Słoneczna instalacja grzewcza c.w.u. — przegląd techniczny i obliczenia

Zadanie egzaminacyjne — przegląd techniczny słonecznej instalacji grzewczej w budynku jednorodzinnym.

Instalacja przygotowuje [c.w.u.]{Ciepła Woda Użytkowa — woda do mycia, kąpieli, prania. Najczęściej 45÷55°C. Standard PN-EN 12831-3} z wykorzystaniem 4 [kolektorów próżniowych]{Kolektor słoneczny próżniowy (vacuum tube) — najwyższa sprawność (η₀=0,568), małe straty ciepła dzięki próżni między rurami. Działa nawet zimą i przy zachmurzeniu, gdy kolektory płaskie tracą sprawność}, zamontowanych pod kątem β = 45° na południowym dachu. Zadanie: - Obliczyć parametry pracy (Psol, Pn1, Vkol) i sprawdzić zgodność z wynikami pomiarów - Oszacować zapotrzebowanie ciepła na c.w.u. i dobrać rzeczywiste pole kolektorów - Zidentyfikować elementy schematu i ich funkcje - Opracować zasady użytkowania dla 5 sytuacji awaryjnych

Kluczowe parametry kolektora próżniowego (z Tabeli 1 magazynu): - Powierzchnia: brutto 2,1 m² / czynna 1,92 m² (4 sztuki w instalacji) - Współczynnik sprawności [η₀]{Sprawność optyczna kolektora — maksymalna sprawność przy zerowej różnicy temperatur. Dla kolektora próżniowego 0,568 oznacza że 56,8% padającego promieniowania trafia do czynnika roboczego} = 0,568 - Strumień przepływu [Skol]{Strumień przepływu czynnika przez pojedynczy kolektor — z dokumentacji producenta. Tu 1 dm³/min} = 1 dm³/min - Max temperatura stagnacji: 281°C - Współczynniki strat: a₁ = 1,24 W/(m²·K), a₂ = 0,0038 W/(m²·K²)

Czynnik roboczy: [płyn solarny]{Mieszanina glikolu propylenowego z wodą, niezamarzająca do -25÷-35°C. Odczyn pH 7,5÷9,5 (lekko zasadowy — chroni przed korozją). Należy wymieniać co 4-5 lat — z czasem traci właściwości} glikol propylenowy.

Co masz zrobić — 5 rezultatów: - R.1 (3 pkt) — oblicz Psol (ciśnienie napełniania), Pn1 (ciśnienie wstępne naczynia przeponowego), Vkol (całkowity przepływ) - R.2 (10 pkt) — wpisz wartości obliczone/katalogowe oraz oceń prawidłowość 5 parametrów użytkowych (Pn1, Psol, T zamarzania, pH, przepływ) - R.3 (4 pkt) — oblicz Qz (ciepło netto), Qcwu (dobowe), A (pole kolektorów), Arz (rzeczywiste pole) - R.4 (10 pkt) — nazwa + funkcja 5 elementów instalacji (z numerami 1-5 na Rysunku 1) - R.5 (5 pkt) — zalecenia dla użytkownika w 5 sytuacjach (wycieki, brak prądu/wody, nieobecność)

Wzory kluczowe (Tabela 5 magazynu): - Ciśnienie napełniania: Psol = 1,5 bar + 0,1·Hhyd (Hhyd = wysokość hydrostatyczna) - Warunek poprawności: Psol ≥ Pn1 + 0,3 bar (zapas dla pracy naczynia) - Przepływ: Vkol = Skol · Lkol (strumień × liczba kolektorów) - Ciepło netto: Qz = Li · qcwu · cw · (Twc - Twz) (mieszkańcy × zużycie × c właściwe × ΔT) - Pole: A = Qcwur · U / H (Qcwur = Qcwu·365, U = udział pokrycia, H = roczne promieniowanie) - Rzeczywiste pole: Arz = A / ηks (uwzględnia średnią sprawność roczną)

Czas: 180 min · Próg zaliczenia: 75% (24 z 32 pkt) · Symulator w trybie nauki pokazuje cykl pracy instalacji solarnej.