TECHNICKÉ INFORMACE solární systémy.» vydání ZÁŘÍ 2011

Transkript

1 ohřev vody VYTÁPĚNÍ obnovitelné ZDROJE energie TECHNICKÉ INFORMACE solární systémy» vydání ZÁŘÍ 2011

2 Technické informace Vydání září 2011 Přetiskování nebo kopírování tohoto podkladu nebo jeho části smí být prováděno pouze se svolením Stiebel Eltron spol. s r. o., Praha. I přes velmi pečlivé zpracování nelze v tomto podkladu vyloučit chybné údaje. Parametry přístrojů nebo údaje o vybavení, uvedené v tomto podkladu, jsou nezávazné. Vlastnosti a výbava produktů se díky trvalému vývoji mohou měnit a v jednotlivostech odlišovat. O aktuálním stavu se informujte u svého odborného poradce. Schémata a vyobrazení slouží pouze jako příklady použití a nelze je proto používat jako závazný podklad. Vyobrazení mohou obsahovat prvky, které nepatří do základní dodávky přístrojů. Výrobce si vyhrazuje právo na změny.

3 SolÁrnÍ soustavy Obsah Úvod Investice do budoucnosti 5 Základy solární techniky 6 Přijít věcem na kloub 7 Koncepce energie, soustav a příslušenství 9 Projektování solárních soustav 11 Pojmy a názvy 12 Orientace a sklon kolektoru 13 Křivky účinnosti 14 Solární klimatické zóny 16 Příprava teplé vody malé soustavy 17 Nomogram pro dimenzování 18 Velké soustavy pro přípravu teplé vody 19 Opatření ke snížení růstu bakterií (legionel) 21 Přibližné dimenzování solární soustavy pro podporu vytápění 22 Přibližné dimenzování solární soustavy pro ohřev vody bazénu 23 Dimenzování membránové tlakové expanzní nádoby 24 Dimenzování tepelných výměníků 25 Dimenzování kolektorových polí 26 Diagram odporu v potrubí pro měděné trubky 31 Potrubí Letování Odvzdušnění Kapalina Izolace 32 Opatření na ochranu před bleskem 33 Doprava Montážní výška Zatížení sněhem 34 Okrajové a rohové části 35 Montáž na taškovou střechu svisle 36 Montáž na taškovou střechu vodorovně vedle sebe 37 Montáž na taškovou střechu vodorovně nad sebe 38 Montáž na vlnitou střechu 39 Nástěnná montáž 40 Montáž na plochou střechu 41 Montáž na šindelovou břidlicovou střechu 43 Montáž na střechu z bobrovek 44 Montáž do střechy 45 Produktový katalog kolektorů 47 Kolektor SOL 27 premium S 47 Kolektor SOL 27 premium W 52 Kolektor SOL 27 basic 58 Kolektor SOL 23 premium 78 Produktový katalog příslušenství 86 Regulace I SOM 6 plus 86 Regulace I SOM 7 plus 88 Regulace I SOM 8 plus 90 Měřič množství tepla I SOM WMZ SOL 95 Kompaktní instalační sada I SOKl basic 96 Kompaktní instalační sada I SOKl 6 plus a SOKI 7 plus 98 Kompaktní instalační sada I SOKl E Premium TECHNICKÉ informace solární systémy 3

4 SolÁrnÍ soustavy Obsah Teplonosná kapalina H Jímky pro čidla teploty I čidla teploty 103 Expanzní nádrže 104 Solární flexibilní potrubí 105 Nástěnný zásobník teplé vody I KS 150 SOL 107 Solární stojatý zásobník I SBB plus 109 Solární stojatý zásobník I SBB WP SOL 111 Solární stojatý zásobník I SBB SOL 113 Akumulační zásobník I SBP E SOL 115 Průtokový zásobník teplé vody I SBS W SOL 117 Kombinovaný zásobník teplé vody I SBK 600/ Produktový katalog příslušenství pro ohřev vody 122 Deskový tepelný výměník 122 Elektrická topná příruba 123 Přírubový výměník tepla solární systémy technické INFORMACE

5 ÚVOD Investice do budoucnosti Sluneční energie. Nevyčerpatelný zdroj energie i v našich zeměpisných šířkách. Slunce dodává asi 5000krát více energie, než svět spotřebuje za rok. Dokonce i v našich zeměpisných šířkách - které jsou méně sluncem hýčkány - můžeme využívat menší solární ozařování, abychom získali teplo. Sluneční kolektory se nejlépe osvědčily zvláště v oblasti ohřevu vody a ohřevu vody pro bazény. Spalováním fosilních paliv vznikají škodlivé emise. Stálým vzrůstem potřeby energie se zvyšuje také rozsah emisí škodlivin. Využívání sluneční energie zde tedy může podstatně přispět ke snižování emisí škodlivin. Množství sluneční energie je neomezené, nevyčerpatelné a je k dispozici zcela bezplatně. Tuto energii je možno využívat ekologicky zcela šetrně, a získávat ji zcela bez problémů. Ve vzrůstající míře mohou solární soustavy znamenat také značné úspory nákladů pro soukromého i podnikového uživatele. Přibývající úbytek fosilních paliv a z toho vyplývající také určité zvyšování cen na trhu přispějí ke stále rychlejšímu hospodárnému využívání tepelných solárních soustav. 1. Příprava teplé užitkové vody (TV) Solární systémy pro ohřev vody se těší velké oblibě. Použitím solárního systému lze dosáhnout roční úspory až 70 % energie 2. Ohřev vody pro bazény Ohřev vody v bazénech, především nekrytých koupališť v létě. Tato potřeba energie se převážně shoduje s výhodnou nabídkou slunečního svitu. Solární systémy STIEBEL ELTRON kryjí v těchto uživatelských oblastech 50% až 60% potřeby energie z bezplatné sluneční nabídky. 3. Podpora vytápění Zejména v přechodném období (jaro, podzim), kdy jsou venkovní teploty relativně nízké, je možno využít solární systém pro předehřev topné vody. Výhody solárního systému Neobyčejně hospodárný provoz. velmi malá potřeba cizí energie, pokud je k dispozici solární teplo. Značně komfortní nabídka teplé vody ve všech oblastech použití. ekologicky vhodný systém, bez spalin, bez sazí, bez popela. Sluneční energie nezpůsobuje emise CO 2. Plně automatický provoz, nevyžadující údržbu. Státní podpora, v současné době značné příspěvky Solární systém STIEBEL ELTRON pomáhá svému uživateli šetřit náklady na energii, a představuje pro budoucnost z ekologického hlediska cestu k rozumu, neboť se tím ušetří a odlehčí životní prostředí. Soustavy pro využití sluneční energie na přípravu teplé vody, podporu vytápění v přechodném období a ohřev vody pro bazény patří k nejzajímavějším technologickým vývojovým pracem poslední doby, jež vycházejí vstříc zesíleným požadavkům na hospodárné a ekologicky neškodné alternativní energie. Aby bylo možno usnadnit práci projektanta a montážní firmy, byly solární systémy STIEBEL ELTRON upraveny pro obzvláště jednoduchou a bezproblémovou montáž. Systémy spojují navzájem vysokou kvalitu a výhodné pořizovací náklady. Dodatečně má montér u výrobků firmy STIEBEL ELTRON jistotu, že všechny komponenty se k sobě bez problémů hodí. Existují solární kombinované systémy pro: ohřev teplé užitkové vody podporu vytápění ohřev vody pro bazény větrání bytů. TECHNICKÉ informace solární systémy 5

6 ÚvOD základy solární TECHNIKy Kolik sluneční energie k nám přichází? v České republice svítí slunce hodin ročně. Z 1 m 2 tak dostaneme zdarma kwh. Tomuto solárnímu záření odpovídá obsah energie v kg spáleného dřeva, kg briket z hnědého uhlí nebo m 3 zemního plynu. Co může solární systém přinést? Na otázku bychom rádi odpověděli příkladem: Čtyřčlenná rodina potřebuje průměrně denně 160 litrů vody teplé 45 C. To odpovídá přibližně potřebě energie 6-8 kwh. Pro tuto potřebu teplé vody se doporučuje soustava s plochou kolektorů 4-6 m 2 ve spojení se zásobníkem s objemem 300 litrů. S tímto systémem se pokryje solárně v ročním průměru asi 50 až 60 % potřeby energie pro přípravu teplé vody. Je to závislé na místních podmínkách a dále na roční průměrné době slunečního svitu. Z hlediska využívání energie je nejdůležitějším faktorem intenzita záření a počet hodin slunečního svitu v jednotlivých ročních obdobích, příp. součinitel znečištění atmosféry. U malých systémů je možno použít průměrné údaje pro Českou republiku: Průměrná doba svitu slunce v Německu hodin/rok hodin/rok hodin/rok hodin/rok hodin/rok roční období prům. doba slunečního svitu (hod.) prům. intenzita sluneč. záření* I (W/m 2 ) duben - září ,65 říjen - březen ,72 Rok 1750 prům. teplota vzduchu t v ( C) Pozn.: Při sklonu kolektoru 45 k vodorovné rovině (orientace na jih). kwh m² den globální záření ozáření (solární klimatická zóna ii) přímé sluneční záření difuzní záření leden únor březen duben květen červen červenec srpen září říjen listopad prosinec 6 solární systémy TECHNICKÉ INFORMACE

7 ÚVOD přijít věcem na kloub Jak funguje solární zařízení Ke každému solárnímu zařízení patří kolektor, který využívá dopadající světlo a teplo. Plochý kolektor je sestaven z vysoce transparentního speciálního skla, absorbéru, vany kolektoru a tepelné izolace. Absorbér se sestává z plechu, který absorbuje světlo a přeměňuje ho na teplo, které předává teplonosné kapalině, protékající v trubičkách připevněných pod absorbérem. Teplonosná kapalina je vedena dále k zásobníku. Zde pomocí velkoplošného výměníku předává teplo vodě v zásobníku. Tím se teplonosná kapalina ochladí a proudí zpět do kolektoru, kde se znovu ohřeje. Čím se vyznačují kolektory Stiebel Eltron? Princip plochého kolektoru odběrová místa topná a vratná voda dohřevu plochý kolektor Vysoká účinnost a nejlepší vlastnosti materiálů dělají z plošných kolektorů Stiebel Eltron špičkový produkt. Na jedné straně to zajišťuje vysoce transparentní solární speciální sklo (92% propustnost), vysoká absorbce (a>95% přijatého záření) a malá emise (ε<5%, záření) vysoce selektivního absorbéru s vynikajícím solárním ziskem a na druhé straně tepelná izolace a kombinovaný systém lepením a upínáním s materiály s dlouhou životností a trvale elastickými pro minimalizaci celkové ztráty kolektoru. V čem je rozdíl? - povlak absorbéru Absorpce a účinnost přívod studené vody Kolektory bývají téměř výhradně opatřeny selektivně absorbční vrstvou a tím je při přeměně záření na teplo ztraceno malé množství energie. Obrázky vedle ukazují porovnání různých provedení absorbční vrstvy. Výhody absorbční vrstvy Miro Therm jsou: CU-plech a = 0,05 e = 0,04 černý lak a = 0,95 e = 0,85 černý chrom a = 0,95 e = 0,12 PVD-vrstvy a = 0,95 e = 0,05 26_05_01_0422 vysoká absorbce malé emise (odraz) vysoká účinnost ekologicky nezávadné součásti vysoká životnost potvrzená dlouhodobým i testy Tok energií vysoce výkonného kolektoru teplonosné medium 75% využité teplo 100 % sluneční záření 8 % odraz 5 % emise 12% konvekce a vedení tepla hliníkový absorbér měděná trubička tepelná izolace * vlastnosti při T U = 20 K TECHNICKÉ informace solární systémy 7

8 ÚvOD příklad přípravy teplé vody a hodnoty solárního pokrytí Hodnota solárního pokrytí standardní solární soustavou 84_05_01_0001 Y solární pokrytí v % X leden až prosinec vydávanou energii pro přípravu teplé užitkové vody pro rodinný domek je možno solární soustavou drasticky zredukovat. Tento případ bude vysvětlen na příkladu: Rodinný domek ve Würzburgu (klimatická zóna ii - odpovídá zeměpisné šířce např. Plzně) Sklon střechy: 45 Střecha směřující na jih a bez ostínění Průměrná domácnost se čtyřmi osobami denní potřeba vody na jednu osobu: 50 litrů Teplota teplé užitkové vody: 45 C na místě odběru Celková absorpční plocha se 2 kusy kolektoru Sol 27 plus: 4,8 m 2 objem solárního zásobníku: 300 litrů bez cirkulace délka jednoduchého potrubí od kolektorového pole k zásobníku: 10 m Potrubí izolováno na 100 % podle heizaniv (nařízení o vytápěcích soustavách). Nejprve vyplývá denní spotřeba teplé užitkové vody pro čtyři osoby 200 litrů. S použitím počítačového výpočetního programu pro solární soustavy je možno nyní simulovat roční provoz uvedené solární soustavy pro rodinný domek ve Würzburgu. výsledek dosažitelné hodnoty solárního pokrytí z celkové potřeby energie pro přípravu teplé užitkové vody v množství 200 litrů za den ukazuje uvedený graf. Pro zimní měsíce se nedosahuje plného pokrytí. Avšak v letních měsících květnu až září již téměř není nutno teplou vodu dohřívat. v ročním průměru šetří solární soustava přibližně 70 % energie, která by byla jinak při konvenčním přídavném ohřevu zapotřebí. Úsporný efekt použitím solární soustavy se dále zvyšuje, jestliže se mají solárně ohřátou vodou zásobovat další spotřebiče. Mnohé automatické pračky nebo myčky nádobí mohou například pracovat s předehřátou vodou. 8 solární systémy TECHNICKÉ INFORMACE

9 ÚvOD koncepce energie, soustav a příslušenství Další argumenty pro solární soustavy: příprava teplé vody je v létě 100% zdarma pokryta solárním systémem v přechodném období možnost podpory vytápění velká nezávislost na cenách energií zhodnocení nemovitosti zřetelná redukce emisí Co 2 optimální kombinace s našimi tepelnými čerpadly a ventilacemi vhodné pro novostavby i rekonstrukce Koncepce soustav: Vytváření nové vytápěcí soustavy Jestliže se vytváří nová vytápěcí soustava, je možno do ní začlenit solární ohřev pitné vody, případně s podporou vytápění. Předpokladem k tomu je zásobník se dvěma tepelnými výměníky (bivalentní). Tento zásobník vytváří možnost zásobování solární energií do spodního začleněného tepelného výměníku. Na horním tepelném výměníku lze připojit druhý zdroj energie pro ohřev teplé užitkové vody. Pokud by nebyla tepelná solární soustava instalována hned, nýbrž teprve později, může být výhodné zásobník, stejně tak jako solární potrubí, uvažovat společně již v době instalace. To ušetří později mnoho starostí a výdajů. Stávající otopné soustavy. většinou je nejlepší vytvořit si nejprve přehled o stávající instalaci. Potom je možno vytvořit k tomu optimální koncepci pro začlenění solární soustavy. Přitom je nutno dbát zvláště na zásobník. obsahuje-li zásobník pouze jeden tepelný výměník (monovalentní), je lepší využívat ho nadále jako vyrovnávací zásobník a předřadit solární stojatý zásobník pro ohřev teplé užitkové vody. Koncepce příslušenství: Příprava teplé vody Příprava teplé vody může být solárním systémem prováděna celoročně. Podíl pokrytí solárním systémem se běžně pohybuje mezi 40 a 70%. Teplá voda je připravována v zásobníkovém ohřívači Sbb. objem zásobníků se řídí podle potřeby teplé vody. ve dnech méně intenzivního slunečního záření, pomáhá požadovanou teplotu dosáhnout dotopový zdroj. Zpravidla je pro dohřev využit horní tepelný výměník v ohřívači vody. Centrální termostatická armatura Centrální termostatická armatura umožňuje centrální předsmísení teplé vody za zásobníkem na maximální teplotu 60 C. Provede se to přimísením studené vody do teplé vody, přicházející ze zásobníku, v teplotním rozsahu mezi 30 až 60 C. Toto je výhodné zvláště po dnech s intenzivním slunečním svitem, neboť se odebírá ze zásobníku vždy pouze tolik vody, kolik je zapotřebí pro směšování. Jestliže žijí v domácnosti děti, avšak přesto se má pracovat s vyšší teplotou zásobníku (> 60 C), představuje to určitou ochranu před opařením. Nevýhodou při vyšší teplotě zásobníku a při používání vody obsahující vápno může být usazování vodního kamene. Tomuto jevu lze předcházet pravidelnou kontrolou zásobníku. Dohřev vody Především však platí: dohřev zásobníku musí být kdykoliv schopen pokrýt potřebné množství teplé vody neboť může vždy dojít k periodám počasí s menším slunečním zářením. TECHNICKÉ INFORMACE solární systémy 9

10 ÚvOD koncepce energie, soustav a příslušenství Dohřev plně elektronickým průtokovým ohřívačem Solární kolektory nabíjejí během slunečního záření solární zásobník teplé vody. ve středoevropských zeměpisných šířkách tato uložená energie někdy nedostačuje. Řešením je dohřívání vody. většinou se tento dohřev provádí obvyklými zdroji vytápění na fosilní paliva, které dohřívají horní část zásobníku teplé vody. Nevýhodou je přitom skutečnost, že takovéto systémy nemohou většinou vůbec nebo pouze s velkými náklady reagovat na skutečné sluneční záření. Zde může vypomoci plně elektronický průtokový ohřívač, který musí být vhodný pro vstup předehřáté vody. Ten je schopen rozpoznat teplotu vstupní vody a pro dohřev použít pouze skutečně potřebnou energii. elektrická energie pro dohřev je použita v závislosti na potřebě. Teplota vstupní vody do jednoho nebo více instalovaných plně elektronický řízených ohřívačů musí být omezena předřazenou termostatickou armaturou. pouze pro solární systémy s nízkým počtem kolektorů možnost většího solárního zásobníku minimalizace ztrát při provozních přestávkách Teplá voda a podpora vytápění v přechodných měsících březen až květen a září až listopad se nabízí využití solární energie pro podporu vytápění. Solární energie již stačí v těchto měsících pro předehřev topné vody. Solární tepelnou energii je možno ve velkém množství akumulovat v nabíjecím zásobníku vytápění. Tento systém umožňuje hydraulickým oddělením ohřívače vody a nabíjecího zásobníku akumulovat větší množství tepla a to později předávat okruhu teplé vody. Tak je možno ve dnech s menším slunečním zářením využít teplo naakumulované ve dnech s intenzivním slunečním zářením. další možností solárního systému s podporou vytápění je zapojení na kombinovaný solární zásobník. Způsob provozu Srdcem systému s kombinovaným solárním zásobníkem je nádrž SbK 600/150. Uvnitř nádrže se nachází 150 l ohřívač teplé vody obklopený 460 l topné vody akumulační nádrže. Tento koncept představuje optimální formu spojení přípravy teplé vody a podpory vytápění. integrovaná regulace s přednostním spínáním se stará o energeticky optimální nabíjení nádrže. díky patentovanému systému solárního zónového nabíjení je ukládána solární energie v kombinovaném zásobníku vrstveně. Při dostatečné teplotě z kolektorů má prioritu nabíjení až do zvolené teploty horní část zásobníku. Jakmile je dosažena nebo je teplota kolektoru nedostatečná, dojde k přepnutí na spodní výměník tepla. Tím bude zásobník prohříván zespoda nahoru, dokud nebude všude dosažena stejná teplota, jako je v horní části zásobníku. Pokud je i pak k dispozici dostatečné solární záření, budou sepnuty oba výměníky najednou pro umožnění ohřevu teplé vody až na max.teplotu. ve dnech, kdy solární energie nestačí pro nabíjení horní části zásobníku, bude vyzkoušeno a spuštěno nabíjení dolní části zásobníku. díky tomuto druhu nabíjení je vždy možné optimální využití energie. Regulace SoM 8 umožňuje řízení solárního zařízení, topného okruhu a zdroje tepla. Pomocí bezpotenciálových kontaktů může být řízen např. běžný plynový nebo olejový kotel. dodatečně může regulace řídit ekvitermně jeden směšovaný topný okruh. Komponenty systému: solární ploché kolektory kombinovaný zásobník SbK 600/150 solární kompaktní instalace SoKi SbK-M regulace SoM 8 10 solární systémy technické Informace

11 projektování solárních soustav Upozornění, která je nutno vzít v úvahu Prošetřit účely použití (např. příprava teplé vody) Zvolit vhodný typ kolektoru Určit místo montáže kolektorů Určit požadovanou roční solární hodnotu pokrytí dimenzovat přibližně velikost kolektoru a zásobníku v kolektorovém poli zabudovat trubky podle systému Tichelmanna Pamatovat na stoupací potrubí Respektovat průchody střechou Zvolit krátké potrubní cesty Měděné trubky pájet natvrdo Potrubí stoprocentně tepelně izolovat podle heizaniv (nařízení o vytápěcích soustavách) Použít izolační materiál odolný proti působení teploty a ultrafialového záření Pamatovat na vstupní tlak 3,0 bar u tlakové expanzní nádoby Kapalinu nosiče tepla h-30 l neředit vodou Soustavu po naplnění dokonale odvzdušnit a provést tlakovou zkoušku. technické Informace solární systémy 11

12 PROJEKTOVÁNÍ SOUSTAVY pojmy a názvy Absorbér. Část slunečního kolektoru, která absorbuje dopadající sluneční záření, převádí je na tepelnou energii a přivádí ji k teplonosnému médiu. Selektivní povlak. Všechny absorbéry firmy STIEBEL EL- TRON v systémech solárních kolektorů mají pro zvýšení efektivity vysoce selektivní povlak. Tímto speciálně nanášeným povlakem se udržuje absorpce (pohlcení záření pro dopadající spektrum slunečního světla na velmi vysoké úrovni (přibližně 95%). Emise (vyzařováno dlouhovlnného tepelného záření je přitom ve značné míře omezena. Azimut je úhlová odchylka kolektoru od jižního směru (a = 0 ). Odchylka směrem k východu se definuje jako záporná (a = - 90 ) a odchylka směrem k západu jako kladná (a = 90 ). Intenzita ozařování. Jako intenzita ozařování se označuje tok záření, který přijme jednotka plochy. Jednotka intenzity ozařování se udává ve W/m 2 (0 až 1000 W/m 2 ). Difusní záření. Záření, které neprochází přímou cestou od slunce ke kolektoru, nýbrž se dostává na kolektor rozptylem. Jeho intenzita se pohybuje mezi 200 a 400 W na m 2. Přímé sluneční záření. Sluneční záření, které dopadne na plochu bez rozptylu částečkami zemské atmosféry. Stupeň emise udává, v jakém velikostním řádu absorbér vyzařuje teplo. Stupeň emise 0 znamená, že absorbér neztrácí vyzařováním do okolí žádnou energii. Globální záření. Součet přímého, difusního a odraženého slunečního záření, dopadající na horizontální rovinu. Součinitel konverze. Součinitel konverze nebo optická účinnost h 0 udává, kolik procent slunečního záření může kolektor maximálně převést na využitelné teplo. Konvekce Tepelné ztráty, způsobené cirkulací vzduchu při rozdílu teplot mezi skleněnou tabulí kolektoru a horkým absorbérem. Užitečný tepelný výkon. Rozdíl mezi absorbovaným slunečním zářením a tepelnými ztrátami kolektoru. Odražené sluneční záření. Přímé a difusní záření, rozptýlené okolím na plochu. Kapalina teplonosného média. Kapalina teplonosného média je ona kapalina, která přebírá užitečné teplo v absorbéru kolektoru a přivádí je ke spotřebiči (výměník tepla). Je zabezpečena proti zamrznutí do teploty - 30 C, a chrání solární soustavy pomocí inhibitorů před korozí. Součinitel tepelné ztráty a 0 a a 1 a 0 je konstantní podíl tepelné ztráty kolektoru a jinak se označuje jako hodnota k. a 1 je kvadratický podíl tepelné ztráty, závislý na teplotě. Pro vyjádření tepelných ztrát kolektoru je smysluplné pouze uvedení obou hodnot. Čím jsou tyto hodnoty nižší, tím je situace lepší. Účinnost. Účinnost solárního kolektoru je poměr odváděného výkonu kolektoru k přiváděnému výkonu solárního záření. Působícími veličinami jsou kromě jiného teplota prostředí a teplota absorbéru. 12 solární systémy technické informace

13 Projektování soustavy Orientace a sklon kolektoru Orientace kolektoru Sklon a azimutový úhel kolektoru jsou směrodatnými faktory pro dosažení vysoké účinnosti. Orientace kolektoru musí být pokud možno volena optimálně. Odchylku od optimální orientace kolektoru je možno kompenzovat větší plochou kolektorů. Úhel sklonu Úhel sklonu znamená úhel mezi horizontálou a skloněným kolektorem. Tento úhel je u střešní montáže určen sklonem střechy. Pro solární přípravu teplé vody je ideální sklon 45, pro podporu vytápění 60. Pro některé upevňovací systémy jsou nabízeny podpěry, kterými se nechá úhel sklonu zvětšit. Podle požadovaného časového období využití se tak snažíme dosáhnout ideálního sklonu. Azimutový úhel Azimutový úhel znamená odchylku úhlu plochy kolektoru od jižního směru (kolektor nasměrovaný na jih, azimut = 0). Většinou je azimutový úhel předurčen nasměrováním budovy. Nejvyššího solárního zisku je dosaženo orientací kolektorové plochy na jih. Orientace kolektoru Solární zisk v závislosti na sklonu kolektoru Azimutový úhel S Z V J Solární zisk v závislosti na azimutovém úhlu technické informace solární systémy 13

14 PROJEKTOVÁNÍ SOUSTAVY KŘIVKY ÚČINNOSTI Zobrazení ztrát kolektoru 84_05_01_0006 X = Δ T [K] Y = účinnost 1 optické ztráty 2 lineární ztráty (a 1 ) 3 kvadratické ztráty (a 2 ) Výkonnost solárních kolektorů se popisuje křivkou účinnosti. K tomu se vynáší v diagramu nad teplotním rozdílem účinnost. Skutečné dimenzování vyplývá z nomogramu pro dimenzování, v závislosti na globálním záření, podmínkách instalace, teplotě teplonosného média a charakteristice soustavy. Účinnost η Účinnost udává, kolik dopadajícího světla převede kolektor na užitečné teplo. Teplotní rozdíl ΔT (K) Jedná se o teplotní rozdíl mezi střední teplotou teplonosného média v kolektoru a teplotou okolního vzduchu kolektoru. Je-li střední teplota teplonosného média rovná teplotě okolí, nemá kolektor žádné tepelné ztráty a tím dosahuje své maximální účinnosti. Hovoří se přitom o h 0. Vysoké teplotní rozdíly mohou tedy vzniknout jednak nízkou teplotou okolí (přechodná období a zima) a na druhé straně danou vyšší teplotou teplonosného média Maximální účinnost η 0 Pokud nemá kolektor žádné tepelné ztráty do okolí, jsou pro účinnost směrodatné pouze optické ztráty. Neexistuje teplotní rozdíl mezi střední teplotou teplonosného média a teplotou okolí. Účinnost η 0 určují propustnost světla skleněné tabule a stupeň absorpce selektivní vrstvy. Proto se hovoří také o optické účinnosti. Součinitel tepelné ztráty (lineární) α 0 [W/m² K] α 0 popisuje lineární tepelné ztráty kolektoru, vztažené na plochu a na teplotní rozdíl. Součinitel tepelné ztráty (kvadratický) α 1 [W/m² K²] K lineárním tepelným ztrátám přistupuje ještě kvadratický podíl. Součinitel tepelné ztráty α 1 udává zakřivení definitivní křivky účinnosti, která nebere v úvahu lineární tepelné ztráty zářením. Intenzita ozáření I [W/m²] Intenzita ozáření udává výkon dopadajícího světla, vztažený na plochu. 14 solární systémy technické informace

15 PROJEKTOVÁNÍ SOUSTAVY KŘIVKY účinnosti Porovnání křivek účinnosti kolektoru SOL 27 basic při různém ozáření 84_05_01_0003 X = Δ T [K] Y = účinnost W/m W/m W/m W/m 2 Příklad Příklad ukazuje ve třech krocích křivku účinnosti se zřetelem k jednotlivým různým ztrátovým podílům. Plná čára je definitivní průběh křivky účinnosti s přihlédnutím k parametrům η 0, α 0 a α 1 (při 700 W/m²). Čím vyšší je teplotní rozdíl, o to vyšší jsou tepelné ztráty kolektoru. V součinitelích tepelné ztráty α 0 a α 1 je vyjádřena hodnota tepelné ztráty. η = η0 - α 0 T α - 1 T 2 i i η = 0,79-3,42 W 20 K m ² 0,0142 W (20 K) - m ² m ² K 750 W m ² K ² 750 W η = 0,79-0,091-0,008 η = 0,69 Příklad výpočtu: Při teplotě okolí 25 C a střední teplotě teplonosného média 45 C ( T = 20 K) se vypočítá účinnost kolektoru SOL 27 basic při intenzitě ozáření 750 W/m 2 hodnotou η = 0,691. Tento výsledek znamená, že při teplotním rozdílu 20 K mezi střední teplotou teplonosného média a teplotou okolí se převádí ještě stále 69,1 % ozáře ného výkonu na užitečné teplo. technické informace solární systémy 15

16 projektování soustavy solární KlIMATICKÉ zóny 26_05_01_0216 Celkové záření v kwh/m² za rok dimenzování solárních soustav je závislé na potřebě energie spotřebitele a na nabídce energie, existující od slunce k pokrytí nebo částečnému krytí potřeby. Možnosti instalace kolektorů, podmíněné stanovištěm nebo provedením projektu, mohou rovněž mít přímý vliv na dimenzování plochy kolektorů. Pro optimální nadimenzování plochy kolektorů solárních soustav se vždy vychází z časového období využití. během časových období využití leden až prosinec (celoročně) je možno dimenzovat solární soustavy vždy podle procentuálních podílů sluneční energie na potřebě energie. Podíl by se měl pohybovat mezi 40 až 70 %. Při sezónou podmíněném využití během letních měsíců (květen až srpen, duben až září), např. pro ohřev vody do bazénu na volných koupalištích, se dimenzují solární soustavy tak, aby se dosáhlo co možno úplného pokrytí potřeby tepla, aniž by bylo třeba zajišťovat větší množství nezužitkovatelné nadbytečné energie. Klimatické zóny klimatická zóna i ii iii iv v celkové záření kwh kwh kwh kwh kwh 16 solární systémy technické Informace

17 projektování soustavy příprava teplé vody - malé soustavy Potřeba teplé vody (TV) Potřeba energie pro přípravu Tv v domech pro jednu i více rodin je závislá na individuální spotřebě Tv na jednu osobu a den. Průměrná spotřeba 40 litrů při teplotě odebírané vody 45 C odpovídá denní potřebě energie na hlavu cca 2,0 kwh. Celkový rozsah spotřebitelských zvyklostí je však velký. Tím dochází předpis vdi 2067 při určování nákladů na Tv k hodnotám 0,6 kwh (velmi nízká spotřeba) až 5,0 kwh (vysoká spotřeba). Z tohoto důvodu se doporučuje při plánování solární soustavy pro přípravu Tv při známých zvyklostech spotřebitele provést zvláštní výpočet potřeby. velkou úlohu zde hrají obzvláště zvyklosti při koupání a sprchování. vanová koupel se 150 litry vody se vstupní teplotou 40 C znamená spotřebu energie cca 5,3 kwh, zatímco při sprchování, trvajícím 3-5 minut, je zapotřebí průměrně 45 litrů vody s teplotou 37 C, spotřeba se pohybuje kolem 1,4 kwh. S použitím zde uvedených tabulek je možno přibližně přesně určovat speciální potřebu tepla pro různé případy. hodnoty jsou vztaženy na vstupní teplotu studené vody 10 C a teplotu Tv 45 C, případně 60 C. Z energetických důvodů je třeba se vyhnout cirkulačním potrubím. Potřeba TV v litrech/den x osoba (Průměrné hodnoty podle měření vdew 1984) teplota vody Vysvětlivky k použití přibližného nomogramu pro dimenzování (viz stránka 55). Pro přibližné dimenzování solární soustavy pro ohřev Tv máte k dispozici nomogram. K určení potřebujete: počet osob denní spotřebu Tv klimatickou zónu místa instalace soustavy sklon střechy (nebo u instalace na ploché střeše použít 45 ) nasměrování solární soustavy (jih, východ, atd.). S pomocí těchto dat je možno provést přibližné dimenzování soustavy následujícím způsobem: Začnete s počtem osob, vyhledáte pomocí pravítka a tužky průsečík se spotřebou Tv na litry a den. specifické využité teplo Domácnost 45 C 60 c kwh/den x osoba Průměr ,2 Nízká potřeba ,6-1,2 Střední potřeba ,2-2,4 vysoká potřeba ,4-4,8 Zařízení pro koupel 45 C 60 c kwh/d x o a pro sprchování veřejné lázně ,4 Soukromé lázně ,2 veřejná sauna ,8 Soukromá sauna ,9 společná 45 C 60 c kwh/d x o zařízení Sportoviště ,4 internáty ,5 Nemocnice ,5-7,0 Průmysl ,8 Při vycházení z tohoto bodu určíte dále průsečík s příslušnou klimatickou zónou. vyjdete-li z tohoto nového bodu, vyhledáte průsečík s příslušným sklonem střechy, potom pokračujete s nasměrováním střechy. Nyní zvolíte podíl pokrytí se zřetelem na počet kolektorů. Přitom respektujete přirážkové součinitele pro jednoduchou délku potrubí přes 10 m. volba podílu pokrytí se orientuje možným počtem kolektorů, případně trubic. Každému počtu kolektorů / trubic je přiřazena v tabulce nad ním uložená velikost zásobníku, která je rozhodující pro správné dimenzování soustavy. technické Informace solární systémy 17

18 Projektování soustavy Nomogram pro dimenzování přípravy TEPLÉ VODY - malé soustavy zásobník teplé vody [l] 1000 Typ počet kolektorů SOL 27 premium S SOL 27 premium W SOL 27 basic SOL 23 premium V/Z JV/JZ J příklad počet osob spotřeba teplé vody (litr na osobu/den) 26_05_01_ solární systémy technické informace

19 PROJEKTOVÁNÍ SOUSTAVY VELKÉ SOUSTAVY PRO PŘÍPRAVU TEPLÉ VODY Obecné informace Oproti menším solárním soustavám v rodinných a dvougeneračních domcích předpokládají velké soustavy k přípravě teplé vody jiná kritéria projektování. Zatímco malé solární soustavy se se zřetelem na svůj cíl provedení dimenzují často na vysoké solární krytí, platí pro velké soustavy pro přípravu teplé vody většinou dosažení maximálního možného výnosu na čtvereční metr instalované kolektorové plochy. Vytvářejí se tím příznivější předpoklady, pokud se týká hospodárnosti soustavy, případně maximálně nízkých nákladů na solární teplo. Velké soustavy je nutno proto dimenzovat takovým způsobem, aby se zamezilo solárním přebytkům a tím stagnacím v kolektorovém poli. Ve větších domech pro více rodin nebo rovněž v patrových obytných stavbách to znamená dimenzování na uživatelsky podmíněné, často letní periody slabého zatížení potřeby teplé vody. Proto by mělo být cílem přivádět celou solárně získanou energii rovněž systému přípravy teplé vody. K dosažení tohoto cíle se pohybuje specifické využití, tedy získané množství teplé vody na čtvereční metr kolektorové plochy, zpravidla u hodnoty asi 60 až 70 l vody teplé 60 C na čtvereční metr absorpční plochy. Pro porovnání je vytížení velkoryse dimenzované malé soustavy s 30, až dokonce 20 l/m 2 velmi nízké. Dosažitelné podíly krytí velkých soustav tak leží nutně u přibližně 30 až maximálně asi 40 %. Proti tomuto relativně vysokému vytížení l/m 2 stojí množství energie přibližně 3,5 4 kwh/m 2 dosažitelné ve střední Evropě při bezmračném letním dnu, přičemž to odpovídá 50 % denní vyzářené energie na čtvereční metr. Ta vystačuje pro zahřátí cca 60 litrů vody z uvažované vstupní teploty studené vody 10 C na teplotu přibližně 60 C. Potřeba teplé vody Při určování velikosti soustavy hraje důležitou úlohu rovněž potřeba teplé vody na jednu osobu. Ve větších budovách lze tak vycházet ze značně menší spotřeby v porovnání k normálním malým soustavám. Obecně by se však mělo před dimenzováním vycházet u velkých systémů s měřením spotřeby. Pokud to není proveditelné, například jedná-li se o novostavbu, je možno uvažovat hodnoty kolem 22 litrů s teplotou 60 C na jednu osobu. To odpovídá údajům z předpisu VDI 6002 část 1. Osoby Celková potřeba teplé vody [l/d] Celková potřeba energie [kwh/d] * Plocha kolektorů a zásobník teplé vody S určenými denními spotřebami teplé vody je nyní možno určit plochu kolektorů a potřebný solární akumulační objem zásobníku teplé vody. Solární akumulační objem zásobníku teplé vody se doporučuje pro systémy s vysokým vytížením bez začlenění cirkulačního systému na 50 l/m 2 plochy kolektorů. Pokud mají být solárně kryté také cirkulační ztráty systému teplé vody, měl by činit objem zásobníku teplé vody cca 55 l/m 2. Objemové údaje platí stejným způsobem pro předehřívač teplé vody, jako pro solární vyrovnávací zásobník. Na základě těchto podkladů vyplývají plochy kolektorů uvedené v tabulce a velikosti zásobníků pro větší soustavy k přípravě teplé vody. Plocha kolektorů [m²] Objem zásobníku teplé vody [l]** * Jestliže není známá přesná potřeba, mělo by se při krytí cirkulačních ztrát přidat 50 % na denní potřebu. ** Objem zásobníku teplé vody pro systémy bez krytí cirkulačních ztrát. technické informace solární systémy 19

20 Projektování soustavy VELKÉ SOUSTAVY PRO PŘÍPRAVU TEPLÉ VODY Tepelné výměníky K zajištění efektivnějšího nabíjení a vybíjení solárního zásobníku teplé vody, stejně jako pohotovostního zásobníku teplé vody je vhodné použít od určité velikosti externí deskový tepelný výměník. Tento výměník tepla by se však měl dimenzovat a zvolit bezpodmínečně s použitím vhodného výpočetního programu příslušného výrobce, neboť množství modelů a četnost materiálů použitelných produktů dovolují empirické hodnoty nebo dokonce paušální volbu jen ve vyjímečných případech. Projektování a simulace Dimenzování a volba odpovídajících komponentů se musí nutně přezkoušet s použitím vhodného solárního simulačního programu. Obecně platí vždy doporučení zajistit návrh velkých solárních soustav v koordinaci s technickým oddělením výrobce. Příklad: Dům pro více rodin se 160 osobami, změřená denní potřeba 3580 litrů vody s teplotou 60 C, teplota přívodní studené vody 10 C, množství ozařovací energie v normálním bezmračném letní dni 7,5 kwh/m 2, solární krytí cirkulačních ztrát. Denní potřeba energie pro teplou vodu s připočítáním 70 kwh změřených cirkulačních ztrát: 208 kwh + 70 kwh = 278 kwh/d Při stupni využití systému cca 50 % je k dispozici jako využitelná energie při daném ozařování asi 3,75 kwh/m 2. Z toho vyplývající plocha kolektorů: 278 kwh/d / 3,75 kwh/m 2 = 74 m 2 Potřebný akumulační objem zásobníku teplé vody s přihlédnutím ke krytí cirkulačních ztrát: 55 l/m 2 * 74 m 2 = 4070 l Příklad realizace: 30 kolektorů SOL 27 premium po 2 polích vždy s 15 kusy Čerpadlová konstrukční skupina SOKI plus 4 vyrovnávací zásobníky teplé vody SBP 1000 E SOL Další upozornění V naší paletě výrobků je možno nalézt četné komponenty, které lze použít až do určité řádové velikosti. Vzhledem k tomu, že se větší solární soustavy používají většinou s menším objemovým průtokem přes kolektorové pole, je možno připojit při dodržení charakteristik čerpadel rovněž více než 16 kolektorů. Jednotlivý vyrovnávací zásobník teplé vody nabízí přednosti, pokud se týká tepelných ztrát a nízkých nákladů na instalaci a regulační techniku. V určitých případech, např. při omezených prostorových poměrech nebo v asanačních případech může však být účelné použít několik menších samostatných zásobníků teplé vody. Naše solární zásobníky teplé vody mají všechny interní solární tepelný výměník, který je možno použít při srovnatelně malých ztrátách výnosu místo poměrně drahého deskového výměníku tepla. Určování velikosti tlakové expanzní nádoby se provádí na podkladě výpočtů dimenze a příkladů v tomto dokumentu. V žádném případě by se nemělo do solárního předehřívače teplé vody, resp. solárního vyrovnávacího zásobníku začlenit cirkulační potrubí. Následkem by bylo zvýšení teplot zásobníků teplé vody a s tím spojené snížení solárních výnosů. 20 solární systémy technické informace

21 projektování soustavy Opatření ke snížení růstu bakterií (legionel) Protibakteriální zapojení s termickou dezinfekcí 07_01_05_01_L Legenda viz. příloha Popis pozic pro doporučená zapojení. Legionely jsou bakterie, které se mohou dostat s pitnou vodou do instalace a při teplotním rozsahu mezi 30 C a 45 C se mohou rozmnožovat. Při teplotách vyšších než 50 C začíná jejich usmrcování, které se se vzrůstajícími teplotami značně zkracuje. Pracovní list DVGW W 551 předepisuje pro velké soustavy jednou denně ohřev celého obsahu vody předehřívacích stupňů zařízení pro ohřev pitné vody na 60 C. Malé soustavy tomuto doporučení nepodléhají. Malými soustavami jsou ohřívače pitné vody se zásobníkem a centrální průtokové ohřívače pitné vody v: - rodinných domcích, - domcích pro dvě rodiny, - soustavách s ohřívači pitné vody s objemem < 400 I a objemem < 3 I v každém potrubí mezi výstupem z ohřívače pitné vody a odběrovým místem. Přitom není vzato v úvahu případné cirkulační potrubí. Všechny ostatní soustavy jsou velkými soustavami. Ohřev zásobníku je možno uskutečnit s použitím zapojení, uvedeného na horním obrázku. Časově řízeným čerpadlem se přečerpá celý objem zásobníku, a může tak být ohřát stávajícím přídavným ohřevem na 60 C. Ohřev by se měl provést mezi 17. a 19. hodinou, aby se dosáhlo co možno největšího solárního příspěvku. S tímto ohřevem je zaručeno usmrcení bakterií, a je zajištěna večerní spotřeba (při příliš malém solárním příspěvku). technické informace solární systémy 21

22 Projektování soustavy Přibližné dimenzování solární soustavy pro podporu vytápění Příklad.. QN budovy: 7 kw minimální venkovní teploty: 12 C teplota místnosti: +20 C doba vytápění: 10 hodin denně typ kolektorů: SOL 27 premium směr oblohy: jih úhel postavení: 40 Klimatická zóna: ii Výpočet. teplotní rozdíl 1 (+20 C) ( 12 C) = 32 K teplotní rozdíl 2 (+20 C) (+10 C) = 10 K potřeba tepla při +10 C 7 kw/32 K x 10 K = 2,19 kw denní spotřeba energie 2,19 kw x 10 h = 21,9 kwh energetický zisk jednoho kolektoru podle tabulky = 5,55 kwh 21,90 kwh / 5,55 kwh = 3,95 hodin velikost zásobníku vytápění podle tabulky = 145 l pro 1 kolektor 4 x 145 litrů = 580 litrů Výsledek. kolektory SOL 27 premium 4 kusy zásobníkový ohřívač: SBK 600/150 Energetický zisk Prům. teplota topné vody 45 C (podpora vytápění v přechodném období do venkovní teploty + 10 C). Nasměrování kolektorů k jihu. Úhel postavení 40 až 50 solární sluneční svithodiny SOL 27 premium SOL 27 premium klimatická zóna [h/rok] kwh/kolektor kwh/kolektor I < ,75 3,90 II ,45 4,45 III ,15 5,00 IV ,80 5,00 V ,50 6,00 VI ,20 6,60 VII > ,85 7,20 Objem zásobníku teplé vody Objem zásobníku je závislý na potřebě tepla budovy. Minimální objem zásobníku na jeden kolektor solární sluneční svithodiny SOL 27 premium SOL 27 premium klimatická zóna [h/rok] [min. l] [min. l] I < II III IV V VI VII > Opravné součinitele Při odchylce od ideálního nasměrování (jih) nebo úhlu postavení (45 ) je nutno počet kolektorů procentuálně zvětšit. Nasměrování Součinitel jih 1 jihozápad 1,1 jihovýchod 1,1 západ 1,2 východ 1,2 Úhel sklonu Součinitel ,1 30 1,1 60 1,2 70 1,2 22 solární systémy technické informace

23 Projektování soustavy Přibližné dimenzování solární soustavy pro OHŘEV VODY BAZÉNU Výpočet Výpočet spotřeby energie pro ohřev vody do bazénu je závislý na řadě faktorů, jež nejsou částečně konstantní. Teplota okolí, relativní vlhkost vzduchu a u venkovních bazénů rychlost větru určují podstatným způsobem vznikající ztráty odpařováním, konvekcí, vyzařováním a trasmisí. K tomu přistupuje energie, vynaložená pro potřebný ohřev čerstvé a doplňkové vody. Přímé sluneční záření sice částečně zajišťuje určité vyrovnání, avšak v našich zeměpisných šířkách převažují ztráty. Vzhledem k tomu, že podle vzorců je přesný výpočet potřeby tepla složitý, opíráme se všeobecně o využití empirických hodnot. Tyto hodnoty jsou založeny na měřeních a zkouškách, a nabízejí dostatečně dobrou přesnost. Kryté bazény Při výpočtu solární soustavy pro ohřev vody v krytém bazénu se vychází většinou z celoročního využití. Doporučuje se dimenzovat na během roku vypočítaný podíl sluneční energie 50 až 60 %, neboť v této oblasti se pohybuje optimální poměr nákladů k využití. Průměrná teplota vody v bazénu činí 24 C při teplotě prostoru 28 C. Tepelná bilance pro ohřev vody je u krytého bazénu celkově příznivější než u venkovního bazénu, takže se vystačí s menší plochou kolektoru. Zastřešením bazénu se výdaj energie zmenšuje o cca 50 %. Venkovní bazény Zde se vychází z přibližně stoprocentního krytí energie solární soustavou. Časové období využití u venkovního bazénu se pohybuje v měsících květen až září. Doporučená průměrná teplota vody v bazénu leží mezi C. Přitom může teplota vody v bazénu při chybějícím slunečním záření také klesnout pod požadované hodnoty. Výdaj energie, potřebný pro přípravu vody do bazénu a jako následek toho i plocha kolektoru se zmenšuje také instalací zastřešení a stavbou venkovního bazénu v chráněné poloze. V opačném případě dopadne dimenzování kolektoru nepříznivěji. Je nutno také uvážit, že zvýšení průměrné teploty o 1 C má za následek zvětšení plochy kolektoru o cca 25 procent. Pokud se vyžaduje konstantní teplota vody v bazénu, je nutno instalovat další zdroj tepla. Venkovní bazén Koupací sezóna polovina května až polovina září, prům. teplota vody v bazénu 23 C. Nasměrování kolektorů k jihu. Úhel postavení 45, solární příspěvek na pokrytí cca 90% v sezóně. Tepel. ztráta bez zastřešení max. 1,0 K/d, se zastřeš, max. 0,7 K/d, prům. hloubka 1,4 m. solární sluneční součinitel součinitel klimatická svithodiny bez zastřešení se zastřešením zóna [h/rok] SOL 27 premium SOL 27 premium I < ,60 0,40 II ,50 0,30 III ,40 0,30 IV ,35 0,25 V ,30 0,25 VI ,25 0,20 VII > ,25 0,20 Krytý bazén Koupací sezóna celoroční, průměrná teplota vody v bazénu 24 až 26 C. Nasměrování kolektorů kjihu. Úhel postavení 45, solární příspěvek na pokrytícca 60 % v roce. Tepelná ztráta bez zastřešení max. 1,0 K/d, se zastřešením max. 0,5 K/d, průměrná hloubka 1,4 m. solární sluneční součinitel součinitel klimatická svithodiny bez zastřešení se zastřešením zóna [h/rok] SOL 27 premium SOL 27 premium I < ,90 0,50 II ,80 0,40 III ,70 0,35 IV ,60 0,30 V ,50 0,30 VI ,45 0,25 VII > ,40 0,25 Opravné součinitele Při odchylce od ideálního nasměrování (jih) nebo úhlu sklonu (45 ) je nutno počet kolektorů procentuálně zvětšit. nasměrování součinitel úhel sklonu součinitel jih jih-západ 1,1 20 1,1 jih-východ 1,1 30 1,1 západ 1,2 60 1,2 východ 1,2 70 1,2 Povrch vody x součinitel = plocha kolektoru (aperturní plocha) Účinná plocha u kolektoru SOL 27 S = 2,41 m 2, u kolektoru SOL 23 premium = 2,00 m 2 Příklad. Venkovní bazén bez zastřešení Velikost 4,0 x 7,5 m = 30 m 2 Typ kolektoru: SOL 27 premium Směr oblohy: jihozápad Úhel sklonu: 30, klimatická zóna: II Data soustavy. Plocha bazénu: 30,0 m 2 Součinitel plochy kolektoru: 0,5 Oprava na směr oblohy: 1,1 Oprava na úhel sklonu: 1,1 Plocha kolektoru: 2,41 m 2 Výpočet. 30,00 m 2 x 0,5x1,1 x1,1 =18,2m 2 18,2 m 2 /2,41 m 2 /kolektor = 8 kolektorů Výsledek. 8 kusů kolektorů SOL 27 plus, rozdělené do dvou skupin po čtyřech kolektorech plus kolektory pro přípravu TV. technické informace solární systémy 23

24 Projektování soustavy Dimenzování membránové tlakové expanzní nádoby Všeobecné informace. Membránové tlakové expanzní nádoby jsou bezpečnostním zařízením v uzavřených soustavách tepelných zdrojů. Nádoby slouží pro pojmutí teplonosného média při změně objemu ohřevem, případně při ochlazení soustavy. Příliš málo dimenzované tlakové expanzní nádoby jsou příčinou provozních poruch a poškození soustavy. Hlavní poškození přitom vzniká vlivem kontrakce při ochlazení. Je-li expanzní nádoba příliš malá, nemůže teplonosné médium již přitékat, a proto nasává soustava vzduch, například těsněními ventilů. Při ohřevu soustavy nemůže příliš malá expanzní nádoba již přijmout dostatek teplonosného média a otevírá se pojistný ventil. Tím ztrácí soustava kapalinu teplonosného média, jež pak chybí při ochlazování. Expanzní nádoba musí být schopna pojmout přídavně k roztaženému objemu teplonos ného média obsah teplonosného média krát odpařovací součinitel kolektorů, aniž by se otevřel pojistný ventil (soustava s vlastní bezpečností). Příklad. Dimenzování tlakové expanzní nádoby u soustavy s vlastní bezpečností se dvěma kolektory typu SOL 27 premium a celkem 20 metry potrubí mezi kolektoro vým polem a zásobníkem TV. Viz výpočet vpravo. Odpařovací součinitel. Odpařovací součinitel má u všech typů kolektorů hodnotu 1,0. Rezerva kapaliny Při objemu expanzní nádrže > 15 l je dle EN12828 minimálně 3 l. Výpočet objemu teplonosného média a tlakové expanzní nádoby Platí pouze pro solární soustavy s vlastní bezpečností s max. výškovým rozdílem mezi kolektorem a tlak. expanzní nádobou 20 metrů, s jedním pojistným ventilem s otevíracím přetlakem 6 bar a tlak. expanzní nádobou se vstup, tlakem 3 bar. Objem teplonosného média kolektorů typ objem [l] počet [ks] objem [l] SOL 27 premium S 1,5 x 2 = 3,0 SOL 27 premium W 1,83 SOL 27 basic 1,5 SOL 23 plus 1,40 kolektorová skupina 0,39 1 0,39 objem kolektor. pole = 3,39 Objem teplonosného média potrubí měděná trubka objem [l] délka [m] objem [l] 15 x 1,0 0,13 18 x 1,0 0,20 x 20 = 4,00 22 x 1,0 0,31 28 x 1,5 0,49 35 x 1,5 0,80 42 x 1,5 1,20 54 x 2,0 1,96 = 4,00 Objem teplonosného média tepelného výměníku nádrže typ objem [l] počet [ks] objem [l] SBB 300 plus 14,7 x 1 = 14,7 SBB 400 plus 15,7 SBB 600 plus 22,1 = 14,7 Mezisoučet kolektorové pole [l] potrubí [l] tepelný výměník [l] Z-součet [l] 3,39 + 4,0 + 14,7 = 22,09 Rezerva kapaliny mezisoučet [l] součinitel rezerva kapaliny [l] 22,09 x 0,005 = 0,11 Minimální rezerva kapaliny je 3 litry. Celkový součet objemu teplonosného média H-30 L mezisoučet [l] rezerva kapaliny [l] součet H-30 [l] 22,09 + 3,0 = 25,09 Expanzní objem celkový objem [l] objem kolektoru [l] součinitel expanze [l] ( 25,09-3,0 ) x 0,0849 = 1,88 Odpařované množství objem kolektoru [l] součinitel odpaření [l] 3,39 x 1,0 = 3,39 Součet expanzního objemu expanze [l] odpaření [l] rezerva kap. [l] objem [l] 1,88 + 3,39 + 3,0 = 8,27 Velikost expanzní nádrže objem [l] faktor velikost [l] 8,27 : 0,385 = 21,48 Zvolená expanzní nádrž objem [l] přetlak [bar] 25 3,0 24 solární systémy technické informace

25 Projektování soustavy dimenzování tepelných výměníků Dimenzování tepelného výměníku pro ohřev teplé vody tepelný SOL 27 premium SOL 27 basic SOL 23 premium teploty objem. průtok tlaková ztráta výměník max. ks. max. ks. max. ks. primární sekundární primární sekundární primární sekundární typ [ C] [ C] [m 3 /h] [m 3 /h] [hpa] [hpa] vestavěný SBB 300 plus* / , tepelný výměník SBB 400 plus* / , dole SBB 600 plus* / , vnitřní WTW 21/ / , tepelný WTW 28/ / , výměník WTW 28/ / , externí WT /52 50/40 1,20 1, tepelný WT /52 50/40 1,80 2, výměník WT /52 50/40 2,40 2, WT /45 35/30 6,00 4, Primární okruh je naplněn teplonosným médiem H-30 L. Dimenzování tepelného výměníku pro ohřev vody do bazénu tepelný SOL 27 premium SOL 27 basic SOL 27 premium teploty objem. průtok tlaková ztráta výměník max. ks. max. ks. max. ks. primární sekundární primární sekundární primární sekundární typ [ C] [ C] [m 3 /h] [m 3 /h] [hpa] [hpa] externí WT /52 30/24 1,20 1, tepelný WT /52 30/24 1,80 2, výměník WT /52 30/24 2,40 2, WT /45 35/30 6,00 4, Primární okruh je naplněn teplonosným médiem H-30 L. Dimenzování tepelného výměníku pro podporu vytápění tepelný SOL 27 premium SOL 27 basic SOL 27 premium teploty objem. průtok tlaková ztráta výměník max. ks. max. ks. max. ks. primární sekundární primární sekundární primární sekundární typ [ C] [ C] [m 3 /h] [m 3 /h] [hpa] [hpa] externí WT /52 50/40 1,20 1, tepelný WT /52 50/40 1,80 2, výměník WT /52 50/40 2,40 2, WT /45 35/30 6,00 4, Primární okruh je naplněn teplonosným médiem H-30 L. Zásadně doporučujeme provádět dimenzování a výběr tepelného výměníku pomocí programů výrobce. technické informace solární systémy 25

26 Projektování soustavy DIMENZOVÁNÍ KOLEKTOROVÝCH POLÍ Objemový průtok kolektorů Jmenovitý objemový průtok kolektoru je fyzikálně omezený a je uvedený v technických datech kolektoru. Uvedené objemové průtoky kolektorem musejí být dodrženy za všech provozních podmínek. Skupiny kolektorů Aby se dosáhlo požadované hodnoty krytí soustavy, nevystačuje zpravidla výkon jednotlivého kolektoru. Právě tak není použití jednotlivého kolektoru většinou představitelné ani hospodářsky. Náklady na hydraulické propojení, nádobu zásobníku teplé vody a regulaci jsou u menších soustav většinou přibližně identické, takže se zde použije skupina kolektorů. V sériovém zapojení kolektorů může být zajištěn průtok až k uvedenému maximálnímu objemovému průtoku jednotlivého kolektoru. Na jednu skupinu v sérií je možno zapojit maximálně 5 kolektorů. U soustav s více než 5 kolektory je nutné paralelní zapojení několika skupin. Pro zajištění rovnoměrného průtokového množství v každé skupině je zapotřebí rovnoměrné rozdělení kolektorů. Soustavy s 16 kolektory Naše materiálové specifikace se vztahují na vhodně navržené hydraulické rozdělení skupin. Skupiny se přitom uvažují jako nemechanicky navzájem spojené. Pokud se vyžaduje mechanické spojení skupin, musí se přizpůsobit objednaný počet rámových spojovacích sad v souladu se skutečnou potřebou. Souhrny materiálu obsahují rovněž čerpadlové konstrukční skupiny, které jsou rovněž vybavené odpovídajícími oběhovými čerpadly. Soustavy s více než 16 kolektory V případě, že jsou zapotřebí kolektorová pole s více než 16 kolektory, provádí se dimenzování potrubí a oběhových čerpadel na podkladě specifických tabulek pro dimenzování kolektorů. Tabulky obsahují kromě objemových průtoků a sestavených průměrů trubek také údaje o námi doporučeném oběhovém čerpadlu. Vlivem komplexnosti velkých soustav doporučujeme nechat si dimenzovat projekt naším projekčním oddělením. 26 solární systémy technické informace