Съвети при проектиране на соларна инсталация

◄ Обратно към статиите

Възобновяемите енергийни източници стават все по-предпочитан избор за постигане на отопление, охлаждане и топла вода на различни видове сгради. Слънце, вода, земя - това са ресурси, които имаме винаги на разположение и тяхното най-добро оползотворяване щади околната среда и гарантира ниски разходи за потребителите.

В тази статия ще Ви покажем как да изчислите необходимата площ на соларните полета, водния обем, как да изберете големината на разширителен съд за Вашия проект за затопляне на битова гореща вода, подпомагане на отоплителната инсталация, както и затопляне на басейни. Вижте основните насоки при проектирането, както и примерни схеми на приложение.

Енергия от слънцето

solar_heating-system-1.png
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).

Как да изберем най-ефективната ориентация и наклон на соларните панели

solar8.jpg

На графиката можете да видите капацитета на соларните колектори в зависимост от ориентацията и наклона, на който са монтирани. Като 100% от капацитета е посока Юг и наклон 45о. Ако имаме например колектори, монтирани вертикално са изток - от тях ще получим 60% от капацитета им, което означава, че за да осигурим необходимата слънчева енергия, ще бъде необходимо за завишим площта на колекторите. 

Имайте предвид, че в планинските райони слънчевите панели не трябва да бъдат покрити със сняг за дълъг период от време. Трябва да се монтират така, че снегът да се плъзва по тях надолу (наклон най-малко 45 °, без задържане на сняг отдолу на панела). Ако това е невъзможно, тогава вземете предпазни мерки, да има достъп до панелите, за да може снегът да се почиства.

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.

Затопляне на битова гореща вода със соларна система и втори източник.

heatpump-thermalia-ultrasol-enerval-multival.png
На схемата виждате принципна бивалентна система с геотермална термопомпа и соларна инсталация, които затоплят бойлер за битова гореща вода, като в същото време може да подпомага отоплителната система. Степента на подомагане зависи от географското местоположение, климатичните условия на обекта, ориентация и наклон на колекторите. 

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 30о - 45о, в планини 45о -60°

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


Допълнителна колекторна площ, към соларно поле за затопляне на БГВ

Ако колекторното поле е ориентирано в някоя от следните посоки и наклони, добре е да добавите колекторна площ, за да получите необходимата соларна енергия за затопляне на битовата гореща вода. В таблицата можете да изберете бързо процентната стойност на допълнителната колекторна площ, която ще Ви е необходима. 

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.

Соларна енергия за битова гореща вода и подпомагане на отоплението, в комбинация с газов котел.

solare-vorerw--rmung.png

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.)

ultrasol---ultragas--solardirekt---multival.png
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°

Допълнителна колекторна площ, към соларно поле за БГВ и подпомагане на отоплението
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%)

Соларна енергия за битова гореща вода и затопляне на плувен басейн

ultrasol---multival---swimming-pool.png

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

Допълнителна колекторна площ, която ще Ви бъде необходима да заложите към системата, ако тя има следните ориентация и наклон:




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
 



expansion-vessel-jpg.jpg

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.

solar-diagram-dhw.jpg
solar-diagram-heating.jpg

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.

ultrasol2_2019_vergleich-schweisstechnik-wlt-ultraschall-laser-1.jpg
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 
автор
Stanimira Dimitrova
 
Затвори

Повече информация


Cookies

Бисквитката е една малка част от текста изпратен на Вашия браузър от уеб сайта, който посещавате. Той помага на сайта да помни информация за посещението Ви, като предпочитан от Вас език и други настройки. Това може да направи следващото Ви посещение по-лесно и сайтът да е по-полезен за Вас.


Terms of use

Privacy policy

Бисквитките ни помагат да доставим нашите услуги. Използвайки нашите услуги, Вие се съгласявате с използването на бисквитките.