawej).
49
technika
Wskaźnik określający
aktualny przepływ
Rys. 2. Wygląd ogólny rotamertru, skala natężenia przepływu z zaznaczonym wskaźnikiem.
Dlaczego tak istotne jest prawidłowe ustawienie natężenie przepływu
płynu solarnego przez instalację słoneczną?
Od natężenia przepływu płynu solarnego przez kolektory słoneczne zależy wiele parametrów użytkowych.
Prawidłowy przepływ na ogromny wpływ na sprawność kolektora słonecznego i na jego wydajność cieplną (moc cieplną). Nieprawidłowo ustawiony może znacznie pogorszyć wymienne ciepła od promieni słonecznych do płynu solarnego, doprowadzić do przegrzewania absorbera, co w znacznym stopniu degraduje jego
powierzchnię absorpcji, a w konsekwencji (w ciągu kilku lat) prowadzi do zmniejszenia ilości pozyskiwanego
promieniowania słonecznego. Szczegółowo wpływ natężenia przepływu płynu solarnego przez instalację słoneczną omówiony zostanie w dalszej części artykułu.
Prawidłowy przepływ
Określenie prawidłowego przepływu płynu solarnego
przez kolektor słoneczny nie jest sprawą łatwą technicznie. Nie można go określić w sposób czysto teoretyczny
czy obliczeniowy. Można zatem zbudować najprostszą instalację słoneczną opartą na kolektorach płaskich lub próżniowych, wyposażoną w stację pompową i podgrzewacz
ciepłej wody użytkowej, tak jak to pokazano na rysunku 3.
Po zmontowaniu takiej instalacji jedynym i najważniejszym
problemem, przed jakim staje instalator, jest prawidłowe ustawienie przepływu płynu solarnego przez nią. Jaką
wartość przepływu należy ustawić, od czego zależy przepływ płynu solarnego, jaki parametr wynikowy świadczy
o prawidłowym ustawieniu przepływu?
Zalecenia firmy Buderus w tej kwestii są wynikiem wieloletnich badań. Okazuje się bowiem, że można określić najkorzystniejszą wartość przepływu płynu solarnego,
wykonując podstawowe pomiary cieplno-przepływowe
kolektora słonecznego podczas jego pracy. W tym celu
należy określić sprawność absorpcji promieniowania słonecznego, przyrost temperatury płynu solarnego, który
przepływa przez kolektor (czyli o ile przyrasta temperatura glikolu w kolektorze) w funkcji natężenia strumienia
przepływającego płynu solarnego. Wyniki takich badań
pokazano na rysunku 4. Wynika z niego, że istnieje pewien punkt wyznaczony doświadczalne, w którym prze-
50
cinają się dwie krzywe obrazujące sprawność i przyrost
temperatury na kolektorze. Ten punkt przecięcia został
osiągnięty przy określonym natężeniu przepływu płynu
solarnego (ok. 0,015 kg/sek, czyli 0,9 kg/min).
Najważniejszym wnioskiem z analizy rysunku 4. jest to, że
istnieje pewne powiązanie pomiędzy zadawalającą sprawnością kolektora słonecznego, odpowiednim przyrostem
temperatury na kolektorze i małymi oporami hydraulicznymi wynikającymi z natężenia przepływu płynu solarnego
przez kolektor, czyli patrząc pod względem eksploatacji,
możliwie najniższym zużyciem energii napędowej przez
pompę solarną. Dla nas – instalatorów czy użytkowników
– charakteryzowany jest przyrostem temperatury płynu na
kolektorze wynoszącym ok. 15 K. Oznacza to, że kolektor
osiąga możliwie wysoką sprawność ok. 66% przy najniższym z możliwych zużyciu energii napędowej przez pompę solarną, ale równocześnie jego praca przynosi dla nas
efekt użytkowy w postaci podgrzewania płynu solarnego
o 15 K. Jak wiadomo, taki przyrost temperatury jest potrzebny, aby prawidłowo podgrzewać ciepłą wodę użytkową w podgrzewaczu (bojlerze).
Ale przecież, dalej analizując rysunek 4., można by uzyskać dużo większą sprawność kolektora słonecznego, wystarczy jedynie kilkakrotnie zwiększyć prędkość
przepływu płynu solarnego. Na przykład, gdyby natęże-
technika
∆t = ?
m=?
Przyrost temperatury [°C]
Sprawność
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
0,00
90
80
70
0,01
0,02
0,03
0,04
Sprawność
Przyrost temperatury [°C]
Rys. 3. Schemat ideowy najprostszej instalacji słonecznej.
0,05
Wydatek masowy wody [kg s ]
-1
Rys. 4. Zależność pomiędzy sprawnością kolektora słonecznego, przyrostem temperatury a natężeniem przepływu płynu solarnego.
nie przepływu płynu solarnego wynosiło ok. 0,04 kg/sek
(czyli 2,4 kg/min), wówczas sprawność kolektora przewyższałaby nawet 80%. To o prawie 15% więcej niż poprzednio. Ale jak osiągnąć tak duży przepływ? Należy
wymienić pompę obiegową w stacji pompowej na co najmniej dwukrotnie większą, a więc co najmniej dwukrotnie zwiększyć moc elektryczną silnika pompy. Będzie
to skutkowało kilkakrotnym zwiększeniem zużycia energii napędowej przez instalację słoneczną, przez co ogólna sprawność całego układu solarnego będzie niewielka.
Może okazać się nawet, że ogrzewanie c.w.u. gazem
ziemnym będzie tańsze. Równocześnie utracimy wysoką jakość energii cieplnej z kolektora, poprzez znaczne
obniżenie temperatury płynu solarnego wypływającego
z kolektora. Przy tak dużym przepływie płyn solarny podgrzewa się w kolektorze o zaledwie 6 stopni. Oznacza to,
że jeżeli do kolektora wpływa glikol o temperaturze +30 ºC,
to wypływa z niego o temperaturze zaledwie +36 ºC. To
zbyt mało, aby podgrzać wodę w zasobniku do zadowalającej temperatury. Wszystkie te pomiary są realizowanie
przy założeniu średniego promieniowania słonecznego,
które dla Polski wynosi ok. 800 W/m2.
Zatem, jak w każdej sferze naszego życia, konieczny
jest kompromis. U nas kompromis polega na świadomej zgodzie na uzyskanie mniejszej sprawności cieplnej
przez kolektor, ale równocześnie dużo mniejszej konsumpcji energii elektrycznej przez pompę obiegową
w wyniku mniejszego przepływu płynu solarnego, a co
za tym idzie – niewielkich oporów hydraulicznych kolektora słonecznego. Jednak najważniejsze dla nas,
z punktu widzenia użytkowego, jest podgrzewanie płynu
solarnego na kolektorze o 15 K.
51
technika
52
technika
Niedomagania instalacji słonecznych
Załóżmy, że podstawowa i najprostsza instalacja słoneczna została pokazana na rysunku 5. Usytuowana
jest ona w Gdańsku (stacja meteorologiczna Gdańsk
Port Północny), pracuje na potrzeby 4-osobowej rodziny, więc wyposażona jest w trzy kolektory płaskie SKN
3.0, grupę pompową (stację solarną) i wężownicowy
podgrzewacz ciepłej wody użytkowej o pojemności 300
dm3. Załóżmy, że gęstość średniego promieniowania
cieplnego docierającego do powierzchni Ziemi w Gdańsku wynosi około 800 W/m2. Zatem korzystając z programu obliczeniowego Buderus – SOLAD można w prosty
sposób wyznaczyć wymagany przepływ płynu solarne-
go przez dobraną instalację słoneczną. Wartość tego
przepływu powinna wynosić 2,5 dm3/min.
Gdy wskazany przez program przepływ płynu solarnego ustawimy na rotamerze w stacji pompowej, okaże się, że przyrost temperatury glikolu na
kolektorach wyniesie około 15 K, jak pokazano na
rysunku 5. Tak jak wspomniano wcześniej, jest to
wartość najlepsza ze względów ekonomicznych, ale
również i użytkowych. Przeanalizujmy sytuacje, gdy
przepływ płynu solarnego na rotametrze nie zostanie ustawiony prawidłowo bądź w ogóle nie zostanie ustawiony.
65°C
800 W
50°C
∆t = 15K
45°C
m
Rys. 5. Schemat ideowy instalacji słonecznej. Prawidłowo ustawiony przepływ płynu solarnego przez instalację słoneczną.
A. Zbyt mały przepływ płynu
solarnego
Rozważmy zachowanie się małej instalacji słonecznej.
Załóżmy, że przepływ płynu solarnego jest dwukrotnie mniejszy od wartości wymaganej i wynosi zaledwie
1,25 dm3/min. Bardzo łatwo jest przewidzieć konsekwencje zmian parametrów pracy takiej instalacji słonecznej. W myśl prawa Pecleta natężenie przepływu
płynu przez wymiennik i różnica temperatur za i przed
wymiennikiem są wielkościami wprost proporcjonalnymi, czyli zmiana jednego parametru powoduje zmianę drugiego o tę samą wartość. Opisując tę zależność
w oparciu o wielkości termodynamiczne można powiedzieć, że przyrost entalpii płynu solarnego równy jest
ilości energii cieplnej zaabsorbowanej od Słońca. Zależność prawa Pecleta wyrażona jest wzorem 1. Zatem
w myśl zależności 1. przy przepływie płynu solarnego
mniejszym o połowę zwiększy się dwukrotnie przyrost
temperatury glikolu na kolektorze, tak jak to pokazano
na rysunku 6.
Q = m·cw· Δt
(1)
gdzie:
m – strumień masy przepływającego płynu solarnego [kg/sek],
cw – ciepło właściwe płynu solarnego [kJ/kg K],
Δt – przyrost temperatury płynu solarnego na kolektorze [K].
53
technika
80°C
800 W
50°C
60°C
∆t = 30K
m = 1,25 [dm3/min]
Rys. 6. Schemat ideowy instalacji słonecznej. Zbyt mały przepływ płynu solarnego przez instalację słoneczną.
Okazuje się zatem, że zmniejszenie przepływu płynu solarnego przez instalację powoduje znaczne podwyższenie się temperatury glikolu wypływającego z kolektora.
Z jednej strony to bardzo pozytywny efekt, ponieważ
możliwe jest podgrzewanie wody w zasobniku do wyższych temperatur. Jednak, szczególnie w dużych instalacjach słonecznych, może okazać się, że spowoduje
to podgrzewanie dużo mniejszej ilości wody w zasobniku. Dzieje się tak z uwagi na znaczne zmniejszenie
sprawności samego kolektora słonecznego. Mechanizm tego jest następujący: mniejszy przepływ płynu
solarnego przez instalację skutkuje znacznym zwiększeniem temperatury glikolu, jaki opuszcza kolektor,
a zatem podwyższa się średnia temperatura powierzchni
absorbera kolektora. Natomiast podwyższenie temperatury powierzchni absorbera powoduje zwiększenie strat
cieplnych kolektora do otoczenia (z uwagi na zwiększenie różnicy temperatur pomiędzy kolektorem a otoczeniem), czyli zmniejszenie jego sprawności. Okazuje się
praktycznie, ze podwyższenie średniej temperatury kolektora o 20 ºC powoduje zwiększenie strat ciepła nawet
o 100 W/m2, czyli z całego kolektora płaskiego o 225 W.
To bardzo duża utrata ciepła. Powoduje ona, że taka
ilość ciepła nie trafia do podgrzewacza wody, ale do
otoczenia. Każdemu wydaje się, że bardzo mocno rozgrzany kolektor słoneczny to duże ilości ciepła do dyspozycji, a rzeczywistość jest zupełnie odwrotna (im wyższa
temperatura kolektora, tym mniejsza jego moc cieplna
z uwagi na intensywne straty ciepła do otoczenia).
Zatem z energetycznego punktu widzenia nie warto jest
doprowadzać do zbyt dużego przegrzewania powierzchni płaskich kolektorów słonecznych, bo prowadzi to do
zmniejszenia ich wydajności cieplnej. I znowu, przy instalacji słonecznej wykonanej z 3 kolektorów płaskich SKN 3.0,
straty ciepła dla użytkownika są praktycznie niewidoczne, jednak gdy mamy do czynienia z dużą instalacją sło-
54
neczną, wyposażoną np. w 150 kolektorów płaskich, taka
niewielka strata energii z 1 kolektora w całej instalacji skutkuje utratą ok. 30 kW. Stanowi to ponad 550 litrów mniej
podgrzanej ciepłej wody na godzinę. To ogromna strata
np. dla instalacji podgrzewania wody w hotelu. Taką ilość
ciepła należy doprowadzić z innego źródła ciepła.
Ale aspekt energetyczny to nie jedyny niekorzystny
wpływ na instalację słoneczną powodowany obniżeniem przepływu płynu solarnego przez instalację.
Załóżmy bardzo skrajnie niekorzystną sytuację, która
rzadko, ale może praktycznie mieć miejsce. Jest lato,
niezwykle słoneczny dzień, bezchmurne niebo, wysoka
temperatura powietrza atmosferycznego, zatem można domniemywać, że strumień energii cieplnej docierającej do powierzchni Ziemi wynosi nawet 1000 W/m2.
Zbyt mały przepływ płynu solarnego i ogromne promieniowanie słoneczne sprawiają, że przyrost temperatury
na kolektorze jest ogromny i może wynosić nawet 48 K.
Gdyby okazało się, że woda w zasobniku ma stosunkowo wysoką temperaturę, rzędu 65 ºC, co jest bardzo
prawdopodobne w tak słoneczny dzień, może okazać
się, że temperatura glikolu, jaki opuszcza kolektor słoneczny, może dochodzić do wartości dużo powyżej
100 ºC, jak pokazano na rysunku 7.
Tak jak wspomniano wcześniej, przy tak wysokiej temperaturze powierzchni absorbera kolektora jego sprawność spada drastycznie, czyli ogromną ilość energii
cieplnej traci on bezpowrotnie do otoczenia. Źle wyregulowana instalacja słoneczna pracująca w bardzo słoneczny dzień potrafi podgrzać o wiele mniej wody niż
w dzień o umiarkowanym natężeniu promieniowania
słonecznego, wszystko to z uwagi na ogromne straty
do otoczenia.
Jednak dużo ważniejszy w takiej instalacji jest aspekt
użytkowy. Okazuje się bowiem, że przekroczenie temperatury 102-110 ºC na wyjściu z kolektora słonecznego
technika
108°C
1000 W
60°C
65°C
∆t = 48K
m = 1,25 [dm3/min]
Rys. 7. Schemat ideowy instalacji słonecznej. Zbyt mały przepływ płynu solarnego przez instalację słoneczną i intensywne
promieniowanie słoneczne.
powoduje powstawanie pierwszych pęcherzyków pary
w glikolu. Oznacza to, że glikol częściowo zaczyna parować, a dokładnie odparowuje woda w nim zawarta. Efektem widocznym takiego procesu jest zatrzymanie pracy
instalacji słonecznej z powodu zatrzymania przepływu
płynu solarnego przez kolektor, gdyż górną część kolektora słonecznego wypełnia para glikolu. W takim przypadku wielokrotnie powtarzaną diagnozą, która nasuwa
się od razu na myśl, jest stwierdzenie, że instalacja słoneczna zapowietrzyła się i dlatego nie pracuje. Najlepiej
wówczas udać się na dach i spróbować odpowietrzyć
instalację słoneczna. Nic to nie da, ponieważ odkręcenie
odpowietrznika, a więc gwałtowne obniżenie ciśnienia
w instalacji słonecznej, spowoduje bardzo gwałtowne
i intensywne odparowanie glikolu i jeszcze większą jego
ucieczkę przez odpowietrznik. Należy pamiętać, że para
przegrzana glikolu opuszczająca odpowietrznik wygląda
niemal tak samo jak powietrze, zatem sprawdzenie, czy
z instalacji wypływa powietrze czy para glikolu, „na oko”
jest praktycznie niemożliwe (nie wspominając już o niebezpieczeństwie poparzenia skóry rąk).
Okazuje się jednak, że to nie wszystkie niekorzystnie
aspekty użytkowe przegrzewania glikolu i instalacji słonecznej. Przegrzanie glikolu powoduje nieodwracalne
jego zmiany chemiczne. Przegrzewany glikol starzeje się
chemicznie. Nie wolno doprowadzać glikolu do temperatury powyżej 120 ºC. Podczas przegrzewania z glikolu wytrąca się lepka i mazista substancja, która osadza
się na wewnętrznej powierzchni rurociągów, szczególnie na rurkach absorbera, tak jak to pokazano na
rysunku 8. Zanieczyszczenia te bardzo skutecznie utrudniają przepływ glikolu, co znowu ogranicza jego przepływ
i powoduje jeszcze bardziej intensywne przegrzewanie.
W pewnym momencie, gdy instalacja słoneczna była cyklicznie przegrzewana, zanieczyszczanie się rurociągów
i niszczenie chemicznie glikolu postępuje lawinowo.
Należy również pamiętać, że zatrzymanie przepływu płynu solarnego powoduje bardzo szybkie podgrzewanie
się powierzchni absorbera. Jak wiadomo, każdy kolektor słoneczny może samoczynnie podgrzać się do pewniej temperatury określonej jako temperatura stagnacji.
Jednak każdy kolektor ma również określoną maksymalną temperaturę, do jakiej można podgrzewać jego
powierzchnię. Często okazuje się, że temperatura maksymalna jest dużo niższa od temperatury stagnacji.
Należy pamiętać, że przekroczenie temperatury maksymalnej powoduje szybką degradację powierzchni
absorbera. Farba, jaką jest pokryty absorber, zaczyna
parować i traci swoje własności absorpcyjne (spala się
chemicznie). Ponadto produkty parowania farby odkładają się na chłodnej (stosunkowo chłodnej) szybie, skutecznie brudząc ja od środka kolektora, co w znaczny
sposób ogranicza docieranie promieni słonecznych powierzchni do absorbera i wpływa na obniżenie jego wydajności cieplnej.
Rys. 8. Zanieczyszczenia rurociągów kolektora powstałe w wyniku
rozpadu chemicznego glikolu podczas jego przegrzania.
55
technika
B. Zbyt duży przepływ płynu
solarnego
Ponownie rozważmy funkcjonowanie małej instalacji słonecznej, jednak teraz załóżmy, że przepływ płynu solarnego jest dwukrotnie większy od wartości wymaganej
i wynosi 5 dm3/min. Również i teraz konsekwencje tego
są możliwe do przewidzenia. Przy dwukrotnie większym
przepływie o połowę zmniejsza się przyrost temperatury
płynu solarnego, tak jak to pokazano na rysunku 9.
Pod względem temperaturowym jedyną niesprzyjającą konsekwencją zbyt wysokiego przepływu płynu solarnego jest uzyskanie niskiej temperatury ciepłej wody
w zasobniku. Praktycznie obniżenie temperatury c.w.u.
w stosunku do instalacji pracującej prawidłowo może
wynosić nawet 10 ºC. Jednak konsekwencje energetyczne i eksploatacyjne są dużo bardziej dotkliwe. Jeżeli większy przepływ płynu solarnego przez kolektory
jest spowodowane dobraniem zbyt dużej stacji solarnej
(zbyt dużej pompy obiegowej) w głównej mierze wpływa
to na zwiększenie zużycia energii elektrycznej, czyli na
większe koszty eksploatacji instalacji słonecznej. Należy
pamiętać, że gdy rozpatrujemy małą, domową instalację słoneczną, zwiększenie mocy pompy obiegowej z np.
z 30 W do 60 W w bezwzględnym wymiarze finansowym
powoduje niewielkie zwiększenie kosztów eksploatacji,
zaledwie o kilka groszy dziennie, czyli około kilku złotych
miesięcznie i nie więcej niż 20 zł rocznie. To wydaje się
niewiele. Ale gdy odniesiemy to do dużej instalacji słonecznej, zainstalowanej w np. w hotelu, gdzie zużycie
ciepłej wody jest ogromne, to nieuzasadnione dwukrotne
zwiększenie mocy pompy obiegowej może powodować
nawet kilkusetzłotowe zwiększenie kosztów eksploatacji takiej instalacji. Rozpatrzmy jednak aspekt użytkowy, bez względu na wielkość instalacji słonecznej. Zbyt
duży przepływ płynu solarnego bezpośrednio powoduje
wzrost prędkości przepływu glikolu w rurach. Gdy przekroczymy wartości graniczne dla różnych materiałów,
z jakich wykonane są rurociągi, następuje degradacja
wewnętrznej powierzchni tych rur. Najczęściej i najszybciej procesy degradacji materiału rurociągów, w wyniku
zbyt dużej prędkości przepływu płynu solarnego, ujawniają się w kolankach miedzianych i w wężownicach
grzejnych zasobników wody. Niejednokrotnie zdarza się,
że wężownica po kilku latach (2-3 latach) rozszczelnia się
i zaczyna przeciekać (glikol miesza się z wodą w zasobniku). Wielokrotnie werdykt jest jednoznaczny: zbiornik
jest słabej jakości i wężownica skorodowała. Okazuje
się jednak, że przyczyna nie tkwi w wykonaniu wężownicy, ale jest to wina złej eksploatacji, czyli wielokrotnie
przekroczonej dopuszczalnej prędkości w wężownicy
podgrzewacza. Należy tu jeszcze wskazać na bardzo
złą praktykę, jaką powszechnie stosuje się przy wykonywaniu instalacji słonecznej. Wiele firm instalacyjnych,
chcąc obniżyć koszty instalacji słonecznych, wypełnia ją
wodnym roztworem glikolu. Z badań eksploatacyjnych
wynika, że samodzielne wymieszanie skondensowanego glikolu z wodą, mające na celu obniżenie temperatury krystalizacji do poziomu -25ºC, powoduje powstanie
mieszaniny o odczynie kwaśnym. Takie są własności glikolu (badania firmy Boryszew). Kwaśny odczyn płynu
solarnego i podwyższona jego prędkość powoduje przyspieszoną korozję wężownicy kolektora i niszczenie jej
w przeciągu kilkunastu miesięcy!
W okresach zimowych, gdy promieniowanie słoneczne jest dużo mniej intensywne niż w miesiącach letnich,
zbyt duży przepływ płynu solarnego będzie powodował
wręcz niezauważalny przyrost temperatury na kolektorze. Może się okazać, że we wrześniu, gdy gęstość promieniowania słonecznego nie przekracza 250-300 W/m2
przyrost temperatury glikolu w kolektorze nie przekracza
1 K, jak to pokazano na rysunku 10. Zatem skuteczność
podgrzewania wody w zasobniku jest znikoma.
48°C
800 W
40°C
45°C
∆t = 8K
m = 5 [dm3/min]
Rys.9. Schemat ideowy instalacji słonecznej. Zbyt duży przepływ płynu solarnego przez instalację słoneczną.
56
technika
41°C
250 W
40°C
35°C
∆t = 1K
m = 5 [dm3/min]
Rys. 10. Schemat ideowy instalacji słonecznej. Zbyt duży przepływ płynu solarnego przez instalację słoneczną i niewielkie
promieniowanie słoneczne.
Wniosek
Najbardziej niebezpieczne dla instalacji słonecznej jest nieprawidłowe ustawienie wymaganego przepływu płynu solarnego przez instalację słoneczną lub w ogóle zaniechanie wykonania takiej regulacji. Zawsze prowadzi to
do nieprawidłowej pracy instalacji lub do zmniejszenia sprawności działania kolektorów słonecznych. Takie zaniechanie wykonania regulacji może również doprowadzić do znacznego podwyższenia kosztów eksploatacji,
szczególnie dużych instalacji słonecznych. W warunkach skrajnych – nawet do uszkodzenia i zatrzymania pracy
instalacji poprzez zanieczyszczenie jej wnętrza produktami termicznego rozkładu chemicznego glikolu.
Bezwzględną procedurą, jaką należy wykonać po zmontowaniu, napełnieniu i odpowietrzeniu instalacji słonecznej, jest regulacja natężenia przepływu płynu solarnego.
Okazuje się również konieczne wykonanie kontroli i ewentualnej korekty takiej regulacji po kilkutygodniowym
czasie eksploatacji instalacji. Dzieje się tak, że po kilku tygodniach uprzednio prawidłowo nastawiony przepływ
zmienia się samoczynnie. Jest to spowodowane ciągłym odpowietrzaniem się glikolu przez separator powietrza,
a tym samym zmianami fizycznymi glikolu.
Z uwagi na bardzo dynamiczne zmiany wydajności cieplnej instalacji słonecznej wynikające z nieprzewidywalności promieniowania słonecznego dobrze by było, aby przepływ płynu solarnego był dostosowany do aktualnego
promieniowania słonecznego. Oznacza to, że aby zachować ciągle wysoką sprawność kolektora słonecznego
i równocześnie przyrost temperatury na kolektorze ok. 15 K przy różnym nasłonecznieniu, należałoby ciągle regulować natężenie przepływu w instalacji słonecznej. Czy jest to możliwe w sposób automatyczny? Oczywiście,
że tak!
Wystarczy do sterowania pompą obiegowa w stacji pompowej wykorzystać sterownik SC20 lub SC40, które
to potrafią płynnie zmieniać natężenie przepływu płynu solarnego poprzez płynną zmianę prędkości obrotowej
pompy obiegowej. Sterowniki te kontrolują temperatury kolektora słonecznego, wody w górnej i dolnej części zasobnika i tak dostosowują przepływ glikolu w instalacji słonecznej, aby uzyskać jak największą sprawność kolektora, wysoką temperaturę podgrzewanej wody, bez względu na intensywność promieniowanie słonecznego.
57
technika
Sygnał do
uruchomienia
pompy solarnej
Jak powszechnie wiadomo, sygnałem do uruchomienia pompy obiegowej instalacji słonecznej (stacji pompowej) jest odpowiednia różnica temperatur, jaka musi
zaistnieć podczas pracy kolektorów słonecznych. Ta
różnica temperatur mierzona jest pomiędzy czujnikiem
kolektora tsol a czujnikiem zasobnika ciepłej wody t zas,
tak jak to pokazano na rysunku 11. Czujnik kolektora
musi być umieszczony w tulei pomiarowej w najwyższym punkcie na kolektorze, a w przypadku kilku kolektorów połączonych szeregowo w pola kolektorów
– w ostatnim kolektorze w rzędzie, tak aby czujnik ten
mógł kontrolować aktualną temperaturę płynu solarnego opuszczającego kolektor lub pole kolektorów.
Czujnik temperatury wody w zasobniku umieszcza się
w tulei pomiarowej na wysokości wężownicy grzejnej.
Gdy płyn solarny podgrzeje się w kolektorze do temperatury tsol większej o kilkanaście stopni od temperatury
wody w zasobniku t zas, zostanie uruchomiona pompa
obiegowa w stacji pompowej. Pozostaje jednak pytanie: jaka wartość różnicy temperatur Δt zał = (tsol-t zas)
jest prawidłowa ze względów użytkowych, ekonomicznych i eksploatacyjnych? Czy 5, czy 10, a może
15 K?. Jak zawsze w technice, jednoznaczne określenie wartości tego parametru jest trudne i wymaga dogłębnej analizy. Spróbujmy zatem przeanalizować, czy
lepiej ustawić niewielką wartość różnicy temperatur
czy znacząco dużą.
Rys. 11. Schemat ideowy instalacji słonecznej.
Załączeniowa różnica temperatur pomiędzy
kolektorem, a zasobnikiem ciepłej wody.
tsol
65°C
45°C
tzas
58
∆
∆t t za
= 5 łącz
K,
e
10 nia
K,
p
15 omp
K?
y
800 W
50°C
∆t = 15K
m
technika
A. Duża załączeniowa
różnica temperatur
Załóżmy, że w małej instalacji słonecznej w sterowniku solarnym ustawimy załączeniową różnicę temperatur
o wartości 15 K, tak jak to pokazano na rysunku 12. Załóżmy również, że został ustawiony odpowiedni przepływ
płynu solarnego na rotametrze wewnątrz stacji pompowej. Przeanalizujmy wariant najbardziej prawdopodobny,
gdy woda w zasobniku jest już podgrzana do temperatury ok. +45 ºC. Z uwagi na ustawioną załączeniową różnicę temperatur o wartości 15 K pompa obiegowa w stacji
pompowej ruszy dopiero wówczas, gdy czujnik kolektora zarejestruje temperaturę płynu solarnego o wartości
+60 ºC. Zatem pompa obiegowa zostanie uruchomiona.
Z uwagi na odpowiednio ustawiony przepływ na rotametrze
i przy średnim promieniowaniu słonecznym ok. 800 W/m2,
płyn solarny przepływając przez kolektor będzie się podgrzewał o 15 K, czyli od wartości +35 ºC do +50 ºC. Oka-
zuje się jednak, że temperatura, do jakiej nagrzewa się
glikol w kolektorze przy prawidłowym przepływie jest
o 10 ºC niższa niż wymagana temperatura, jaka powinna
być na kolektorze dla spełnienia warunku uruchomienia
i pracy pompy obiegowej.
Dzieje się tak, ponieważ objętość kolektora słonecznego jest niewielka (pojemność około 1,2 dm3), w przeciągu
chwili podgrzany glikol wypłynie z kolektora, a w jego miejsce wpłynie nowa porcja, która przy średnim promieniowaniu słonecznym ogrzeje się o 15 K, czyli do wartości +50 ºC.
Czujnik kolektora tsol zauważy, że obniżyła się temperatura w
górnej części kolektora o 10 ºC poniżej wartości wymaganej dla spełnienia warunku pracy pompy obiegowej. Zatem
pompa obiegowa kolektora zostanie zatrzymana. Będzie
ona utrzymywana na postoju tak długo, aż warunek ponownego rozruchu pompy nie zostanie spełniony, czyli dopóki
gdy glikol nie podgrzeje się do temperatury +60 ºC. Okazuje się zatem, że przy takim ustawieniu załączeniowej różnicy temperatur o wartości 15 K instalacja słoneczna pracuje
w trybie start/stop. Niestety taki tryb pracy znacznie ogra-
59
technika
tsol= 60°C
50°C
∆t
=
15
K
800 W
tzas= 45°C
35°C
∆t = 15K
m
Rys. 12. Schemat ideowy instalacji słonecznej. Załączeniowa różnica temperatur pomiędzy kolektorem a zasobnikiem
ciepłej wody ustawiona na wartość 15 K.
nicza skuteczne podgrzewanie wody w zasobniku, z uwagi na duże straty energii cieplnej w rurociągach. Podgrzany
w kolektorze glikol w ilości około 1,2 dm3 wypływa z kolektora do rurociągów zasilających zasobnik. Po chwili sterownik
solarny, z uwagi na niespełnienie kryterium pracy, wyłącza
stację pompową. Podgrzany glikol zatrzymuje się w rurociągu nie dopłynąwszy do wężownicy zasobnika (objętość
1 metra rury miedzianej Cu 15 wynosi ok. 0,2 dm3). Kolektor przechodzi w tryb postoju i czeka na powtórne ogrzanie
płynu solarnego do wartości spełniającej warunek powtórnego uruchomienia pompy, czyli +60ºC. Wtedy, gdy glikol
podgrzewa się w kolektorze, równocześnie glikol w rurociągach ochładza się, tracąc energię cieplną uzyskaną od
Słońca. Praktycznie okazuje się, szczególnie w budynkach,
gdzie rurociągi połączeniowe kolektora z zasobnikiem wody
są duże, że skuteczność podgrzewania wody w zasobniku jest niewielka. Ten problem jest szczególnie widoczny
w okresach przejściowych, gdy natężenie promieniowania
jest niewielkie, np. ok. 300 W/m2. Wówczas postój pompy obiegowej dla ogrzania się glikolu w kolektorze do wartości spełniającej warunek załączenia pompy jest długi. Zatem
glikol znajdujący się w rurach ochładza się skutecznie, co
powoduje, że woda w zasobniku nie podgrzewa się prawie w ogóle. Okazuje się, że danego dnia kolektor pracował
kilka godzin, na co wskazują zapisy w pamięci sterownika,
a mimo to temperatura wody w zasobniku nie zmieniała się.
Cała energia uszła przez rurociągi połączeniowe. Powstaje
wówczas fałszywa teoria, że instalacja słoneczna jest zepsuta, może zapowietrzona, może zanieczyszczona – nie działa.
Okazuje się jednak, że jest tylko nieprawidłowo ustawiona.
Ponadto takie ustawienie załączeniowej różnicy temperatur
powoduje chwilowe przegrzewanie powierzchni kolektora,
możliwości podgrzewania bardzo niewielkiej ilości wody
w zasobniku, praktycznie tylko w jego górnej części.
Praktycznie można stwierdzić, że zbyt duża załączeniowa różnica temperatur nie jest prawidłowa dla instalacji
słonecznych znajdujących się w naszej szerokości geograficznej (obszar Polski), gdzie średnie promieniowanie
słoneczne waha się w granicach 600-800 w/m2.
B. Mała załączeniowa
różnica temperatur
Załóżmy ponownie, że w małej instalacji słonecznej w sterowniku solarnym ustawimy załączeniową różnicę temperatur o
wartości 5 K, tak jak to pokazano na rysunku 13. Załóżmy
również, że został ustawiony odpowiedni przepływ płynu solarnego na rotametrze wewnątrz stacji pompowej. Z uwagi
na nastawioną załączeniową różnicę temperatur o wartości 5 K pompa obiegowa w stacji pompowej ruszy wówczas, gdy czujnik kolektora zarejestruje temperaturę płynu
solarnego o wartości +50ºC. Okazuje się zatem, że pompa obiegowa w stacji pompowej uruchomi się dość szybko,
60
już podczas podgrzewania glikolu w kolektorze, nie doprowadzając do jego nadmiernego przegrania. Jeżeli przepływ
na rotametrze ustawiony jest prawidłowo, a promieniowanie słoneczne nie odbiega od wartości średnich, to przyrost
temperatury glikolu na kolektorze (podgrzew glikolu) wynosi
około 15K, więc temperatura glikolu, jaki opuszcza kolektor,
wynosi ok. +55ºC. Oznacza to zatem, że warunek załączenia stacji pompowej jest zawsze spełniony, ponieważ aktualna temperatura glikolu opuszczającego kolektor jest wyższa
od temperatury wyłączeniowej kolektora tsol.
Okazuje się zatem, że takie ustawienie załączeniowej różnicy temperatur jest korzystniejsze od wcześniej opisanego,
gdyż nie powoduje wysoce niekorzystnego trybu pracy typu
start/stop. Jednak jak się okazuje praktycznie, do końca
technika
tsol= 50°C
55°C
800 W
∆t
=
5K
40°C
∆t = 15K
tzas= 45°C
m
Rys. 13. Schemat ideowy instalacji słonecznej. Załączeniowa różnica temperatur pomiędzy kolektorem a zasobnikiem
ciepłej wody ustawiona na wartość 5 K.
nie jest równie korzystne, ponieważ przy takim ustawieniu nie można uzyskać wysokiej temperatury ciepłej wody
w zasobniku, szczególnie przy wykorzystaniu podgrzewaczy syfonowych Budeus typu Logalux SL. Ta oczywista wada takiego ustawienia najbardziej odczuwalna
jest w okresach przejściowych, gdy natężenie promieniowania słonecznego jest niewielkie, np. ok. 300 W/m2.
Często takie ustawienie może prowadzić wręcz do wychładzania zasobnika wody szczególnie wczesnym rankiem, jak również późnym popołudniem. Zdarza się
wtedy, że zasobnik zachował jeszcze ciepłą wodę z dnia
poprzedniego, stacja pompowa ruszyła, gdyż był spełniony warunek załączeniowy tsol = +55ºC. Jednak płyn
solarny napływający do kolektora ma stosunkowo niewy-
soką temperaturę, z uwagi na mało intensywne promieniowanie słoneczne i prawidłowo ustawiony przepływ, co
sprawia, że podgrzew glikolu na kolektorze jest niewielki
i wynosi tylko ok. 5 K. Zatem glikol, który opuszcza kolektor, ma temperaturę zaledwie +50ºC. Warunek pracy
stacji pompowej nadal jest spełniony, jednak temperatura glikolu dopływającego do wymiennika w zasobniku jest
prawie równa temperaturze wody w zasobniku. Okazuje się, że nic nie uzyskujemy pod względem ogrzewania
wody, jedynie taki stan może prowadzić do obniżania się
temperatury wody w zasobniku z uwagi na przenoszenie
energii cieplnej z górnej, podgrzanej części zasobnika, do
dolnej części dużo chłodniejszej z uwagi na napływ „świeżej” zimnej wody.
tsol= 55°C
55°C
∆t
=
5K
300 W
tzas= 50°C
40°C
∆t = 5K
m
Rys. 14. Schemat ideowy instalacji słonecznej. Załączeniowa różnica temperatur pomiędzy kolektorem a zasobnikiem ciepłej wody
ustawiona na wartość 5 K oraz mało intensywne promieniowanie słoneczne.
61
technika
Wnioski
Z praktycznego punktu widzenia okazuje się zatem, że najlepszym ze względów eksploatacyjnych ustawieniem załączeniowej różnicy temperatur jest wartość dostosowana do określonej instalacji słonecznej, jednak wartość ta powinna być ustawiona w zakresie od 6 do 8 K, tak jak to pokazano na rysunku 14. Należy zwrócić uwagę na to, aby
temperatura warunkująca załączenie stacji pompowej tsol była nieznacznie wyższa od temperatury, jaką może osiągnąć glikol, przepływając przez kolektor przy średnim promieniowaniu słonecznym i prawidłowo ustawionym natężeniu przepływu płynu solarnego. Jednocześnie, gdy promieniowanie słoneczne będzie mniej intensywne, by nie
dopuścić do pracy start/stop, taka wartość załączeniowej różnicy temperatur gwarantuje niewyłączanie się stacji
pompowej, nawet gdy podgrzew glikolu na kolektorze będzie mniejszy, nawet o połowę wartości początkowej.
tsol= 68°C
65°C
∆t
=
6-8
K
800 W
tzas= 60°C
50°C
∆t = 15K
m
Rys. 15. Schemat ideowy instalacji słonecznej. Załączeniowa różnica temperatur pomiędzy kolektorem a zasobnikiem ciepłej wody
ustawiona na wartość optymalną.
Sytuacje opisane powyżej mają miejsce, gdy niedostatecznie dobrze wyregulowana zostanie nasza instalacja słoneczna, czy to pod względem hydraulicznym czy sterowania. Należy dołożyć wszelkich starań, aby po wykonaniu
i odpowietrzeniu instalacji słonecznej wyregulować przepływ płynu solarnego na rotametrze. Osobną sprawą jest
prawidłowe ustawienie sterowania stacją pompową. Tu nie ma precyzyjnych zaleceń eksploatacyjnych. Należy ustawić załączeniową różnicę temperatur w granicach zalecanych przez firmę Buderus (tak jak podano powyżej), jednak
korektę tej nastawy należy wykonać po dokładnej obserwacji instalacji podczas pracy, najlepiej przy różnych natężeniach promieniowania słonecznego.
Obecnie jednak najnowsze technologie sterownia mikroprocesorowego przychodzą nam z pomocą. Sterowniki do
instalacji słonecznych fimy Buderus serii SC 20 i SC 40 same potrafią wykonać korekty nastaw paramertów pracy instalacji słonecznych. Jest to realizowane w bardzo prosty sposób, a mianowicie pompa obiegowa instalacji słonecznej sterowana jest w sposób płynny. Oznacza to, że obroty pompy obiegowej, czyli jej wydajność objętościowa jest
płynnie regulowana przez sterownik solarny. Ponadto sterownik realizuje sterowanie w sprzeżeniu zwrotnym (algorytm całkująco-różniczkujący), co oznacza, że każda zmiana prędkości obrotowej pompy obiegowej jest analizowana
pod względem oczekiwanej zmiany danego parametru (najczęściej parametru temperaturowego).
Zatem stosowanie sterowników solarnych z płynną regulacją prędkości obrotowej serii SC20 i SC40 sprawia, że
wszelkie niedomagania instalacji słonecznej będą korygowanie przez sterownik. Zadaniem instalatora pozostaje jednak prawidłowe ustawienie maksymalnego natężenia przepływu płynu solarnego na rotametrze w stacji pompowej.
62
technika
63
Systemy instalacji sanitarnych
i grzewczych z tworzyw sztucznych
Najserdeczniejsze życzenia spokojnych i radosnych Świąt Bożego
Narodzenia oraz wszelkiej pomyślności w nadchodzącym Nowym Roku
wraz z podziękowaniami za dotychczasową współpracę.
Piotr Kalkowski
Wiceprezes Zarządu
Prandelli Polska Sp. z o.o.
System rur wielowarstwowych PEX/AL/PEX
łączonych metodą złączek prasowanych
oraz skręcanych
Prandelli Polska Sp. z o.o.
ul. Budowlanych 40
80-298 Gdańsk
Tel. (58) 762 84 55
Fax (58) 762 84 65
www.prandelli.pl
System zgrzewany z polipropylenu
PP-R3 Vestolen P9421
Systemy uzdatniania wody
Od 15 lat działamy w branży uzdatniania wody.
Dysponujemy kadrą, która potrafi rozwiązać każdy
indywidualny problem związany z wodą.
uzdatnianie wody do celów:
ogólnobytowych
spożywczych
grzewczych
technologicznych
kompleksowa obsługa:
doradctwo techniczne
analizy
dobór urządzeń i rozruch
serwis gwarancyjny i pogwarancyjny
Rozumiemy naturę wody
Świąt białych, pachnących choinką, skrzypiących śniegiem pod butami,
spędzonych w ciepłej, rodzinnej atmosferze, dających radość i odpoczynek,
a Nowy Rok żeby był jeszcze lepszy niż ten, który właśnie mija.
życzy
Prezes Zarządu Inwater Sp. z o.o.
Jerzy Hutek
wraz ze współpracownikami
Kompaktowe zmiękczacze wody
LOGA NICE 10/20
INWATER Sp. z o.o. • ul. Szarych Szeregów 29 • 60-462 Poznań • tel.: 061 842 97 69 • e-mail: [email protected] • www.inwater.com.pl
Uchwyć promienie słońca
Kolektory słoneczne Buderus
Słońce jest życiem, a energia słoneczna – energią przyszłości.
Każdego dnia świeci słońce, obdarowując nas ciepłem, światłem i energią.
Energią, którą dzięki urządzeniom solarnym marki Buderus można bardzo łatwo
wykorzystać. Buderus bazuje na ponad 25-letnich doświadczeniach
w technologii solarnej. Poszczególne elementy grzewczego systemu solarnego
marki Buderus to innowacyjna technologia i najnowocześniejsze tworzywa,
perfekcyjnie dopracowane w najdrobniejszym szczególe.
Buderus Technika Grzewcza Sp. z o.o. ul. Krucza 6, 62-080 Tarnowo Podgórne
tel: + 48 61 816 71 00, fax: +48 61 816 71 60
www.buderus.pl
Kurier
Ujarzmij potęgę
akacje
natury i wygraj w
w Tunezji!
Natura jest wspaniałym dostawcą energii i zatrzymuje ciepło słoneczne
w ziemi a także w powietrzu. Pompy ciepła Buderus Logatherm
są wspaniałym rozwiązaniem, by wprowadzić tę energię do Twoich
czterech ścian i to prawie bezpłatnie, bo aż do 80% energii funduje natura!
Pozyskiwanie ciepła dzięki pompom ciepła marki Buderus jest nie tylko
oszczędne i wydajne, ale także wyjątkowo proste, a wszystko to dzięki
30-letniemu doświadczeniu w technologii pomp ciepła.
Dział Odnawialne Źródła Energii – Piotr Jasiukiewicz
tel. 058 340 15 00
roku
, którzy w 2009
Wśród klientów
therm
ga
Lo
ciepła Buderus
kę
zakupią pompę
cz
ie
yc
w
osobową
rozlosujemy 2i! Szczegóły na
zj
ne
do Tu
.pl
www.buderus
Kurier, numer 28, grudzień 2009
Wesołych Świąt

numer 28, grudzień 2009

Transkrypt

Podobne dokumenty

SX 2.0 2C karta techniczna

DT Vitosol 100 F

formularz kontaktowy

Instalacje solarne, jako źródło darmowej energII słonecznej