Solar pl

Termiczne instalacje solarne- Kurs dla instalatorów -

Europejski Instytut Miedzi,Solarpraxis AG, Berlin

2010

1. Wprowadzenie i motywacja2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych3. Podstawowe informacje, terminy i definicje4. Podzespoły 5. Systemy6. Projektowanie7. Montaż i instalacja8. Rozruch9. Ogólne zasady konserwacji10. Uwagi końcowe

Wprowadzenie

Plan kursu:

Wprowadzenie i motywacja 1-1

1. Wprowadzenie i motywacja2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych3. Podstawowe informacje, terminy i definicje4. Podzespoły5. Systemy6. Projektowanie7. Montaż i instalacja8. Rozruch9. Ogólne zasady konserwacji10. Uwagi końcowe

- Gospodarka oparta na paliwach kopalnych a globalne ocieplenie- Potencjał odnawialnych źródeł energii- Potrzeba energii słonecznej- Zagadnienia rynkowe- Korzyści i szanse dla instalatorów- Bariery do pokonania- Potrzebne kwalifikacje

1. Wprowadzenie i motywacja 1-2

1. Wprowadzenie i motywacja

© Tom Bayer - Fotolia.com© trancedrumer - Fotolia.com

Gospodarka oparta na paliwach kopalnych


Globalne ocieplenie


© Martina Topf - Fotolia.com

© puck - Fotolia.com

Potencjał odnawialnych źródeł energii

Energia słoneczna

Źródła geotermalne Biomasa

Roczne globalnezapotrzebowanie na energię

Energia z elektrowni wodnychi pływowych

Energia wiatrowa

Energia słoneczna


Źródło: ZensolarŹródło: Solarhart

Zapotrzebowanie na energię słoneczną


Zagadnienia rynkowe


Podział europejskiego rynku energii termicznej pochodzenia słonecznego

DE

ESIT

FR

AT

GR

PL

BEPT

CHUK

CYPozostałe

Rynek energii termicznej pochodzenia słonecznego w krajach

UE i Szwajcarii(kolektory z osłonami szklanymi)

kWth m2

© 2010 ESTIF © 2010 ESTIF

DE 44 %

ES 9 %

IT 9 %

FR 8 %

AT 7 %

GR 6 %

PL 2 %

BE 2 %

PT 2 %

CH 2 %

UK 2 %

CY 2 %

Pozostałe 5 %

Korzyści i szanse dla instalatorów


Rozwój rynku zależy od tego, jak szybko uda się:

● Obniżyć koszty i zwiększyć stopę zwrotu● Przekonać media i opinię publiczną do technologii

słonecznej i jej wydajności ● Zwiększyć zaufanie do technologii● Wyeliminować agresywne praktyki sprzedaży stosowane

przez firmy● Opracować efektywny program szkoleń● Napiętnować niską jakość pracy

Kwalifikacje mają zasadnicze znaczenie dla zrównoważonego rozwoju rynku energii.

Bariery do pokonania


2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych2-1


- Typologia nastawienia klienta do energii słonecznej / analiza popytu- Doradztwo klienta = objaśnienie korzyści- Zaspokojenie potrzeb klienta- Wyjątkowe potrzeby klienta / jak reagować na obiekcje.- Podpisanie umowy

2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych


Jak spełniać życzenia klienta

Aby sprostać oczekiwaniom klienta, należy najpierw zrozumieć jego system wartości oraz oczekiwania co do energii słonecznej.

Instalator powinien być jednocześnie detektywem i sprzedawcą. Musi odkryć co ma pierwszorzędne znaczenie dla klienta:

• oszczędność• poszanowanie dla środowiska• niezależne źródło energii• innowacje technologiczne• pomoc ze strony rządu• itd.

Należy to ustalić.


Nastawienie klienta do energii słonecznej.

Różni klienci wymagają odmiennych technik sprzedaży i innych rodzajów instalacji: • Ekonomista: zwraca uwagę na koszty i opłacalność.• Oszczędny: stara się ograniczyć wydatki lub uzyskać pomoc ze strony rządu.• Maniak nowinek technicznych: uwielbia skomplikowane urządzenia i możliwość samodzielnego sterowania nimi przez Internet.

• Ekomaniak: koniecznie poinformuj go o redukcji rocznej emisji CO2.

• Bogacz: bez trudu sprzedasz mu najdroższe urządzenia.• Snob: kupi instalację tylko dlatego, że sąsiad już taką ma.• ? Wskazówka: Ponieważ niektórzy klienci nie znają swoich prawdziwych potrzeb, musisz znaleźć sposób na zaprojektowanie systemu zgodnego z oczekiwaniami!


Przedstawianie zalet

Każdy klient wymaga innej strategii przedstawiania danych technicznych możliwości systemu:

Przykłady: Cecha Klient Zaleta

Aluminiowy szkielet Maniak nowinek stosowanytechnicznych w samolotach i

statkach...

Ekomaniak ogranicza emisję CO2, wolno się starzeje;

w 100% nadaje się do recyklingu

Snob nie wspominaćWskazówka: Nie istnieje uniwersalna strategia sprzedaży, ponieważ każdy klient jest inny. Musisz naświetlić te zalety produktu, które zajmują wysokie miejsce w systemie wartości klienta.


Jak radzić sobie z obiekcjami klienta

Klient, który zgłasza obiekcje jest wart uwagi, ponieważ oznaczają one zainteresowanie. Musisz szybko odkryć powód i dać zręczną odpowiedź. • „Czy nie sądzi pan, że... jest dość drogi?”• „Nigdy nie kupiłbym...”• „Czy to nie strata...” Istnieją przynajmniej dwa sposoby radzenia sobie z obiekcjami klienta:- znaleźć powód i udzielić wyczerpującej odpowiedzi- brać je dosłownie i podawać kontrargumenty


Nietypowe wymagania klienta.

Niektórzy klienci mogą mieć nietypowe wymagania i życzenia co do: • miejsca instalacji kolektora• sposobu montażu (np. równolegle do powierzchni dachu)• widoczności rur itp.• estetyki• symetrii• ?

Należy to ustalić.


Estetyka a wydajność


Podpisanie umowy


3-1


3. Podstawowe informacje, terminy i definicje

- Geometria układu Słońce-Ziemia- Promieniowanie słoneczne - Moc a energia słoneczna- Zastosowania systemów solarnych- Zasady ogrzewania solarnego- Terminy i definicje


3. Podstawowe informacje, terminy i definicje 3-2

Słońce jako źródło energii


Temperatura 5777 K

Stała słoneczna(maksymalne napromieniowanie poza atmosferą)

1367 W/m2

Roczne promieniowanie na świecie


Geometria układu Słońce–Ziemia


21 grudnia

21 września 21 czerwca

21 marca

Ruch Słońca po sferze niebieskiej


W

S

N

E

04:00

08:3306:20

21 grudnia

21 września

21 czerwcaZenit

21 marca

Wyznaczanie kątów nachylenia


Azymut kolektoraWysokośćKąt w ZenicieAzymut SłońcaKąt nachylenia kolektora

Północ 180°

Wschód –90°Południe 0°

Zachód 90°

Kolektor

Promieniowanie słoneczne w atmosferze ziemskiej


Bezpośredniepromieniowanie

Promieniowanie rozproszone

Rozpraszanie przez cząsteczki powietrzaRozpraszanie przez aerozole

Promieniowanieodbite

Promieniowanie całkowite

• Zakres i intensywność tych składowych promieniowania zależy od pory roku i miejscowych warunków atmosferycznych.

• Przy bezchmurnym niebie oraz niewielkiej ilości wilgoci, zanieczyszczeń i pyłu bezpośrednie promieniowanie wynosi niemal 100%, np. w niektórych rejonach pustynnych.

• Promieniowanie całkowite może być mierzone zarówno jako moc (np. kW/m²), jak i energia (np. kWh/m²).

• Pomiar w formie energii wymaga określenia jednostki czasu (dzień, miesiąc, rok).


Roczne promieniowanie słoneczne na m² odpowiada energii otrzymywanej ze 100 do 230 litrów oleju

opałowego


Promieniowanie słoneczne przy powierzchni Ziemi

3-113. Podstawowe informacje, terminy i definicje

Długość fali (w mikronach)

W/m

2 (

10

-6)

Powierzchnia pozioma

Poza atmosferą ziemską5777 KInIdhIT

Obliczanie promieniowania słonecznego

3-12

© w

ww

.sola

rpra

xis

.com


Moc i energia słoneczna

Moc:• Mierzona w watach lub kilowatach (kW) na jednostkę powierzchni (np. m2) moc nasłonecznienia określa ilość energii słonecznej, docierającej do danego miejsca na ziemi.• Moc przy powierzchni Ziemi może wynosić 1000 W/m². Energia:• Moc w jednostce czasu, zwykle wyrażana w kilowatogodzinach na metr kw. (1 kWh/m²).• 1 kWh równa jest pracy wykonanej w czasie 1 godziny przy mocy 1 kW.• Energia słoneczna przy powierzchni Ziemi może wynosić od 1000 do 2200 kWh/m²a.


Wpływ pogody na promieniowanie słoneczne

Z uwagi na pochłanianie i rozpraszanie energii w atmosferze, wartość nasłonecznienia spada przy silnym zachmurzeniu. Ponadto zależy ona od deklinacji Słońca oraz pory dnia.


Przewaga promieniowania rozproszonego Przewaga promieniowania bezpośredniego

Napromieniowanie W/m2

Zachmurzone niebo Bezchmurne niebo

Sposoby montażu


wpuszczany płaski dach na elewacji

na dachu: pionowo poziomo

Promieniowanie słoneczne na nachylonych powierzchniach


Nasłonecznienie na pochylonym dachu

PołudnieAzymut

WschódZachód

Nach

yle

nie

dach

u

Informacje o natężeniu przepływu

Dopóki płyn w instalacji krąży z minimalnym natężeniem przepływu, system powinien działać prawidłowo. • Minimalne zalecane natężenie przepływu wynosi 0,25 l/min na m² powierzchni kolektora. Tę wartość określa się mianem wolnego przepływu. • Przynajmniej dwukrotnie większe natężenie określa się mianem szybkiego przepływu. • Wartości pośrednie można traktować jako przepływ optymalny (łatwy do uzyskania w pompach z regulacją prędkości).


Rodzaje połączeń


Połączenie szeregowe

Połączenie równoległe

Połączenie mieszane szeregowo-równoległe

Udział energii słonecznej


QC

Zapasowe źr. energii

QCOL = Poziom promieniowania przy kolektorzeQSOL = Energia słoneczna przekazana

do zbiornika akumulacyjnegoQA = Energia ze źr. zapasowegoQC = Zużycie (ciepła woda

użytkowa i recyrkulacja)

QSOL

QA

Qcol

QSOL

________ QSOL + QA

Udział energii słonecznej = * 100%

Zasada działania kolektora


Zasada działania kolektora

Podstawowa zasada działania jest bardzo prosta. Zwyczajną chłodnicę wystarczy pomalować na czarno i ustawić w słońcu. Wydajne kolektory są nieco bardziej skomplikowane: • selektywna przepuszczalność osłony pozwala uzyskać efekt szklarniowy• selektywna powłoka absorbera pochłania większość fal i odbija niewielką ich część• wysoko przepuszczalne szkło o niskiej zawartości tlenków żelaza• powłoka antyrefleksyjna


Na czym polega selektywna przepuszczalność (efekt szklarniowy)


Przezroczystaosłona

Fale krótkie

Fale długie

Selektywne pochłanianie i emisja


Przezroczystaosłona

Zwiększonepochłanianie

Zmniejszona emisja

Stagnacja a kwestie bezpieczeństwa

• Stagnacja i powstawanie pary w kolektorze są zjawiskiem normalnym. Każdy system należy zaprojektować w taki sposób, aby działał bezpiecznie.


1. Brak zapotrzebowania na ciepło – system przechodzi w stan stagnacji.

2. Powstają pierwsze pęcherzyki.

3. Powstawanie pary.

4. Para wypiera ciecz.

Zastosowania termicznych instalacji solarnych

• Ciepła woda użytkowa• Podgrzewanie basenów• Ogrzewanie pomieszczeń• Inne zastosowania, np. ciepło technologiczne


Ciepła woda użytkowa


Podgrzewanie basenów


Filtr

Podgrzewanie basenów


CWU i podgrzewanie basenów


Filtr

Ogrzewanie pomieszczeń


Ogrzewanie pomieszczeń za pomocą dwóch zbiorników


zimnawoda

CWU

czujnik

M

koci

oł

czu

jnik

czu

jnik

Zapotrzebowanie i zaopatrzenie w energię słoneczną oraz możliwość wykorzystania jej do

klimatyzacji


S L M K M C L S W P L G S L M K M C L S W P L G

Obwód CWU Obwód CWU z zapasowym źr. energii

Pobór ciepłej wody użytkowej

Zapotrzebowanie na ciepło

Udział energii słonecznej

Promieniowanie słoneczne w obrębie kolektora

Nadmiar do wykorzystania w klimatyzacji

Ciepło technologiczne

© w

ww

.sola

rmill

en

niu

m.d

e

• Zwierciadła skupiają wyłącznie promieniowanie bezpośrednie. Aby uzyskać temperaturę wystarczającą do produkcji pary, w elektrowniach słonecznych stosuje się zwierciadła skupiające bezpośrednie promieniowanie słoneczne na odbiorniku.

• Para napędza turbiny produkujące prąd.


4-1


4. Podzespoły

Podzespoły

• Kolektor płaski• Kolektor próżniowo-rurowy• Basenowy kolektor słoneczny• Zespół pompowy• Zbiorniki akumulacyjne• Wymienniki ciepła• Sterowanie, czujniki i zabezpieczenia

temperaturowe• Naczynia wzbiorcze i zabezpieczające• Zawory

4. Podzespoły 4-2

Podzespoły systemu z wymuszoną cyrkulacją

4. Podzespoły 4-3

Przepływomierz

Zawór odcinający (liniowy)

Zawór bezpieczeństwa

Naczynie wzbiorcze

Zbiornik

Zawór zwrotny

Zawór odpowietrzający

Manometr

Kolektor

Termometr

Pompa

Wymagane

Zalecane

Kolektor płaski

4. Podzespoły 4-4

Źródło: Conergy AG

Standardowy kolektor płaski

4. Podzespoły 4-5

Określanie pola powierzchni kolektora płaskiego

1. Powierzchnia absorbera (powierzchnia czynna)2. Apertura3. Powierzchnia całkowita (brutto)• Pole powierzchni absorbera i apertury jest często jednakowe.

4. Podzespoły 4-6

Powierzchnia całkowita

Powierzchnia absorbera

Powierzchnia apertury

Kolektory próżniowo-rurowe

4. Podzespoły 4-7

Szklane dno

Absorberselektywny

Pochłaniacz

Szczelna obudowa ze stali nierdzewnej

Rura z wysoko przezroczystego szkła

Element rozstawczy

Wlot / wylotnośnikaciepła


4. Podzespoły 4-8


• Kolektory próżniowo-rurowe wykorzystywane są zazwyczaj do ogrzewania pomieszczeń lub w procesach technologicznych wymagających temperatur w zakresie 80–100°C.

• Tak wysokie temperatury są niezbędne w procesach przemysłowych wykorzystujących bardzo gorącą wodę lub parę wodną, jak np.: pranie, suszenie, chłodzenie słoneczne.

• Można je również stosować do podgrzewania wody użytkowej lub wody w basenie, lecz jest to rozwiązanie mało oszczędne. Jak widać na wykresie sprawności, w ciepłym klimacie nie sprawdzają się dużo lepiej od kolektorów płaskich, które są 1,5 do 2 razy tańsze.

4. Podzespoły 4-9

Przekrój przez kolektor płaski

4. Podzespoły 4-10

1. Obudowa2. Uszczelka3. Przezroczysta osłona4. Izolacja termiczna5. Absorber6. Rurka

Basenowy kolektor słoneczny bez przezroczystej osłony

4. Podzespoły 4-11

Wydajność kolektora słonecznego

4. Podzespoły 4-12

100 W/m2 300 W/m2 600 W/m2 1000 W/m2

Wydajn

ość

Różnica temperatur Tabsorbera – Tpowietrza [K]

Zespół pompowy: pompa, zawory, przyrządy pomiarowe itp.

4. Podzespoły 4-13

Miejsce instalacji naczynia wzbiorczego

4. Podzespoły 4-14

Obwód powrotny (woda zimna)

1. Zawór odcinający2. Zawór napełniania3. Pompa4. Zawór zwrotny5. Termometr6. Manometr7. Zawór bezpieczeństwa8. Przepływomierz9. Naczynie wzbiorcze

Obwód ciepłej wody

10. Zawór odcinający11. Termometr

Do zbiornika akumulacyjnegolub wymiennika

Ze zbiornikaakumulacyjnego lub wymiennika

Z kolektora Do kolektora

Naczynia wzbiorcze

4. Podzespoły 4-15

Działanie naczynia wzbiorczego

4. Podzespoły 4-16

Nośnik ciepła Nośnik ciepłaNośnik ciepła

Napełnianie Instalacja napełniona,brak ogrzewania

Maksymalne ciśnieniei temperaturanośnika ciepła

Naczynia zabezpieczające

4. Podzespoły 4-17

Zbiorniki akumulacyjne – napełnianie

4. Podzespoły 4-18

Rodzaje zbiorników akumulacyjnych

1. Zbiorniki akumulacyjne CWU

Emaliowane zbiorniki akumulacyjne CWU z różnymi wymiennikami ciepła:Brak (zewn.) pojedyncza podwójna płaszcz grzejny

wężownica wężownica

4. Podzespoły 4-19

Wbudowana wężownicaProsty zbiornik Płaszcz grzejny

Dodatkowa wężownica

Rodzaje zbiorników akumulacyjnych

2. Zbiorniki akumulacyjne do centralnego ogrzewania: buforowe.

– „Zbiornik w zbiorniku”

Typowy zbiornik buforowy do instalacji solarnych, przeznaczony do łączenia z zewnętrznym wymiennikiem ciepła.

4. Podzespoły 4-20

Rodzaje zbiorników akumulacyjnych:2a. Kombinowane zbiorniki buforowe.

– „Zbiornik w zbiorniku”

Zbiornik w zbiorniku: Ogrzewanie przepływowe.z wymiennikiem spiralnym.

4. Podzespoły 4-21

Wewnętrzne spiralne wymienniki ciepła

Poziome Pionowe

4. Podzespoły 4-22

Zewnętrzne wymienniki ciepła

Płaszczowo-rurowy Płytowy

4. Podzespoły 4-23

Obwód pierwotny i wtórny połączony zewnętrznym wymiennikiem ciepła

4. Podzespoły 4-24

Obwód pierwotny Wtórnyobwód

Obwód użytkowy

Zawory

4. Podzespoły 4-25

Źródło 1-3: www.paw.eu

Źródło 4-6: www.taconova.com


4. Podzespoły 4-26

Automatycznyzawór odpowietrzający

Ręcznyzawór odpowietrzający

Przewód zbiorczy(komora odpowietrzająca)

Przepływomierz

Regulator przepływu Przepływomierz

4. Podzespoły 4-27

Sterowanie – wymuszona cyrkulacja

4. Podzespoły 4-28

Zbiornik akumulacyjny

Układ sterowania

Kolektory

Zasada działania układu sterowania

4-294. Podzespoły

Pora dnia

Różnicaprzy włączaniu

Tem

pera

tura

Pompa włączona

Różnicaprzy wyłączaniu

Pompa wyłączona

Temperatura przy wylocie kolektora

Temperatura na dnie zbiornika akumulacyjnego

Czujniki

4-304. Podzespoły

Czujnik temperatury

Tuleja zanurzeniowa

Montaż powierzchniowy

Zabezpieczenia temperaturowe

W niektórych krajach,np. w Wielkiej Brytanii,wymagane jest dodatkoweurządzenie zabezpieczające,które odcina zasilanie pompyw (mało prawdopodobnym)przypadku przegrzaniazbiornika akumulacyjnego.

4. Podzespoły 4-31

Płyn solarny

4. Podzespoły 4-32

Źródło: www.tyfo.de

5. Systemy 5-1


5. Zasady działania systemów

• Klasyfikacja• Systemy bezpośrednie i pośrednie• Systemy bierne i czynne• Zasady działania systemów• Typowe układy

5. Systemy 5-2

Klasyfikacja systemów

Systemy bierne:Systemy te nie wymagają stosowania pomp elektrycznych, elementów mechanicznych ani układu sterowania, ponieważ woda lub inny nośnik ciepła krążą dzięki konwekcji.

Systemy czynne:

Systemy, w których krążenie wody lub nośnika ciepła zależy od działania pomp elektrycznych, zaworów i układu sterowania.

Systemy otwarte (z obiegiem bezpośrednim):

Stosowane do podgrzewania i dostarczania wody użytkowej. Systemy zamknięte (z obiegiem pośrednim):

Podgrzewają i wprawiają w ruch płyn roboczy, woda użytkowa podgrzewana jest w zbiorniku za pośrednictwem wymiennika ciepła.

5. Systemy 5-3

Systemy bezpośrednie i pośrednie

5-45. Systemy

Obieg pośredni (zamknięty)

Obieg bezpośredni (otwarty)

Systemy czynne: wymuszona cyrkulacja

5. Systemy 5-5

CWU

Zimna woda


Kolektor/ kolektory

Układ sterowania


T

T

Systemy bierne – termosyfon

5. Systemy 5-6

CWU


Zimna woda


Kolektor(y)

Elementy systemu z termosyfonem

5. Systemy 5-7



CWU

Zimna woda

Kolektor

Naczynie wzbiorcze

Zawór napełniania


Działanie termosyfonu

5. Systemy 5-8



CWUZimna woda

Naczynie wzbiorcze Zawór napełniania

Kolektor

Temperatura

Niska

Gęstość

Wysoka Mała

Duża


Termosyfonowe podgrzewacze wody

5. Systemy 5-9

Systemy czynne: systemy typu drain-back cz. 1

5-105. Systemy

Systemy czynne: systemy typu drain-back cz. 2

5-115. Systemy

Układ nr 1: Pośredni z termosyfonem i zbiornikiem z płaszczowym wymiennikiem ciepła

5-125. Systemy

Układ nr 2: Pośredni z wymuszoną cyrkulacją wewnętrznym wymiennikiem ciepła

5-135. Systemy

Układ nr 3: Pośredni z wymuszoną cyrkulacją i zewnętrznym wymiennikiem ciepła

5-145. Systemy

Zapasowe źródło energii – przepływowy podgrzewacz gazowy podłączany szeregowo

5. Systemy 5-15

Zapasowy zbiornik połączony szeregowo

5. Systemy 5-16

Zapasowe podgrzewanie elektryczne

5. Systemy 5-17

6. Projektowanie 6-1


- Wizyta na miejscu realizacji projektu- Planowanie i wymiarowanie podzespołów- Sposoby radzenia sobie ze stagnacją - Projektowanie montażu i instalacji- Ocena ryzyka i znaki ostrzegawcze

6. Projektowanie


Zawsze sprawdź:• oczekiwania klienta co do zastosowania i układu• istniejące instalacje (CWU, CO, basen) oraz profil poboru• miejsce na kolektor, jego ustawienie i ewentualne zacienienie• miejsce na zbiornik akumulacyjny CWU (zbiornik solarny oraz zbiornik zapasowy), grupę pompową i naczynie wzbiorcze• zasadę działania wtórnej nagrzewnicy CWU• jak poprowadzić rury, jaki jest dojazd i dostęp na dach• czy będzie trzeba skorzystać z porad inżyniera budownictwa W niektórych przypadkach sprawdź również:• ciśnienie zimnej wody i możliwość jego regulacji (może zaistnieć konieczność odwołania się do zakładu wodno-kanalizacyjnego)• korozyjność wody• zagrożenie bakteriami Legionella i czy niezbędne będą odpowiednie zabezpieczenia

Co należy ustalić w trakcie wizyty na miejscu realizacji projektu


Szkic z wizyty na miejscu realizacji


Cień

6-56. Projektowanie

Cień a miejsce instalacji czujników

Instalacja czujnika na prawym kolektorze skutkować będzie opóźnionym startem systemu.


Wykres wysokości słońca z zaznaczeniem obrysu przeszkód


S SW W NWSEENE

21 czerwca

21 grudnia

21 lutego

21 kwietnia

21 marca/września

Wyso

kość

(

°)

Azymut (°)

Zalecany odstęp między kolektorami


Kąt nachylenia β

Wysokość Słońca γs

• Kamera cyfrowa• Formularz pomiarowy (często

dostarczany przez producenta)• Kompas• Pochyłomierz• Taśma miernicza• Latarka• Linijka W niektórych przypadkach:• Zestaw do próbkowania wody• Stoper i wiadro• Manometr

Narzędzia pomiarowe


Dostosowanie systemu do ilości wolnego miejsca


Planowanie i wymiarowanie podzespołów • Wybór kolektora• Wymiarowanie kolektora• Wymiarowanie zbiornika akumulacyjnego• Wymiarowanie wymiennika ciepła, pompy

oraz rur• Próba wytrzymałości dachu


Wybór kolektora w zależności od obszaru zastosowań


1000 W/m 21000 W/m 2

400 W/m 2

400 W/m

2

Wydajn

ość

Różnica między temperaturą kolektora i otoczenia [K, °C]

Kolektor płaski

Kolektor próżniowy

Kolektor basenowy 0 – 20 K podgrzewanie basenu

20 – 100 K ogrzewanie wody i pomieszczeń

> 100 K ciepło technologiczne

Powszechny sposób wymiarowania systemu: CWU


Pobór CWU

Promieniowanie słoneczne (w obrębie kolektora)

Energia dostarczana przez system

S L M K M C L S W P L G

Powszechny sposób wymiarowania systemu: ogrzewanie pomieszczeń


Energia uzyskana z kolektora

Promieniowanie słoneczne w obrębie kolektora

Zapotrzebowanie na CWU

Zapotrzebowanie na ciepło

S L M K M C L S W P L G

Pobór ciepłej wody użytkowej


Szkoła

Szpital – latopozostała część roku

Dom spokojnej starości – latopozostała część roku

Akademik – latopozostała część roku

Centrum rekreacyjne - latopozostała część roku

Apartamentowiec – latopozostała część roku

Dom jednorodzinny – latopozostała część roku

Pobór ciepłej wody (60°C) na osobodzień [l/od]

W okresie wakacyjnym bliski 0

W okresie wakacyjnym bliski 0

Duże wahania sezonowe

Średnia ZakresMałe obciążenie w okresie letnim

Wymiarowanie kolektora: ściąga

Pow. kolektoraudział energii sł. Pow. kolektora

(apertura) na osobęniskie (<40%) <0,6 m²średnie (40-60%) 0,6–1 m²wysokie (60-80%) 1–1,5 m² Wskazówka: Kolektor o powierzchni 1 m² na osobę powinien zapewniać 100% energii latem. Powinieneś doradzić przynajmniej tę wielkość, aby system zapewniał znaczny udział energii solarnej w pokryciu zapotrzebowania i spodobał się klientowi.


Obliczenia projektowe: podejście ekonomiczne

Takie podejście zakłada wybór systemu zdolnego całkowicie pokryć zapotrzebowanie na energię w pogodny letni dzień, czyli w okresie maksymalnego nasłonecznienia. Z uwagi na całkowite wykorzystanie dostępnej energii słonecznej inwestycja szybko się zwraca.


S L M K M C L S W P L G S L M K M C L S W P L G

Zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkowąEnergia uzyskana z kolektoraZapotrzebowanie na ciepło

Zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkowąEnergia uzyskana z kolektoraZapotrzebowanie na ciepło

Wymiarowanie typowe: nadmiar energii w lecie

Wymiarowanie ekonomiczne: 100% wykorzystanej energii

Roczne wahania udziału energii słonecznej

System CWU w Warszawa: 5 m², zbiornik o poj. 300 l, dzienne zapotrzebowanie na CWU (50°C) 160 l przybliżona wydajność: udział energii słonecznej - 53%,

wydajność systemu - 29% obwód kolektorowy - 331 kWh/m²


Wymiarowanie zbiornika akumulacyjnego

Pojemność zbiornika z podwójną wężownicą (z uwzględnieniem pojemności rezerwowej): 1,25–2x dzienny pobór CWU Co najmniej 50 l/m² powierzchni kolektora. Przy takiej pojemności zbiornik nie będzie się nadmiernie przegrzewał.

Wskazówka: Przy większym nasłonecznieniu (również zimą) i stabilnym profilu poboru można doradzić zbiornik o mniejszej pojemności.


Wymiarowanie za pomocą oprogramowania


Spadek ciśnienia w kolektorach


A B C D E

Natężenie przepływu [l/h]

Spadek

ciśn

ienia

[m

bar]

Spadek ciśnienia w rurach


Natężenie przepływu [l/h]Spadek ciśnienia w rurze miedzianej: 50% wody, 50% glikolu; 50°C

Sp

ad

ek c

iśnie

nia

[m

bar/

m]

Prędkość [m/s] 0,2

Spadek ciśnienia w spiralnych wymiennikach ciepła


Spadek

ciśn

ienia

[m

bar]

Natężenie przepływu [l/h]

750 l/2,4 m2

500 l/1,9 m2

350 + 400 l/1,6 m2

300 l/1,4 m2

200 l/0,9 m2

Wymiarowanie pomp

Aby uzyskać dokładniejsze obliczenia, w instalacjach na płyn solarny uwzględnij 10-procentowy spadek ciśnienia i natężenia przepływu przy pompie.


v [m3/h]

Ciśnienie w instalacji

metr

ów

słu

pa w

ody

Wymiarowanie naczynia wzbiorczego


Ve

Vvap

Vr

Vu = pojemność skuteczna naczynia wzbiorczego Vu = (Ve +·Vvap + Vr) * Cp

wiedząc, że:Ve = pojemność ekspansywna = Vt * Ce

Vvap = objętość paryVr = pojemność rezerwowaCe = współczynnik ekspansjiVt = łączna objętość płynu Cp = = współczynnik ciśnienia PM = maksymalne ciśnieniePm = minimalne ciśnienie PM = Pvs * 0,9 (Pvs = nastawa zaworu bezpieczeństwa)

PM + 1______PM - Pm

Kolektory: skuteczność opróżniania wysoka / niska


Przyłącza kolektorów:niska/wysoka skuteczność opróżniania


Instalowanie kolektora: wpływ ułożenia rur na tworzenie się pary


• Zaplanuj tak duże pole powierzchni kolektorów, jak to konieczne.

• Zastosuj kolektory o wysokiej skuteczności opróżniania.• Solarną instalację CO zaplanuj w taki sposób, aby nadmiary

ciepła powstające latem wykorzystać w innym miejscu (basen, ziemny kolektor pompy ciepła).

• Używaj wyłącznie podzespołów i materiałów dopuszczonych przez producenta do stosowania w instalacjach solarnych.

• Do łączenia rur miedzianych używaj złączek zaciskowych lub stosuj lutowanie twarde.

• Stosuj naczynia zabezpieczające.

Jak uniknąć przegrzania podzespołów


Plan montażu i instalacji


Przygotowanie oceny ryzyka

Przed przystąpieniem do pracy instalator musi przygotować ocenę ryzyka. Procedura obejmuje pięć kroków: • Identyfikacja potencjalnych zagrożeń• Określenie kto może ucierpieć i w jaki sposób• Ewaluacja ryzyka i określenie środków ostrożności• Zapis spostrzeżeń• Konfrontacja planu z warunkami na każdym stanowisku


Przygotowanie znaków ostrzegawczych


BEZPIECZEŃSTWO NA PLACU BUDOWY

NIEBEZPIECZEŃSTWOTrwają prace budowlane

Odwiedzający muszą zgłosić się do biura budowy

Zawsze noś kask

Zawsze noś obuwie ochronne

Nieupoważnionym wstęp wzbroniony

7. Montaż i instalacja 7-1


- Montaż kolektorów- Sprawdzone materiały instalacyjne i techniki łączenia- Profesjonalna izolacja i osłony- Prawidłowe umieszczenie czujników- Zawór bezpieczeństwa- Centralny odpowietrznik i zawór spustowy- Obwód dezynfekcji (Legionella)- Integracja systemu- Uszkodzenia spowodowane przez system

7. Montaż i instalacja


Bezpieczeństwo przede wszystkim!

7-37. Montaż i instalacja

Montaż kolektorów


Montaż kolektorów na dachu


Montaż kolektorów na dachach płaskich


Sprawdzone materiały dla rur

7-8

Miedź:• miękka / twarda Stal nierdzewna:• twarda / elastyczna• pojedyncze lub podwójne ścianki; rury

preizolowane, często z wbudowanym przewodem do podłączenia czujnika

Stal czarna:• niski koszt, zwłaszcza przy dużych systemach


Źródło: Deutsches Kupferinstitut

Rury


Rura atestowana

Norma

Znak atestu

Oznaczeniewymiarów

Dataprodukcji

Oznaczenieproducenta

Rura znormalizowana

BS- EN 1057

BS- EN 1057

15 X 1 RRR 00 IV

00 IV15 X 1 RRR

Numer nadany producentowiprzez jednostkę certyfikującą

004 / XXX

R250

R250

Stopieńtwardości

Sprawdzone rodzaje połączeń tymczasowych

7-10

Złączki zaciskowe• łączenie nielutowane za pomocą pierścienia zaciskowego

Połączenia samozaciskowe• niektóre rodzaje kolektorów można łączyć za pomocą

podwójnych połączeń samozaciskowych• spytaj producenta o dostępność połączeń dedykowanych

dla instalacji solarnych

Połączenia kapilarne

Uwaga: Konopie lub taśmę teflonową można stosować wyłącznie do uszczelniania gwintów na odcinkach o niskich temperaturach (np. przy zbiorniku akumulacyjnym).Nie wolno w ten sposób uszczelniać połączeń w pobliżu kolektora.


Metody łączenia rur miedzianych

7-11

© N

iem

ieck

i In

stytu

t M

ied

zi

Zalecane metody: lutowanie twarde i łączenie zaciskowe


Szereg elektrochemiczny


Ołów – 0,13 V

Aluminium – 1,67 VWodór 0 V

Cynk – 0,73 VMiedź + 0,34 V

Żelazo – 0,43 VSrebro + 0,8 V

Nikiel – 0,23 VPlatyna + 0,87 V

Cyna – 0,14 VZłoto + 1,5 V

Szereg elektrochemiczny

Rozszerzalność cieplna


Różn

ica t

em

pera

tur

K

L – długość rury w metrach

L

zm

ian

a d

ług

ośc

i w

mm

Prawidłowa izolacja rur

7-14

Wewnątrz- wełna mineralna, wełna skalna, wata szklana i inne materiały odporne na wysokie temperatury- izolacja z elastycznej pianki elastomerowej, np. Armaflex HT, Aeroflex i inne, zatwierdzone przez producenta do stosowania w systemach solarnych Zewnętrzna- przy braku profesjonalnie wykonanych osłon tylko izolacja z mikroporowej pianki EPDM może wytrzymać kilka lat


Korozja osłon cynkowanych

Źró

dło

: Z

fS-R

ati

onelle

Energ

iete

chnik

Gm

bH

, H

ilden


Nieprawidłowa izolacja zewnętrzna


Izolacja niezabezpieczona przed ptakami

Źró

dło

: Z

fS-R

ati

onelle

Energ

iete

chnik

Gm

bH

, H

ilden


Znaczenie izolacji zbiornika akumulacyjnego

7-18

Roczne straty ciepła w źle izolowanym zbiorniku akumulacyjnym: = 4162 MJ/ a Montaż i instalacja

l

Straty roczne: 1156 kWh

0,6 W/K (x2) 36 W

0,3 W/K (x6) 54 W

1,4 W/K 42 W_______________Łącznie: 132 W

Przykład


Lokalizacja czujników w obrębie baterii kolektorów


Czujniki

Tuleja zanurzeniowa(zalecana)

Czujnik powierzchniowy(mniej dogodny)

Gorąca

Zimna

Zalecany sposób montażu czujników


Lokalizacja zaworów odpowietrzających


TypowaDobra Niezalecana

10 cm

Centralny odpowietrznik


Schemat odpowietrznika automatycznego

Prawidłowa instalacja naczynia zlewowego

:

- Zawór bezpieczeństwa należy zawsze podłączać przez rurę z naczyniem zlewowym wstępnie wypełnionym niewielką ilością wody


Zawór mieszający i obwód wtórny


Bakterie w CWU: ochrona przed legionellozą

• W większości źródeł wody znajdują się niewielkie ilości bakterii Legionella, które rozmnażają się w temp. 25–46°C

• Przeniknięcie bakterii do płuc może wywołać poważne choroby u osób z obniżoną odpornością

• Jednym ze środków zapobiegawczych jest codzienna pasteryzacja w temp. 60°C

• Nie należy przechowywać więcej wody niż to konieczne

• W Europie obowiązują dodatkowe zabezpieczenia zbiorników o pojemności przekraczającej 400 litrów


Membrana uszkodzona przez obejmę

Uszkodzenia spowodowane przez system


8. Rozruch 8-1


1. Próba ciśnieniowa2. Płukanie3. Napełnianie4. (Pierwsze) opróżnianie5. Zwiększanie ciśnienia6. Nastawy ciśnienia, przepływu i temperatury7. Podstawy obsługi dla klienta8. Opróżnianie w trakcie użytkowania

Rozruch: kolejność działań

8. Rozruch 8-2

Płukanie i napełnianie

8-38. Rozruch

Płukanie Napełnianie

Woda (kolor czerwony)

Płukanie i napełnianie za pomocą specjalnej pompy

8-48. Rozruch

Płukanie, napełnianie, próba ciśnieniowa i zwiększanie ciśnienia

8-58. Rozruch

Przykładowy* protokół odbioru końcowego 1 z 4

* Szczegóły systemu: Zbiornik akumulacyjny z wymiennikiem o podwójnej wężownicy, bojler naścienny do dogrzewania, centralny układ sterowania.

8. Rozruch 8-6

1. Instalacja OK UwagiMocowanie zgodne z instrukcjami

Umasowienie instalacji i odgromniki zgodne z przepisami

Wymiana dachówek po zamocowaniu obejm zgodna z przepisami, poszycie dachowe nieuszkodzone Prawidłowe mocowanie kolektorów w obejmach

Zawór bezpieczeństwa przy pompie wyposażony w rurę odprowadzającą Naczynie zlewowe pod zaworem

Rura odprowadzająca przy zaworze bezpieczeństwa po stronie instalacji domowej podłączona do naczynia zlewowego Prawidłowe podłączenie zbiornika akumulacyjnego Termostatyczny zawór mieszający jest zainstalowany i prawidłowo ustawiony

Przykładowy protokół odbioru końcowego 2 z 4

8. Rozruch 8-7

2. Rozruch OK Uwagi

System przepłukany płynem solarnym

Odsysanie powietrza przez co najmniej 30 minut

System napełniony płynem solarnym

Próba szczelności systemu i wszystkich połączeń

Sprawdzenie proporcji płynu. Ochrona przed zamarzaniem: °C Próba ciśnieniowa naczynia wzbiorczego przed napełnieniem. Docelowo = ciśnienie statyczne (bar) Ciśnienie w instalacji (zimna woda). Docelowo = ciśnienie statyczne + 0,8 (bar)

Natężenie przepływu ustawione zgodnie z instrukcją obsługi Opróżnianie pompy, zbiornika, wymiennika i kolektora (przed opróżnieniem należy zamknąć zawór przeciwzwrotny)

Zawór przeciwzwrotny otwarty

Zdjęte zaślepki na zaworach napełniania i odpowietrznikach

Odpowietrzanie zbiornika ciepłej wody

Odpowietrzanie obwodu grzewczego i zbiornika


8. Rozruch 8-8

3. Układ sterowania OK Uwagi

Czujniki temperatury pokazują rzeczywiste wartości

Pompa działa i tłoczy płyn (spr. przepływomierz)

Nagrzewanie obwodu i zbiornika Przy pełnym nasłonecznieniu maksymalna różnica między temperaturą rury prowadzącej do kolektora a temperaturą odcinka powrotnego waha się w zakresie od 10 do 14°C Prawidłowe nastawy urządzeń hydraulicznych w układzie sterowania

Dogrzewanie włącza się przy: °C

(Maksymalna temperatura zasobnika zob. w podręczniku instalacji)

Klient wymaga funkcji dodatkowego podgrzewania zbiornika

Opcja: funkcja tłoczenia CWU


8. Rozruch 8-9

4. Szkolenie OK Uwagi

Właściciel budynku został poinformowany w zakresie: - podstawowych funkcji i obsługi systemu, w tym pompy obiegowej

- funkcji i obsługi systemu dogrzewania

- ochrona systemu przed zamarznięciem

- częstości przeglądów technicznych Ponadto otrzymał:- dokumentację wraz ze schematami nietypowych połączeń, jeżeli takie zostały wykonane

- dodatkowe instrukcje obsługi

9. Ogólne zasady konserwacji 9-1


- Korzyści płynące z konserwacji- Lista kontrolna przeglądu technicznego- Lokalizacja uszkodzeń i optymalizacja systemu

9. Ogólne zasady konserwacji


Korzyści płynące z konserwacji

9-39. Ogólne zasady konserwacji

Przykładowa lista kontrolna przeglądu


Dziennik konserwacji Kontrola wzrokowaKolektory czyste i szczelneWszystkie podzespoły właściwie zamocowaneIzolacja termiczna w odpowiednim stanieWylot kolektorów Układ sterowaniaUkład sterowania działa prawidłowoWyświetlane dane są dopuszczalneWyświetlane temperatury są dopuszczalne(okresowo należy zmierzyć opór czujników temperatury) Parametry fizyczneW systemie nie ma powietrza(zawór odpowietrzający działa prawidłowo)Manometr wskazuje prawidłowe ciśnienieTermometry wskazują prawidłową temperaturęNatężenie przepływu jest prawidłowe (jeżeli zainstalowano przepływomierz)Licznik energii działa prawidłowo (jeżeli zainstalowano) Mieszanka niezamarzającaPobór próbki: stężenie = ______, pH = ______ Anoda i pozostałe elementyCiśnienie pierwotne w naczyniu wzbiorczym: ______Anoda w odpowiednim stanieProfil wykorzystania zapasowego źródła energii

Właściwości mieszanki niezamarzającej


Glikol %

CieczMieszanka

Tem

pera

tura

°C

Ciało stałe

Problemy i ich możliwe przyczyny


Niedostosowanie rozmiaru do wielkości poboru

Awaria zapasowego źródła energii lub układu sterowania

Woda nie osiąga pożądanej temperatury

Pobór wody przekracza założenia projektowe

Otwarty lub zabrudzony zawór zwrotny

Uszkodzona lub nieodpowiednia izolacja termiczna

Zbiornik akumulacyjny szybko się wychładza

Awaria układu sterowania

Otwarty lub zabrudzony zawór zwrotny

Normalne zjawisko w bardzo ciepłe noce

Pompa działa w nocy

Niewłaściwe nastawy układu sterowania lub awaria czujnika

Niewłaściwe ustawienie lub awaria czujnika

Zanieczyszczona lub zapowietrzona instalacja

Awaria lub niedostateczna moc pompy

Zbyt wysoka różnica między temperaturą zbiornika i kolektora


Za mały zbiornikZa małe naczynie wzbiorcze (wyciek płynu)

Nieszczelność instalacji

Zbyt niskie ciśnienie w instalacji

Zbyt wysokie ciśnienie początkowe

Zbyt wysokie ciśnienie napełniania

Za małe naczynie wzbiorcze

Zbyt wysokie ciśnienie w instalacji

Nieprawidłowe ustawienie czujnika przy kolektorze

Wartości progowe temperatury (start - stop) ustawione zbyt blisko

Obwód wyjściowy zamieniony z powrotnym

(Normalne przy zmianach pogody)

Pompa działa w sposób przerywany

Niedobór mocy w silniku pompy

Nieprawidłowe położenie czujnika


Awaria pompyPompa nie działa (nawet przy dobrym nasłonecznieniu i zimnym zbiorniku)

Przyczyna 4Przyczyna 3Przyczyna 2Przyczyna 1Problem

Sprawdzanie różnicy temperatur


10. Uwagi końcowe 10-1

1. Wprowadzenie i motywacja2. Sprzedaż i marketing dla instalatorów systemów solarnych3. Podstawowe informacje, terminy i definicje4. Podzespoły 5. Systemy6. Projektowanie7. Montaż i instalacja8. Rozruch9. Ogólne zasady konserwacji10. Uwagi końcowe

- Jak uruchomić pierwszy system- Szkolenia i wsparcie ze strony branży- Przydatne adresy internetowe

10. Uwagi końcowe


Wskazówki dotyczące pierwszej instalacji

Aby ustrzec się większości błędów, postępuj według kilku prostych zasad: • Używaj wyłącznie podzespołów i materiałów dopuszczonych przez producenta do stosowania w instalacjach solarnych.• Spytaj producenta systemu o przykłady profesjonalnie wykonanych instalacji w najbliższej okolicy, porozmawiaj z właścicielami o rzeczywistej wydajności systemu i trwałości podzespołów.• Spytaj dostawcę systemu o szkolenia w zakresie montażu i instalacji.• Spytaj o możliwość pomocy przy instalacji.• Spytaj o możliwość skorzystania z programu symulacyjnego w celu szacunkowej oceny wydajności systemu.• Poszukaj współpracowników, którzy pomogą w projektowaniu, wymiarowaniu i instalacji pierwszego systemu -> zbuduj zespół.


Centra szkoleniowe


Przydatne adresy internetowe

• Europejski Instytut Miedzi; www.eurocopper.org• Copper Develpment Association www.cda.org.uk• Polskie Centrum Promocji Miedzi; www.pcpm.pl


http://www.solar-rating.org/



http://www.pcpm.pl/


Dziękujemy!

www.eurocopper.orgwww.cda.org.ukwww.solarpraxis.de

Niskotemperaturowe termiczne instalacje solarne - Kurs dla instalatorów - Wydawca: Europejski Instytut Miedzi

www.eurocopper.org

Współpraca: Solarpraxis AGRedakcja: Copper Development Association

www.cda.org.ukProjekt: Solarpraxis AG

Copyright © 2010 Solarpraxis AG

Zdjęcia bez podanego źródła stanowią własność Solarpraxis AG.

Dodatkowe informacje można uzyskać pod adresem: [email protected]

http://www.eurocopper.org/

http://www.eurocopper.org/

http://www.cda.org.uk/

http://www.cda.org.uk/

Solar pl

Education

Transcript of Solar pl