Съвети при проектиране на соларна инсталация

Соларната топлинна енергия е превръщането на слънчевата енергия в използваема топлинна енергия. Соларната енергия е терминът, използван за описване на енергията, генерирана от слънцето чрез ядрен синтез, някои от които достигат до Земята като електромагнитно излъчване (радиационна енергия).

Слънчевата константа описва интензивността на слънчевата радиация на границата на атмосферата и е около 1,367 kW/m². Радиацията, стигаща до земната повърхност, възлиза на около 1 kW/m² (в зависимост от географската ширина, надморската височина и времето). Полученото глобално излъчване е сумата от прякото излъчване (пряка слънчева светлина, когато небето е ясно) и дифузното излъчване (особено слънчевата светлина, разпръсната от облаци).

Ето още няколко варианта на наклон и ориентация, както и препоръка дали са подходящи за затопляне на битова гореща вода и/или подпомагане на отоплението.

В таблицата по-долу може да видите бързи сметки за изчисление за необходимата площ на колекторното поле и обем на бойлера, при следните ориентация и наклон:

• Ориентация: 30 °изток до юг; Юг до + 30 °запад
• Наклон :  в равнини 30^о - 45^о, в планини 45^о -60°

Посочените стойности са за необходимата колекторна площ и воден обем на бойлера,  изчислени на базата на броя хора, които ще ползват системата.
 

Ориентировъчни стойности за добивите на колекторите (плоски колектори)

Ориентировъчни стойности за годишен добив на енергия на m² полезна площ на колектора можете да видите от таблицата по-долу, в зависимост от това до каква степен желаете да покриете нуждите от топла вода. 

Основно правило: На човек се изисква 1 м² колекторна площ. Това покрива около половината от нуждата от топла вода.

Соларната енергия може да се използва и за подпомагане на отоплението, в зависимост от местоположението на сградата, ориентацията на колекторите и техния наклон. Ето няколко примерни схеми за свързване на система с газов котел и буферен съд.
След соларното поле, трябва да бъде осигурена топлообменна станция, като например TransTherm Solar, както и трипътен вентил, който извършва превключването между бойлер и буфер. Загряването на бойлера се настройва с приоритет, след като бойлерът е загрят, енергията се пренасовча към затопляне на буферния съд.


Стоящи котли с голям вграден воден обем, каквито са UltraGas^®, са изключително подходящи и за директно включване на соларната енергия в котела, без необходимост от външен буфер. В този случай загретият воден обем, намиращ се в котела се използа отново и това може да бъде или за отоплителната система или за битовата гореща вода. (Още много примерни схеми и приложения можете да получите от Hoval.)

Схема SolarDirect - Директно използване на соларната енергия в газовия котел UltraGas

Ориентировъчни стойности за площта на колектора и водния обем

Ако имате проект, който трябва да направите със соларна система за битова гореща вода и подпомагане на отоплението, можете да видите таблицата по-долу с ориентировъчни стойности за бързо оразмеряване. Таблицата е при условия на ориентация и наклон, както следва:

• Ориентация: 30 ° изток на юг; На юг до + 30 ° запад
• Наклон: Равнини 30° до 50°, планини 45°до 60°

Ако колекторното поле има някои от следните ориентации и наклон, посочени в таблицата по-долу, е добре да добавите колекторна площ в препоръчаното процентно отношение, за да осигурите оптимално покритие на нуждите. 

Ориентировъчни стойности за добивите на колектора (плоски колектори)

Годишен добив на m² полезна площ на колектора, в случаите за затопляне на БГВ и подпомагане на отоплението. 

Общо допълнение на колекторна площ при случаи на засенчване

Ако соларното Ви поле се засенчва, поради различни обстоятелства, то е добре да предвидите допълнителна колекторна площ, за да можете да компенсирате засенчването.
Прилага се за всички соларни решения. Засенчване на колектора (Дял макс. 25%)

Често в еднофамилни къщи се случва, бойлерът да бъде загрят от соларната система много бързо, особено в сезоните пролет и лято. След като загрее водата в бойлера, системата влиза в режим на стагнация, докато не започне потребление на битовата гореща вода. През това време соларната система не генерира нова енергия, тъй като няма къде да бъде съхранена. В тези случаи, а особено и при наличието на външен или вътрешен басейн, е много подходяща схемата, в която слънчевата енергия се прехвърля за затопляне на басейна. Веднага щом бойлерът е затоплен до желаната температура, системата напълно автоматично чрез трипътен вентил, прехвърля соларната енергия към басейна. Като задължително преди басейна се разполага топлообменник, чрез който се извършва оползотворявето на топлината.
На схемата по-долу виждате примерна схема за затопляне на басейн със слънчева енергия чрез трипътен вентил и отделен топлообменник. За допълнителни примерни схеми и приложения се свържете с Hoval.

Ориентировъчна стойност на колекторната площ, за соларна система за БГВ и басейн

От таблицата по-долу можете да направите бързи изчисления за необходимата площ на колекторното поле, в зависимост от площта на басейна, в зависимост от това дали е покрит или открит. Таблицата е валидна при следните ориентация, наклон и месеци на приложение:

• Ориентация : Югоизток - Юг - Югозапад
• Наклон        : 15°-40°; Дълбочина на басейна : 1-2 m;
• Период на използване: Април – Октомври

Топлообменници

Топлообменниците в соларната система трябва да имат максимална изходна мощност на колектора (700 W/ m²) със средна температурна разлика (ΔTm ) от приблизително 5-15 К. За площ до 30 m² на колектора се изполват предимно вътрешни топлообменници; над тази площ се препоръчва външен топлообменник. Обърнете внимание на риска от калциране.

Ориентировъчни стойности за проектиране на вътрешни топлообменници:
Гладкотръбен топлообменник                 : 0,15-0,25 m² за 1 m² колекторна площ
Оребрен топлообменник                          : 0,3-0,5 m² за 1 m² колекторна площ

Влияние на стойността ΔTm върху ефективността на системата:

Съвети при проектиране на топлооменници:
- Спазвайте работните условия, които съответстват на конструкцията според указанията на производителя (температури, скорости, дебити и др.)
- Осигурете обезвъздушаване на топлообменника.
- Предвидете филтър на входа на топлообменника, за да го предпазите от замърсяване.

Разширителни съдове

Разширителните съдве трябва да бъдат оразмерени по такъв начин, че да може да се побере цялото съдържание на колекторите и системата (в случай на изпаряване). За ефективния обем на разширяване в литри трябва да се вземе предвид следното:

1. Обем на полето на колектора, при дебит до 100% обем на системата, включително топлообменник до 10%
2. Използваем обем на разширителния съд под налягане в зависимост от височината на системата.

Пример: Слънчева система с 10 вертикални колектора Hoval UltraSol 2 , височина 15 m; напор на помпата 5м

10 колектора от   - 1,50 л.  -  при 100% - 15,00 л.
Дебит                  - 12,5 л.   -  при 100% - 12,50 л.
Връщане            - 12,5 л.    - при 10%     - 1,25 л.
Топлообменник - 37,0 л.     - при 10%    - 3,70 л.
Обем на разширение                            - 32,45 л.

Мин. предварително налягане:

Височина на системата + 0,3 бара = 1,8 бара (18 м)

В таблицата изберете следващото по-високо предварително налягане: 2 бара

Ако разширителният резервоар е свързан от страната на налягането на помпата, стойността на налягането на помпата трябва да бъде включена в изчислението, за да се предотврати кавитация.

Височина на системата + налягане на помпата + 0,3 бара

Избрани: разширителен съд за налягане тип Reflex NG 80/6
Междинен резервоар (ако tR> 70 ° C!)
Съдържание колектори = 15,2 литра
Избран: тип междинен резервоар V20 

Хидравлично интегриране на разширителния съд

Тъй като разширителният съд с предпазния клапан и обратна клапа трябва да бъде разположен така, че да не може да бъде изключен към колектора, това води до задържане на налягане, т.е. интегриране на разширителния съд от страната на налягане на циркулационната помпа. Трябва да се вземе предвид напора на циркулационната помпа.


* Важи само при включване от страна на подаването, и не се отнася при свързване от страна на връщането.

Тръбни трасета за соларни системи

За тръбните трасета се използват най-често медни тръби. Линиите трябва да са къси, особено подаващата линия на колектора (линия от полето на колектора до потребителя). Линиите трябва да бъдат професионално изолирани и положени. Топлоизолацията трябва да бъде устойчива на температура до поне 130°C, както и UV устойчивост и външни влияния. Да се пази от птици. Директният контакт между нагревателни повърхности и запалими материали е забранен, трябва да се спазват разпоредбите за безопасност.

Топлоносител

Като правило топлоносителят съдържа антифриз на основата на полипропилен се използва като защита от замръзване в слънчевата система. Концентрацията трябва да се определя в зависимост от климатичната зона и инсталацията.

Пример: Равнинна местност приблизително -20°C (tA) и 1000 m над морското равнище. Съдържание на антифриз 40%. Сместа вода/антифриз трябва да се приготви преди пълнене. Поради лесното боравене се препоръчват готови смеси.

Периодичният контрол на сместа против замръзване е от решаващо значение за експлоатационната безопасност на системата. Интервал на поддръжка на всеки 2 до 3 години, отворени системи на всеки 1 до 2 години.

 Циркулационни помпи

В соларната система циркулационните помпи трябва да бъдат оразмерени за концентрацията на антифриз при работна температура около 40 ° C (по-висок вискозитет от водата). Ориентировъчна стойност за дебита приблизително в литри спрямо площта на колектора 30–40 l/m², а в система с нисък дебит около 15 - 20 l / m2. 

Осигуруване нуждите на битова гореща вода

Добре е предварително да имате информация за точните стойности на нуждите от гореща вода, това е от съществено значение за правилното оразмеряване на системата. 

За бързо изчисление на колекторната площ за осигуряване на нуждите от топла вода, можете да ползвате тази диаграма.

Диаграма за бързо изчисление на колекторна площ за подпомагане на отоплението.

Хидравлика на колекторни полета 

Равномерният дебит абросбиращата серпентина е от съществено значение за степента на използване на колекторното поле.
Съществуват две схеми на свързване Тихелман (ляво), и не-Тихелман (дясно), като и в двата случай максимум 8 колектора могат да бъдат подредени в едно поле.
При свързване по схема Тихелман тръбите се насочват от соларната система към бойлера за топла вода и обратно в затворен кръг, така че сумата от дължините на подаващите и връщащите линии е приблизително еднаква за всеки колектор. Колекторите с къса подаваща линия имат дълга връщаща линия и обратно. За да се минимизират топлинните загуби трябва да бъде предвидена схемата на Тихелман.

Точното изчисление на загубите на налягане като основа за хидравличното балансиране е важно. Хидравликата трябва да бъде разгледана и координирана с всички компоненти на системата в цялостната концепция.

Запознайте се с патентовата технология WLT^®, която осигурява много по-голям топлообмен и ефективност на солара. Прочетете повече тук

Повече техническа информация - изтеглете каталог от тук 

DWG шаблони на соларни колектори и елементи - изтеглете от тук  (изисква регистрация)

Соларен онлайн калкулатор за бързо изчисление, което може да приложите към проекта вижте тук 

Ако имате проект, за който искате специфицна схема или консултация, обадете се на Hoval 0700 20 755