Wykorzystanie energii solarne

Anna Bryszewska –Mazurek, Wojciech Mazurek, Tadeusz Reinhard
Politechnika Wrocławska
Wykorzystanie energii solarnej
do wspomagania instalacji ciepłej wody użytkowej
Streszczenie:
W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych instalacji kolektorów słonecznych współpracujących z
instalacją ciepłej wody użytkowej w budynku biurowym. Przeanalizowano działanie kolektorów w okresie
dwóch lat. Wyznaczono średnioroczny stopień pokrycia potrzeb cieplnych instalacji ciepłej wody przez system
2
solarny (58% dla kolektorów z izolacją próżniową) oraz średnią ilość energii uzyskiwanej z 1 m powierzchni
czynnej kolektora rocznie (490-500 kWh/m2).
Analizowano pracę instalacji kolektorów
słonecznych złożonej z 20 sztuk kolektorów typu
2
WATT CPC 9 o łącznej powierzchni czynnej 38 m .
Kolektory zbudowane były z rur szklanych z izolacją
próżniową. Instalację umieszczono na płaskim
dachu budynku 5-kondygnacyjnego we Wrocławiu.
Kolektory ustawiono na kierunku południowym,
o
pod kątem 45 do poziomu. Maksymalną
temperaturę wody gorącej zasilającej zasobniki
o
ograniczono do 70 C. W obliczeniach stopnia
pokrycia zapotrzebowania na cwu przez instalację
solarną, przyjęto, że temperatura wody na wejściu do
instalacji cwu wynosi 55oC
Rys.1 Schemat zasilania instalacji ciepłej wody użytkowej:
(1-zasobnik cwu, 3-sprzęgło hydrauliczne, 4- wymiennik płytowy)
Fig.1 Scheme of the hot water supply system:
(1-hot water tank, 3- hydraulic separator, 4-plate heat exchanger)
Na podstawie pomiarów natężenia promieniowania
słonecznego i parametrów obiegu czynnika krążącego przez
kolektory (temperatura i przepływ czynnika w obiegu
kolektorów), wyznaczono sprawność pozyskiwania energii
słonecznej w analizowanym układzie. Wyniki obliczeń
sprawności dla poszczególnych miesięcy danego roku
zestawiono na Rys. 1. Maksymalne sprawności osiągane
były w miesiącach letnich i przekraczały 50%.
Średnioroczna sprawność instalacji w 2009 r. wynosiła
38,4% a w 2010r. odpowiednio 38,8%.
Rys.2. Energia uzyskana z kolektorów słonecznych na potrzeby cwu
Fig.3. Solar thermal energy gained for the hot water system
Z bilansu energii dostarczanej z kolektorów słonecznych i
pobieranej na potrzeby cwu, wyznaczono procentowy udział
pokrycia zapotrzebowania na ciepłą wodę dla badanego
obiektu (Rys.3). Stopień pokrycia zapotrzebowania na cwu
przekracza 80% w miesiącach V-IX. W miesiącach letnich
(VII-IX) odnotowano nawet nadmiar dostępnej energii
cieplnej w stosunku do potrzeb. Średnioroczny stopień
pokrycia potrzeb cieplnych na potrzeby cwu przez instalację
solarną wyniósł ok. 58% w obu rozpatrywanych latach.
Rys.3. Stopień pokrycia zapotrzebowania na cwu przez instalację solarną
Fig.3. The rate of domestic hot water heating coverage by solar system
SOLAR THERMALENERGY SUPPORTING THE DOMESTIC HOT WATER SYSTEM
The paper presents results of experimental study on the solar thermal system supplying the hot water system in an
office building. Vacuum collectors performance was analyzed over two years. The average rate of domestic hot
water heating coverage by solar system was determined (58% for the vacuum solar collectors). The average
2
2
amount of energy obtained annually from 1 m solar collector was calculated (about 490-500 kWh/m ).
Air &Heat, Water & Energy 2011