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

Zadanie egzaminacyjne

W budynku jednorodzinnym przeprowadzany jest przegląd techniczny słonecznej instalacji grzewczej (rysunek 1). Instalacja wykorzystywana jest do przygotowania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.). Wyposażona jest w 4 próżniowe kolektory słoneczne, które zamontowane są pod kątem β = 45°, w kierunku południowym, na dachu budynku. Dane techniczne kolektora i płynu solarnego podane są w tabeli 1 i 2. Podczas przeglądu dokonano pomiarów parametrów instalacji w rzeczywistych warunkach pracy. Wyniki pomiarów przedstawione są w tabeli 3.

Oblicz parametry pracy słonecznej instalacji grzewczej, a następnie na podstawie obliczonych wartości i danych z przeglądu technicznego oceń prawidłowość użytkowania instalacji.

W oparciu o założenia podane w tabeli 4, oblicz całkowite dzienne zapotrzebowanie ciepła do przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz oblicz rzeczywiste łączne pole powierzchni wszystkich kolektorów.

Sporządź wykaz elementów słonecznej instalacji grzewczej, z uwzględnieniem ich funkcji, oraz określ zasady użytkowania instalacji.

Wzory do obliczeń zawiera tabela 5. Rozwiązanie zadania wpisz w tabelach A÷E.

Kluczowe parametry kolektora próżniowego (z Tabeli 1 magazynu):

• Powierzchnia: brutto 2,1 m² / czynna 1,92 m²
• Współczynnik sprawności η₀ = 0,568
• Strumień przepływu czynnika przez kolektor Skol = 1 dm³/min
• Maksymalna temperatura stagnacji: 281 °C
• Współczynniki strat ciepła: a₁ = 1,24 W/(m²·K), a₂ = 0,0038 W/(m²·K²)

Czynnik roboczy: płyn solarny na bazie glikolu propylenowego.

Ocenie podlegać będzie 5 rezultatów:

• R.1 (3 pkt) — Tabela A: obliczone wartości parametrów pracy Psol, Pn1, Vkol
• R.2 (10 pkt) — Tabela B: ocena parametrów użytkowych instalacji (ciśnienie wstępne w naczyniu, ciśnienie napełniania, temperatura zamarzania, odczyn pH, przepływ)
• R.3 (4 pkt) — Tabela C: wyniki obliczeń Qz, Qcwu, A, Arz
• R.4 (10 pkt) — Tabela D: wykaz elementów instalacji (nr 1÷5 na rysunku 1) z uwzględnieniem ich funkcji
• R.5 (5 pkt) — Tabela E: zasady użytkowania instalacji (zalecenia dla użytkownika w 5 zdarzeniach)

Wzory (Tabela 5 magazynu):

• Ciśnienie napełniania: Psol1 = 1,5 bar + 0,1 bar/m · Hhyd (Hhyd — wysokość hydrostatyczna)
• Wymagany warunek: Psol1 ≥ Pn1 + 0,3 bar (Pn1 — ciśnienie wstępne w naczyniu przeponowym)
• Przepływ: Vkol = Skol · Lkol (strumień przez kolektor × liczba kolektorów)
• Ciepło netto: Qz = Li · qcwu · cw · (Twc − Twz)
• Całkowite dobowe: Qcwu = Qz + Qpg + Qcr
• Pole: A = Qcwur · U / H (Qcwur = Qcwu · 365 d)
• Rzeczywiste pole: Arz = A / ηks

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