Opis techniczny

Budynek DPS Klisino - Filia RADYNIA
Niniejsze opracowanie obejmuje dobór urządzeń instalacji solarnej pozyskującej energię
słoneczną do wspomagania produkcji ciepłej wody użytkowej dla potrzeb Domu Pomocy
Społecznej Klisino - Filia Radynia
1. Opis techniczny:
W ramach modernizacji instalacji projektuje się budowę instalacji solarów do pozyskiwania
energii słonecznej w celu wspomagania produkcji ciepłej wody użytkowej.
Projekt opracowano na podstawie:
- zlecenie na wykonanie
- dokumentacja projektowa modernizacji budowlanej budynku
- PN-91/B-02020 Ochrona cieplna budynków - wymagania i obliczenia
- PN-91/B-02414 Zabezpieczenie instalacji ogrzewań wodnych systemu zamkniętego.
- Opracowania książkowego "Centralne Ogrzewanie - pomoce projektanta”.
autorstwa: doc. dr hab. inż. J. Kwiatkowski i mgr inż. Lucjan Cholewa
- Wizji lokalnych.
1. Opis techniczny:
Opis kolektorów solarnych.
Dla wspomagania produkcji energii cieplnej przy wytwarzaniu ciepłej wody użytkowej projektuje
się kolektory słoneczne. Projektowana instalacja solarów (kolektorów słonecznych) pozyskująca
energię słoneczną będzie składała się z pakietów łącznie 16 szt solarów zainstalowanych na
dachu..
Kolektory słoneczne zamontowane pod kątem 45º w czterech grupach po cztery kolektory
ukierunkowane na południe lub na pd - wschód maksymalnie wykorzystają energię promieni
słonecznych przekształcając ją w energię cieplną. Energia ta zgromadzona w postaci gorącej
solanki (roztworu wodnego glikolu propylenowego) zostanie przetransportowana do piwnicy do
pomieszczenia istniejącej kotłowni gdzie poprzez pojemnościowy wymiennik ciepła odebrana i
przekazana do produkcji wody ciepłej użytkowej.
Kolektory rozmieścić należy na płaskim dachu budynku wyższego 2 – piętrowego. Rozmieszczenie
wg schematu jak na rysunku zachowując układ zasilania tichelmana.
Założenia i dane instalacji systemu solarnego:
Nasłonecznienie roczne
Ukierunkowanie kolektora - azymut
Stopień obniżenia sprawności (K)
Temperatura zimnej wody użytkowej w sieci
Temperatura CWU w podgrzewaczu solarnym
Powierzchnia brutto kolektora
Powierzchnia czynna kolektora
1000 [kWh/m² / okres użytkowania]
S (Y = 0°)
0
10 °C
55 °C
2,85 m²
2,64 m²
Zakładane pokrycie zapotrzebowania na c.w.u
przez instalację solarną w skali roku (Wp)
50 %
DOBÓR POJEMNOŚCI PODGRZEWACZA SOLARNEGO I ZAPOTRZEBOWANIA NA
ENERGIĘ POTRZEBNĄ DO PRZYGOTOWANIA C.W.U.
Dobowe zużycie cwu o temp. 45°C na 1 osobę produkowaną z systemu solarnego zakłada się w
wielkości Vcwu = 30 l/dobę/osobę
Tw - Tk
Całkowita pojemność podgrzewacza solarnego Vps wynosi: Vps = 1,5 * Vcwu * Nu *
Tps - Tk
Vps
- pojemność podgrzewacza solarnego [litr]
Vcwu - zapotrzebowanie na cwu.
Nu
- ilość użytkowników
Tk
- temperatura zimnej wody użytkowej [°C]
Tw
- temperatura c.w.u. w punkcie poboru [°C]
Tps
- temperatura c.w.u. w podgrzewaczu solarnym [°C]
45 - 10
Stąd: Vps = 1,5 × 30 × 36 ×
= 2700 [litr].
55 - 10
Dobowe zapotrzebowanie na energię solarną potrzebną do przygotowania cwu ,Q`sol = m*c*ΔT
m
- masa wody [kg]
c
- ciepło właściwe wody [Wh/kg*K] [1,16 Wh/kg*K]
ΔT
- różnica temperatur c.w.u. w zbiorniku oraz z.w. [K]
Q`sol = 2700 * 1,16 * 40 = 126000Wh = 1260 kWh/dobę
OBLICZENIE WYMAGANEJ ILOŚCI KOLEKTORÓW NA CELE C.W.U.
Roczne nasłonecznienie Qc [kWh/m2] wynosi Qc = 1000 [kWh/m2]
Współczynnik pokrycia rocznego Wp = 50%
Stopień sprawności instalacji szacuje się na Ww = 0,55
Stopień obniżenia sprawności spowodowane złym ukierunkowaniem kolektora przyjmuje
się 0 ze względu na fakt , że kierunek ustawienia kolektora zakłada się na południe.
5. Minimalna wymagana powierzchnia kolektora F wynosi:
Wp * Qsol * 365
0,5 ×126 × 365
F=
=
= 41 m2
(Ww - K ) * Qc
(0,55 - 0) × 1000
1.
2.
3.
4.
Gdzie:
F
Wp
Q
Ww
K
Qc
- minimalna wymagana powierzchnia kolektora [m2]
- współczynnik pokrycia rocznego zapotrzebowania na energię
- dobowe zapotrzebowanie na energię potrzebną do przygotowania cwu [kWh]
- stopień sprawności instalacji solarnej
- stopień obniżenia sprawności spowodowany złym ukierunkowaniem kolektora
- nasłonecznienie roczne w przewidywanym miejscu montażu instalacji [kWh/m2]
Wymagana minimalna ilość kolektorów:
Nk = F/2,64
gdzie: Nk
F
2,64
Stąd:
- minimalna wymagana ilość kolektorów [szt.]
- minimalna wymagana powierzchnia kolektorów [m2]
- powierzchnia czynna kolektora JuraSol 2,85
Nk = 41/2,64 = 15,5 , Przyjmuje się 16 szt kolektorów
Instalacja Solarów będzie składać się z kolektorów słonecznych np. JuraSol 2,85 m2.
Solary w ilości 16 sztuk zabudowane na powierzchni dachu płaskiego. Solary połączone w
systemie Tichelmanna systemem rur twardych miedzianych łączonych lutem twardym. Rury
izolować pianką w wykonaniu jak do instalacji klimatyzacyjnych o zwiększonej grubości 3 cm i
szczelnie na przenikanie wilgoci . Zabezpieczyć należy rury okrywając je w osłonach z rur PCV.
Rurociągi miedziane izolowane zasilające kolektory prowadzone będą od miejsca zabudowy
kolektorów tzn dach płaski na budynku wyższym dwu-piętrowych do miejsca zabudowy
podgrzewaczy CWU tzn kotłownia w budynku niższym. Rury miedziane doprowadzają poprzez
układ pompowy solankę (glikol polipropylenowy) do solarów w których podgrzewa się on a
następnie przepływając układem rur sprowadzonych na poziom piwnic budynku krąży w
wężownicach podgrzewaczy CWU oddając energię cieplną.
Przykładowe rozmieszczenie schematyczne solarów na dachu przedstawiają dwa poniższe rysunki:
Według powyżej dokonanych założeń i obliczeń dobrano powierzchnię kolektorów słonecznych
zapewniającą wspomaganie podgrzewu wody ciepłej użytkowej
Uwzględniając warunki powierzchni dachu dobrano:
16 solarów pionowych w 4 pakietach po 4 solary w każdym pakiecie.
Konieczne wyliczenia w celu ustalenia powierzchni dachu:
< α = 45º → sin α = 0,70710678118654752440084436210485
< β = 15º → cos β = 0,9659258262890682867497431997289
< β = 15º → tan β = 0,26794919243112270647255365849413
L = 2,24 m (wysokość kolektora)
B = 1,27 m (szerokość kolektora)
B-pak = 4 x 1,27 = 5,08 m (szerokość pakietu)
2,24 x 0,70710678118654752440084436210485
b = ------------------------------------------------------------ = ≈ 5,9 m
0,26794919243112270647255365849413
c = L x cos α = 2,24 x 0,70710678118654752440084436210485 = 1,58 ≈ 1,6 m
c + b = 5,9 + 1,6 = 7,5 m
Wymiary Rzutów Pakietów kolektorów na dach:
Pakiet 4 solarów: RP4 = 5,08 x 1,6 [m]
Wymagana pojemność podgrzewacza solarnego wg wcześniejszych obliczeń wynosi 2700 litrów
Dobrano 2 zasobniki CWU o poj. 1500 litr np. FiSH S1 oraz FiSH S2
Instalacje kolektorów dobrano wg parametrów technicznych jak niżej:
Kolektory o powierzchni 2,64 m2 z warstwą selektywną TiNOX,
stopień absorpcji 95%,
stopień emisji 4%,
sprawność kolektora zerowa 83,5%,
sprawność kolektora połówkowa 71,9%,
współczynnik strat liniowych 0,543 ,
współczynnik strat nieliniowych 0,040 ,
moc użyteczna kolektora 2338 [W].
Należy stosować kolektory o podanych parametrach jak wyżej lub lepszych.
Warunki wykonania i odbioru.
Całość prac powinna wykonywać firma specjalistyczna mająca doświadczenie w tego typu
remontach i przy budowie tego typu instalacji. Po każdorazowym montażu części instalacji należy
przeprowadzać próby ciśnieniowe celem sprawdzenia szczelności. Każdorazowe zamknięcie etapu
prac zanikowych należy odebrać protokółem z wykonanych prób ciśnieniowych wpisem inspektora
nadzoru.
Całkowity odbiór może nastąpić po rozruchu instalacji.