Szukaj na tym blogu

środa, 11 maja 2011

Jak dobrać liczbę kolektorów?

Temat doboru liczby kolektorów często jest przez użytkowników bagatelizowany. Koncentrują się oni na marce i cenie urządzeń zapominając, że najprostszym sposobem ograniczenia kosztów jest poprawa efektywności instalacji. Zbyt duża instalacja sprawia, że w okresie letnim mamy nadmiar ciepła, z którym niema, co robić, więc jest to ewidentna strata wpływająca na spadek efektywności całej instalacji. Dodatkowo przy braku odbioru ciepła kolektory przechodzą w stan stagnacji, co na długą metę nie jest korzystne dla tych urządzeń. W literaturze można znaleźć wiele sposobów obliczania powierzchni kolektorów jednak wspólną wadą tych sposobów jest opieranie się na średniorocznym nasłonecznieniu. Przykładowo posiadanie wiedzy, że w danym regionie nasłonecznienie wynosi 1050 kWh/m2 na rok jest mało przydatne z punktu widzenia inwestycyjnego, gdyż w polskich warunkach klimatycznych rozkład promieniowania słonecznego jest bardzo zróżnicowany na przestrzeni poszczególnych miesięcy.

nasłonecznienie na powierzchnię horyzontalną dla Krakowa

Aby instalacja pracowała maksymalnie efektywnie musi produkować w okresie największego nasłonecznienia (lato) nie więcej niż wynosi nasze zapotrzebowanie na energię. Dlatego też liczbę kolektorów powinno dobierać się w oparciu o zasoby energii słonecznej w miesiącu o największym nasłonecznieniu. Przed rozpoczęciem analizy należy ustalić jak ustawione będą kolektory na dachu. Dzięki skierowaniu urządzeń na południe pod odpowiednim kątem można w poszczególnych miesiącach zwiększyć lub zmniejszyć ilość docierającej do nich energii.


W polskich warunkach klimatycznych najbardziej racjonalne wydaje się instalowanie kolektorów pod kątem minimum 45 – 60 stopni. Dzięki takiemu ustawieniu następuje korzystne wypłaszczenie nasłonecznienia w półroczu letnim i znaczący wzrost energii w okresie zimowym.
Jak dokonać obliczeń.

Obliczyć ilość energii potrzebnej do ogrzewania zadanej ilości wody jest wyliczana ze wzoru:

Q = Cp × ΔT × M
gdzie:
Q – miesięczne zapotrzebowanie na energię do ogrzewania ciepłej wody [Wh]
Cp – ciepło właściwe wody 1,16 [Wh/kg × °K]
ΔT – różnica temperatur między zimną a ciepłą wodą zazwyczaj 35[°C]
M – miesięczne zużycie wody w litrach [kg]

Obliczyć wymaganą powierzchnię kolektorów

Nas – średnie nasłonecznienie w miesiącach letnich na powierzchnię pochyloną pod zakładanym kątem
Spr – sprawność instalacji. Z uwagi, że instalacja będzie dobierana optymalnie jej sprawność będzie relatywnie wysoka można założyć, że będzie to przedział od 40-50%

15 komentarzy:

Anonimowy pisze...

Chyba mogę przyjąć, że te same wyliczenia powinny się sprawdzić też dla fotowoltaiki?
PWM

Bogdan Szymański pisze...

Z fotowoltaiką jest trochę inaczej
jeżeli mamy instalację podpiętą do sieci to nasze zużycie energii nie jest dla nas ograniczeniem.
Jeżeli projektujemy system wyspowy to trzeba założyć że zużycie energii elektrycznej w lecie jest wyższe zwłaszcza jak korzystamy z klimatyzacji

tomek pisze...

Panie Bogdanie ja u siebie ten problem rozwiązałem w ten sposób, że nadmiar ciepła wrzucam do glikolowego gruntowego wymiennika ciepła. Posiadam 2 kolektory próżniowe 30 rurowe podłączone do 400l zbiornika i nawet w tej chwili otworzył już się zawór i ciepło przekazywane jest do gruntu. Sam wymyśliłem to rozwiązanie po dłuższej konwersacji z hydraulikiem. To będzie mój pierwszy sezon i zobaczę jaka będzie różnica w temperaturze gruntu w okresie zimowym, bo jak wiemy jest to niewyczerpalny i naturalny akumulator ciepła. Zauważyłem bardzo pozytywne zjawisko a mianowicie takie ,że kolektory praktycznie nigdy nie są przeciążone i pracują zawsze z najlepszą wydajnością.Instalator zalecał aby założyć tylko jeden kolektor 30 rurowy, twierdził, ze 2 to o wiele za dużo, ponieważ jeden kolektor przy 800W/m2 podgrzeje 350l wody od temp 10 st do 60 stopni. Planuje jeszcze powietrzne kolektory ścienne na południowej elewacji domku ale to plany na przyszłość....

Bogdan Szymański pisze...

@ tomek
A w jakim celu ogrzewa Pan grunt. Korzysta pan z pompy ciepła ?

tomek pisze...

Nie nie korzystam z pompy ciepła, korzystam z glikolowego GWC. Zdublowana powierzchnia kolektorów ma zapewnić ciepłą wodę w miesiącach chłodniejszych tj.mniejszego nasłonecznienia a w okresie nadmiaru słoneczka postanowiłem magazynować to w gruncie. W ostatnią zimę przy największych po długich mrozach temp. gruntu spadła do +5, będę chciał teraz porównać co będzie się działo podczas następnej zimy. Nie uważam tutaj, że są to jakieś duze usyski, jednak najbardziej chodzi o nieobciążanie kolektorów wysoką temp. podczas bardzo słonecznych dni. Mam nadzieję, że Pana zapytanie o ogrzewanie gruntu jest tylko przenośnią, ponieważ aby zmienić temperaturę gruntu chociażby o 1 st, potrzeba ogromnej ilości energii, jednak jak wspomniałem jest to akumulator, który utrzymuje stałą temperaturę tak jak akumulator samochodowy stałe napięcie i to co tam wepchniemy prędzej czy później odzyskamy. P.S. Jeśli chodzi o pompę ciepła to przymierzałem się do niej na etapie budowy, jednak zdecydowałem się na automatyczny piec kominkowy z płaczczem wodnym na pelety podłączony pod podłogówkę w całym domu. Pompa ciepła za droga a ceny prądu także prą do przodu w kosmicznym tempie. Pozdrawiam.

Bogdan Szymański pisze...

Jeżeli złoże nie jest izolowane to efekt ogrzewania raczej będzie nie zauważalny. Przy regeneracji gruntu ciepłem z kolektorów zachodzi także ryzyko przesuszenia gruntu przez co spadnie jego pojemność cieplna w efekcie osiągniemy efekt odwrotny od założonego.

tomek pisze...

200m wymiennika umieszczone zostało w bardzo mokrej glinie a poza tym grunt zawsze ma stałą temperaturę zmieniającą sie właśnie z porami roku i to właśnie słońce sprawia że zmienia się temperatura gruntu a my jeszcze to dodatkowo wspomagamy że głębiej umieszczamy wymiennik i to słoneczko przekazujemy tam gdzie właśnie powinno dosięgać. Poza tym instalacje kolektorów wpiąłem w GGWC aby zwiększyć wykorzystanie energii z kolektorów, która w innym wypadku zostanie po prostu zmarnowana. A to przesuszenie gruntu to pewnie ma Pan na myśli rurę ciepłowniczą przebiegającą pod ziemią, która owszem zmieni temp. otaczającego gruntu ale wtedy sa to ogromne ilości energii.

tomek pisze...

Oczywiście nie skorzystałem z programu dopłat do kolektorów słonecznych, ponieważ to jeden wielki przekręt podobnie jak program rodzina na swoim (bankier i deweloper na swoim). O wiele wcześniej zakupiłem zbiornik nierdzewny z dwiema wężownicami i ogrzewałem wodę piecykiem. Staram sie jak najwięcej używać ciepłej wody aby zminimalizować zużycie energii od dostawcy PGE, założyłem zawór 3 drogowy i korzystam z ciepłej wody do prania, zdecydowałem się na zbiornik nierdzewny, ponieważ nie rozwijają się w nim bakterie i osady w których to właśnie one się rozmnażają, woda nie ma charakterystycznego posmaku i używamy jej w kuchni do gotowania, co pozwala na duże oszczędności przy kuchence indukcyjnej. Od razu na etapie budowy przyjałem rezygnację z miejskiego przyłącza gazowego, ponieważ przy energooszczędnym domu to 5 koło do wozu a niezależnie ile z tego korzystamy to placimy duże opłaty stałe, powiedziałem dzięki wystarczy mi licznik energii elektrycznej, mam taryfę G12W, to taka weekendowa z większą ilością godzin w nocnej taryfie. To czy kolektory sie oplacają to powiem, że przy dzisiejszych cenach i konkretnej pomocy państwa to na pewno nie, jednak dla ludzi którym zależy na odnawialnych źródłach energii to rzecz bezcenna.

Anonimowy pisze...

Dołączając się do dyskusji , chciałbym poddać taki pomysł , który zamierzam w niedługim czasie zastosować u siebie . Ponieważ koszty kolektorów są bądź co bądź spore , postanowiłem zrobić domowym sposobem , według opisów jakie są na forach . Niedługo zacznę coś skecać, jak tylko wygospodaruję trochę czasu . Pomysł mój polega na tym , by zakopać w ziemi zbiornik na szambo ekologiczne ,( jest jeszcze opcja z blachą kainerową , do przemyslenia ) nastepnie po napełnieniu go przez deszczówkę , podłączyć go do paneli słonecznych . Plan jest taki , by tych paneli było przynajmniej z 5 szt. Wziąwszy pod uwagę , że będą robione domowym sposobem , to zapewne ich sprawność będzie niższa niż fabrycznych . Podgrzewając tę wodę miałbym dodatkowo akumulator cieplny , który mógłbym wykorzystać na dogrzewanie domu w miesiącach wiosennych i jesiennych . Oczywiście zbiornik trzeba będzie wyizolować , by ciepło nie uciekało tak szybko. Wogóle , to , ponieważ niedługo będę dobudowywał do domu kolejne pomieszczenie to aż mnie kusi by ten zbiornik ( zwłaszcza kainerowy )umieścić pod domem ;) Aha , oczywiście kolektory w pierwszej kolejności grzałyby wodę użytkową a nadwyżką ogrzewałbym ten większy zbiornik . Jak się na to zapatrujecie . Zdaję sobie sprawę , że to rozłozy mi się w czasie ze względu na koszta , ale mam nadzieję , że w skali roku udałoby się sporo zaoszczędzić na ogrzewaniu . Dodam , że teraz przy kapitalnym remoncie chcę dać wszędzie ogrzewanie podłogowe

Grzesiek

Bogdan Szymański pisze...

@ grzesiek
Pomysł wydaje się ciekawy. Aby zbiornik spełniał swoje zadanie musi być bardzo dobrze izolowany to problem techniczny. Pytanie czy nie lepiej zainstalować go gdzieś w domu ? Co do wspomagania CO byłbym jednak sceptyczny ilość energii w okresie jesienno wiosennym jest stosunkowo mała może nie starczyć na samo CWU. Dodatkowo proszę zauważyć że domowe kolektory mają dość słabą izolację cieplną co przekłada się na niską sprawność zwłaszcza w półroczu zimowym. Oznacza to że takie kolektory mogą nie być w stanie skutecznie nagrzewać wody w do wyższych temperatur jaka jest niezbędna do wspomagania CO

Anonimowy pisze...

Miło słyszeć , że nie jest to utopia ;) , co do treści to ...Dlatego właśnie napisałem , ze po pierwsze przynajmniej 5 paneli , po drugie , bedzie ogrzewanie podłogowe . Myślę , że woda o temp. 30-35*C wystarczy do dogrzania pomieszczenia . Dodatkowo dom też nie wychładza się niewiadomo jak szybko . Obecnie przykładowo przepalane w domu było dwa razy w ciągu ostatnich 3 tygodni i jest ciepło . tak więc gdybym miał w tygodniu przynjamniej 3 dni na tyle ciepłe , żeby zagrzać 2 kubiki wody do temp. 30-40 *C to coś z tego powinno być . Oczywiście muszę to jeszcze wszystko policzyć , tak więc dzięki za wzory , na pewno się przydadzą . O opcji pod domem pisałem , jedynie boje się tego , ze nie będzie tam żadnego wglądu , a przynajmniej byłby utrudniony , dlatego musiałbym go jeszcze przemysleć . Zwłaszcza jeśli chodzi o wyczyszczenie zbiornika tudziez grzałek . Zakładam , że z deszczówki , nie byłoby tego kamienia niewiadomo ile , prędzej byłaby to kwestia pyłów z powietrza , czy też brudnego dachu , rynny .

Grzesiek

tomek pisze...

Także uważam że ze zbiornikiem to dość dobry pomysł, sam to kiedyś rozważałem jednak plan nie wszedł w życie. Jeśli chodzi o zbiornik to najlepiej ocieplić go natryskową pianą poliuretanową najlepiej zamkniętokomórkową, o ile wiem na dzień dzisiejszy to materiał o najmniejszej przepuszczalności cieplnej ( lambda 0,020). Najlepiej taki zbiornik umieścić pod podłogą garażu i koniecznie zrezygnować z ocieplenia podłogi w garażu, ewentualne straty będą ogrzewać garaż i mało tego, nie ogrzewając garażu zawsze będziemy mieli grubo powyżej zera w duze mrozy, nie tylko dlatego że jest tam zbiornik ale dlatego że korzystamy z ciepła gruntu, który przez cały rok ma stałą temperaturę.

Anonimowy pisze...

CHCIAŁBYM SIĘ ZAPYTAĆ O ŻRÓDŁO DANYCH DOTYCZĄCYCH NASŁONECZNIENIA W KRAKOWIE.

MATEUSZ

Anonimowy pisze...

Ponawiam pytanie kolegi Mateusza, jeśli chodzi o źródło danych dotyczących nasłonecznienia.
Jarek

Bogdan Szymański pisze...

http://www.transport.gov.pl/2-48203f1e24e2f-1787735-p_1.htm