pixel

Съвети при проектиране на соларна инсталация

соларна инсталация

Възобновяемите енергийни източници стават все по-предпочитан избор за постигане на отопление, охлаждане и топла вода на различни видове сгради. Слънце, вода, земя – това са ресурси, които имаме винаги на разположение и тяхното най-добро оползотворяване щади околната среда, и гарантира ниски разходи за потребителите.

В тази статия ще Ви покажем как да изчислите необходимата площ на соларните полета, водния обем, как да изберете големината на разширителен съд за Вашия проект за затопляне на битова гореща вода, подпомагане на отоплителната инсталация, както и затопляне на басейни. Вижте основните насоки при проектирането, както и примерни схеми на приложение от експертите на Hoval.

Енергия от слънцето.

Hoval

Соларната топлинна енергия е превръщането на слънчевата енергия в използваема топлинна енергия. Соларната енергия е термин, използван за описване на енергията, генерирана от слънцето чрез ядрен синтез, която достигат до Земята като електромагнитно излъчване (радиационна енергия).

Слънчевата константа описва интензивността на слънчевата радиация на границата на атмосферата и е около 1,367 kW/m². Радиацията, стигаща до земната повърхност, възлиза на около 1 kW/m² (в зависимост от географската ширина, надморската височина и времето). Полученото глобално излъчване е сумата от прякото излъчване (пряка слънчева светлина, когато небето е ясно) и дифузното излъчване (особено слънчевата светлина, разпръсната от облаци).

Как да изберем най-ефективната ориентация и наклон на соларните панели?

соларна инсталация

На графиката можете да видите капацитета на соларните колектори в зависимост от ориентацията и наклона, на който са монтирани. Като 100% от капацитета е посока юг и наклон 45°. Ако имаме например колектори, монтирани вертикално са изток – от тях ще получим 60% от капацитета им, което означава, че за да осигурим необходимата слънчева енергия, ще бъде необходимо за завишим площта на колекторите.

Имайте предвид, че в планинските райони слънчевите панели не трябва да бъдат покрити със сняг за дълъг период от време. Трябва да се монтират така, че снегът да се плъзва по тях надолу (наклон най-малко 45°, без задържане на сняг отдолу на панела). Ако това е невъзможно, тогава вземете предпазни мерки, да има достъп до панелите, за да може снегът да се почиства.

Ето още няколко варианта на наклон и ориентация, както и препоръка дали са подходящи за затопляне на битова гореща вода и/или подпомагане на отоплението.

Ориентация Наклон Система за БГВ Система за БГВ и отопление
Юг 0-20° приемливо* безполезно*
Югозапад 20-30° много добро* добро*
Югоизток 30-50°
50-75°
75-90°
оптимално
добро
безполезно
оптимално
много добро
приемливо
Запад 0-20°
20-30°
30-50°
приемливо*
добро*
добро*
безполезно*
приемливо*
приемливо*
Изток 30-50°
50-75°
75-90°
приемливо*
приемливо*
безполезно
приемливо*
безполезно
безполезно
* Без да се взема предвид минималният ъгъл на наклон, необходим за различните обстоятелства, като дизайн на колектора, свличане на сняг, засенчване и др.

Затопляне на битова гореща вода със соларна система и втори източник.

соларна инсталация

На схемата виждате принципна бивалентна система с геотермална термопомпа и соларна инсталация, които затоплят бойлер за битова гореща вода, като в същото време може да подпомага отоплителната система. Степента на подпомагане зависи от географското местоположение, климатичните условия на обекта, ориентация и наклон на колекторите.

В таблицата по-долу може да видите бързи сметки за изчисление за необходимата площ на колекторното поле и обем на бойлера, при следните ориентация и наклон:
– ориентация: 30°изток до юг; Юг до + 30°запад;
– наклон :  в равнини 30°- 45°, в планини 45°-60°.

Посочените стойности са за необходимата колекторна площ и воден обем на бойлера,  изчислени на базата на броя хора, които ще ползват системата.

Брой хора Колекторна площ
Воден обем на човек
I
до 20 1 – 1,5 80 – 120
20 – 100 0,5 – 1,1 60 – 90
> 100 0,4 – 0,8 40 – 70

Допълнителна колекторна площ, към соларно поле за затопляне на БГВ.

Ако колекторното поле е ориентирано в някоя от следните посоки и наклони, добре е да добавите колекторна площ, за да получите необходимата соларна енергия за затопляне на битовата гореща вода. В таблицата можете да изберете бързо процентната стойност на допълнителната колекторна площ, която ще Ви е необходима.

Ориентация Наклон º Колекторна площ %
Юг 0 – 15
15 – 25
не е разрешено
˜ 10
Югозапад 25 – 60 0
Югоизток 60 – 75
75 – 90
˜ 10
0 – 50
Запад 0 – 15
15 – 30
не е разрешено
15 – 20
Изток 30 – 50
50 – 75
75 – 90
0
30 – 50
50 – 80

Ориентировъчни стойности за добивите на колекторите (плоски колектори).

Ориентировъчни стойности за годишен добив на енергия на m² полезна площ на колектора можете да видите от таблицата по-долу, в зависимост от това до каква степен желаете да покриете нуждите от топла вода.

Равнини Планини
Употреба кВтч/m²a кВтч/m²a
Високо покритие (≥ 60%) 350 – 450 400 – 500
Средно покритие (30 – 60%) 400 – 550 500 – 600
Предварително загряване (30%) 450 – 650 600 – 700

Основно правило: На човек се изисква 1 м² колекторна площ. Това покрива около половината от нуждата от топла вода.

Соларна енергия за битова гореща вода и подпомагане на отоплението, в комбинация с газов котел.

соларна инсталация

Соларната енергия може да се използва и за подпомагане на отоплението, в зависимост от местоположението на сградата, ориентацията на колекторите и техния наклон. Ето няколко примерни схеми за свързване на система с газов котел и буферен съд.

След соларното поле, трябва да бъде осигурена топлообменна станция, като например TransTherm Solar, както и трипътен вентил, който извършва превключването между бойлер и буфер. Загряването на бойлера се настройва с приоритет, след като бойлерът е загрят, енергията се пренасочва към затопляне на буферния съд.

Стоящи котли с голям вграден воден обем, каквито са UltraGas®, са изключително подходящи и за директно включване на соларната енергия в котела, без необходимост от външен буфер. В този случай загрятият воден обем, намиращ се в котела се използва отново и това може да бъде или за отоплителната система или за битовата гореща вода. (Още много примерни схеми и приложения можете да получите от Hoval.)

соларна инсталация

Схема SolarDirect – Директно използване на соларната енергия в газовия котел UltraGas.

Ориентировъчни стойности за площта на колектора и водния обем.

Ако имате проект, който трябва да направите със соларна система за битова гореща вода и подпомагане на отоплението, можете да видите таблицата по-долу с ориентировъчни стойности за бързо оразмеряване. Таблицата е при условия на ориентация и наклон, както следва:
– ориентация: 30° изток на юг; На юг до + 30° запад;
– наклон: Равнини 30° до 50°, планини 45°до 60°.

Годишни ен. нужди
Топла вода + отопление
Бр. хора
макс
Колекторна площ
Обем бойлер
MWh/a литра
15 5 12 1000
20 6 16 1300
25 8 20 1700
30 8 24 1900
35 10 28 2300
40 10 32 2500

Допълнителна колекторна площ към соларно поле за БГВ и подпомагане на отоплението.

Ако колекторното поле има някои от следните ориентации и наклон, посочени в таблицата по-долу, е добре да добавите колекторна площ в препоръчаното процентно отношение, за да осигурите оптимално покритие на нуждите.

Ориентация Наклон
Градуси
Площ на колектори
%
Юг 0 – 15
15 – 25
не е разрешено
20 – 30
Югозапад 25 – 60 са. 10
Югоизток 60 – 75
75 – 90
0
20 – 40
Запад 0 – 15
15 – 30
не е разрешено
25 – 35
Изток 30 – 50
50 – 75
75 – 90
35 – 45
45 – 60
60 – 100

Ориентировъчни стойности за добивите на колектора (плоски колектори).

Годишен добив на m² полезна площ на колектора, в случаите за затопляне на БГВ и подпомагане на отоплението.

Оразмеряване
потребление
Равнини
kWh/m²a
Планини
kWh/m²a
По-голямо 150 – 250 250 – 350
Средно 200 – 300 350 – 450
По-малко 250 – 400 400 – 550

Общо допълнение на колекторна площ при случаи на засенчване.

Ако соларното Ви поле се засенчва, поради различни обстоятелства, то е добре да предвидите допълнителна колекторна площ, за да можете да компенсирате засенчването.

Прилага се за всички соларни решения. Засенчване на колектора (Дял макс. 25%).

Период Допълнение
Целогодишно около 20%
Зима и преходен период около 10%
От ноември до януари 0%

Соларна енергия за битова гореща вода и затопляне на плувен басейн.

соларна инсталация

Често в еднофамилни къщи се случва, бойлерът да бъде загрят от соларната система много бързо, особено в сезоните пролет и лято. След като загрее водата в бойлера, системата влиза в режим на стагнация, докато не започне потребление на битовата гореща вода. През това време соларната система не генерира нова енергия, тъй като няма къде да бъде съхранена. В тези случаи, а особено и при наличието на външен или вътрешен басейн, е много подходяща схемата, в която слънчевата енергия се прехвърля за затопляне на басейна. Веднага щом бойлерът е затоплен до желаната температура, системата напълно автоматично чрез трипътен вентил, прехвърля соларната енергия към басейна. Като задължително преди басейна се разполага топлообменник, чрез който се извършва оползотворявето на топлината.

На схемата по-долу виждате примерна схема за затопляне на басейн със слънчева енергия чрез трипътен вентил и отделен топлообменник. За допълнителни примерни схеми и приложения се свържете с Hoval.

Ориентировъчна стойност на колекторната площ, за соларна система за БГВ и басейн.

От таблицата по-долу можете да направите бързи изчисления за необходимата площ на колекторното поле, в зависимост от площта на басейна, в зависимост от това дали е покрит или открит. Таблицата е валидна при следните ориентация, наклон и месеци на приложение:
– ориентация: югоизток – юг – югозапад;
– наклон: 15°-40°;
– дълбочина на басейна: 1-2 m;
– период на използване: април – октомври.

Басейн Необходима колекторна площ в % от площта на басейна
m² покрит непокрит
< 50 35 – 50 60 – 80
50 – 200 25 – 35 40 – 50
> 200 20 – 30 30 – 40
Необходима колекторна площ на неостъклени колектори в % от площта на басейна
50 80

Допълнителна колекторна площ, която ще Ви бъде необходима да заложите към системата, ако тя има следните ориентация и наклон:

Ориентация Наклон
Градуси
Плоски колектори – остъклени и неостъклени
%
Юг 0 – 15
15 – 40
40 – 60
5
0
15
Югозапад
Югоизток
0 – 15
15 – 40
40 – 60
15
0
20
Запад
Изток
0 – 15
15 – 40
40 – 60
10
25
40

Топлообменници.

Топлообменниците в соларната система трябва да имат максимална изходна мощност на колектора (700 W/m²) със средна температурна разлика (ΔTm ) от приблизително 5-15 К. За площ до 30 m² на колектора се използват предимно вътрешни топлообменници; над тази площ се препоръчва външен топлообменник. Обърнете внимание на риска от калциране.

Ориентировъчни стойности за проектиране на вътрешни топлообменници:
– гладкотръбен топлообменник: 0,15-0,25 m2 за 1 m2 колекторна площ;
– оребрен топлообменник: 0,3-0,5 m2 за 1 m2 колекторна площ.

Влияние на стойността ΔTm върху ефективността на системата:

ΔTm 5K 10K 15K 20K
Промяна + 3,5% 0 – 3,5% – 7%

Съвети при проектиране на топлообменници:
– Спазвайте работните условия, които съответстват на конструкцията според указанията на производителя (температури, скорости, дебити и др.)
– Осигурете обезвъздушаване на топлообменника.
– Предвидете филтър на входа на топлообменника, за да го предпазите от замърсяване.

Разширителни съдове.

Разширителните съдове трябва да бъдат оразмерени по такъв начин, че да може да се побере цялото съдържание на колекторите и системата (в случай на изпаряване). За ефективния обем на разширяване в литри трябва да се вземе предвид следното:
– обем на полето на колектора, при дебит до 100% обем на системата, включително топлообменник до 10%;
– използваем обем на разширителния съд под налягане, в зависимост от височината на системата.

Пример: Слънчева система с 10 вертикални колектора Hoval UltraSol 2, височина 15 м; напор на помпата 5 м:
– 10 колектора от – 1,50 л. – при 100% – 15,00 л.
– дебит – 12,5 л. –  при 100% – 12,50 л.
– връщане – 12,5 л. – при 10% – 1,25 л.
– топлообменник – 37,0 л. – при 10% – 3,70 л.
– обем на разширение – 32,45 л.

Мин. предварително налягане:
Височина на системата + 0,3 бара = 1,8 бара (18 м)

В таблицата изберете следващото по-високо предварително налягане: 2 бара.

Ако разширителният резервоар е свързан от страната на налягането на помпата, стойността на налягането на помпата трябва да бъде включена в изчислението, за да се предотврати кавитация.

Височина на системата + налягане на помпата + 0,3 бара.

Избрани: разширителен съд за налягане тип Reflex NG 80/6
Междинен резервоар (при tR>70°C!)
Съдържание колектори = 15,2 литра
Избран: тип междинен резервоар V20
.

Таблица за подбор на Reflex NG/N/S

с предпазен клапан от 6 Bar и капацитет VN на празния разширителен резервоар в литри,
с предварително налягане от
Тип 1.5 bar 2 bar 2.5 bar 3 bar 3.5 bar 4 bar
18/6 л 8 6 5 4 2 1
25/6 л 12 10 8 6 4 3
35/6 л 17 15 13 10 7 5
50/6 л 26 22 19 15 12 8
80/6 л 41 [36] 31 26 20 15
100/6 л 51 45 38 32 26 19
140/6 л 72 63 54 45 36 27
200/6 л 103 90 77 64 51 38
250/6 л 128 112 96 80 64 48
300/6 л 154 135 115 96 77 58
400/6 л 205 180 154 128 103 77
500/6 л 256 224 192 160 128 96
600/6 л 308 269 231 192 154 115
800/6 л 410 359 308 256 205 154
1000/6 л 513 449 385 321 256 192
Максимално възможна височина на системата* 12 m 17 m 22 m 27 m 32 m 37 m
* Височина на системата = разстоянието от средата на разширителния резервоар под налягане до най-горната точка на отоплителната система/слънчевата инсталация.

Хидравлично интегриране на разширителния съд.

Тъй като разширителният съд с предпазния клапан и обратна клапа трябва да бъде разположен така, че да не може да бъде изключен към колектора, това води до задържане на налягане, т.е. интегриране на разширителния съд от страната на налягане на циркулационната помпа. Трябва да се вземе предвид напора на циркулационната помпа.

соларна инсталация

Височина на системата 1,5 Bar
0,3 Bar
Напор на помпата* 0,5 Bar
Предварително налягане 2,3 Bar
Задължително междинен съд tm>70°C

* Важи само при включване от страна на подаването, и не се отнася при свързване от страна на връщането.

Тръбни трасета за соларни системи.

За тръбните трасета се използват най-често медни тръби. Линиите трябва да са къси, особено подаващата линия на колектора (линия от полето на колектора до потребителя). Линиите трябва да бъдат професионално изолирани и положени. Топлоизолацията трябва да бъде устойчива на температура до поне 130°C, както и UV устойчивост и външни влияния. Да се пази от птици. Директният контакт между нагревателни повърхности и запалими материали е забранен, трябва да се спазват разпоредбите за безопасност.

Топлоносител.

Като правило топлоносителят съдържа антифриз на основата на полипропилен се използва като защита от замръзване в слънчевата система. Концентрацията трябва да се определя в зависимост от климатичната зона и инсталацията.

Пример: Равнинна местност приблизително -20°C (tA) и 1000 m над морското равнище. Съдържание на антифриз 40%. Сместа вода/антифриз трябва да се приготви преди пълнене. Поради лесното боравене се препоръчват готови смеси.

Периодичният контрол на сместа против замръзване е от решаващо значение за експлоатационната безопасност на системата. Интервал на поддръжка на всеки 2 до 3 години, отворени системи на всеки 1 до 2 години.

Циркулационни помпи.

В соларната система циркулационните помпи трябва да бъдат оразмерени за концентрацията на антифриз при работна температура около 40°C (по-висок вискозитет от водата). Ориентировъчна стойност за дебита приблизително в литри спрямо площта на колектора 30–40 l/m², а в система с нисък дебит около 15 – 20 l/m².

Осигуряване нуждите на битова гореща вода.

Добре е предварително да имате информация за точните стойности на нуждите от гореща вода, това е от съществено значение за правилното оразмеряване на системата.

За бързо изчисление на колекторната площ за осигуряване на нуждите от топла вода, можете да ползвате тази диаграма.

Hoval

Hoval

Диаграма за бързо изчисление на колекторна площ за подпомагане на отоплението.

Хидравлика на колекторни полета.

Равномерният дебит абсорбиращата серпентина е от съществено значение за степента на използване на колекторното поле.
Съществуват две схеми на свързване Тихелман (ляво), и не-Тихелман (дясно), като и в двата случай максимум 8 колектора могат да бъдат подредени в едно поле.

соларна инсталация

При свързване по схема Тихелман тръбите се насочват от соларната система към бойлера за топла вода и обратно в затворен кръг, така че сумата от дължините на подаващите и връщащите линии е приблизително еднаква за всеки колектор. Колекторите с къса подаваща линия имат дълга връщаща линия и обратно. За да се минимизират топлинните загуби трябва да бъде предвидена схемата на Тихелман.

Точното изчисление на загубите на налягане като основа за хидравличното балансиране е важно. Хидравликата трябва да бъде разгледана и координирана с всички компоненти на системата в цялостната концепция.

соларна инсталация

Запознайте се с патентовата технология WLT®, която осигурява много по-голям топлообмен и ефективност на солара. Прочетете повече.

Повече техническа информацияизтеглете каталога.

DWG шаблони на соларни колектори и елементи – изтеглете  (изисква регистрация).

Соларен онлайн калкулатор за бързо изчисление, което може да приложите към проекта.

Ако имате интерес към соларна инсталация във Вашия дом, или в нов Ваш проект, свържете се с експерт на Hoval и направете консултация за най-доброто решение сега.

Може да харесате още...