Optymalizacja pracy instalacji solarnej i zagospodarowanie nadprodukcji energii

W związku z dużą popularnością instalacji solarnych w Polsce oraz lawinowym wzrostem przypadkowych instalatorów zajmujących się montażem instalacji, spadła średnia jakość wiedzy na temat efektywnego działania instalacji solarnej.

FOT. 1. W związku z optymalizacją doboru wielkości zestawu solarnego do potrzeb, instalacje projektuje się tak, aby średnio rocznie dostarczała około 55-65% ciepłej wody użytkowej. Fot.: CaldorisFOT. 1. W związku z optymalizacją doboru wielkości zestawu solarnego do potrzeb, instalacje projektuje się tak, aby średnio rocznie dostarczała około 55-65% ciepłej wody użytkowej. Fot.: Caldoris

Jest wiele czynników warunkujących jej poprawną, efektywną pracę. Pomijając indywidualny dobór do zapotrzebowania użytkownika, dla każdej instalacji powinny być dobrane indywidualnie nastawy sterownika solarnego oraz natężenie przepływu płynu solarnego. O ile płyn w instalacjach z jednym polem kolektorowym łatwo reguluje się za pomocą wbudowanego w grupę pompową regulatora przepływu, tak w przypadku większych instalacji składających się z kilku, kilkunastu pól kolektorowych optymalizacji należy dokonać na każdym z pól – w tym celu należy zastosować układ Tichelmana. Takie rozwiązanie powoduje konieczność zastosowania większej ilości przewodu solarnego, co podnosi koszt inwestycji oraz w wielu przypadkach wygląda po prostu nieestetycznie. Zdecydowanie korzystniejszym rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie zaworów równoważących przepływ dla każdego pola.

FOT. 2. Płyn w instalacji reguluje się za pomocą regulatorów przepływu.FOT. 2. Płyn w instalacji reguluje się za pomocą regulatorów przepływu.

Producenci kolektorów w karcie charakterystyki podają optymalny przepływ płynu solarnego przez kolektor. Ma to zasadniczy wpływ na optymalną produkcję energii cieplnej. Równie istotnym parametrem, co przepływ płynu solarnego, jest prawidłowe ustalenie temperatur granicznych pracy obiegu solarnego w taki sposób, aby zmaksymalizować uzysk ciepła z instalacji kolektorów słonecznych.
Należy pamiętać, że w optymalizacji pracy układu solarnego ważne jest zagospodarowanie nadmiaru produkcji ciepła.
Produkcja instalacji solarnej jest zależna od natężenia promieniowania słonecznego. Wykres na rys. 1 przedstawia intensywność promieniowania w poszczególnych miesiącach.

RYS. 1.RYS. 1.

W związku z optymalizacją doboru wielkości zestawu solarnego do potrzeb, instalacje projektuje się tak, aby średnio rocznie dostarczała około 55‑65% ciepłej wody użytkowej.

FOT. 3. Producenci kolektorów w karcie charakterystyki podają optymalny przepływ płynu solarnego przez kolektor. Ma to zasadniczy wpływ na optymalną produkcję energii cieplnej. Fot.: JunkersFOT. 3. Producenci kolektorów w karcie charakterystyki podają optymalny przepływ płynu solarnego przez kolektor. Ma to zasadniczy wpływ na optymalną produkcję energii cieplnej. Fot.: Junkers

FOT. 4. Istotnym parametrem przy regulacji systemu jest prawidłowe ustalenie temperatur granicznych pracy obiegu solarnego w taki sposób, by zmaksymalizować uzysk ciepła z instalacji kolektorów słonecznych. Fot.: CaldorisFOT. 4. Istotnym parametrem przy regulacji systemu jest prawidłowe ustalenie temperatur granicznych pracy obiegu solarnego w taki sposób, by zmaksymalizować uzysk ciepła z instalacji kolektorów słonecznych. Fot.: Caldoris

FOT. 5. W przypadku większych instalacji składających się z kilku, kilkunastu pól kolektorowych optymalizacji przepływu płynu solarnego należy dokonać na każdym z pól. W tym celu należy zastosować układ Tichelmana lub zawory równoważące przepływ dla każdego pola. Fot.: CaldorisFOT. 5. W przypadku większych instalacji składających się z kilku, kilkunastu pól kolektorowych optymalizacji przepływu płynu solarnego należy dokonać na każdym z pól. W tym celu należy zastosować układ Tichelmana lub zawory równoważące przepływ dla każdego pola. Fot.: Caldoris

Oznacza to, że ilość energii dostarczonej przez słońce od maja do września jest wystarczająca do produkcji określonej ilości ciepłej wody. To założenie sprawia, że od czerwca do sierpnia słońce jest w stanie dostarczyć nam większej ilości energii niż potrzebujemy (rys. 1).
Brak kluczowej wiedzy, dotyczącej działania instalacji solarnej, w tym przypadku, brak świadomości powstania „nadmiarowej” energii, może powodować problemy z użytkowaniem instalacji. Fakt ten kompetentni handlowcy oraz firmy instalacyjne powinny uświadomić swoim klientom. Najlepszym rozwiązaniem, w takim przypadku, jest fachowa pomoc autoryzowanych serwisów renomowanych producentów. W zależności od potrzeb klienta nadmierną energię zagospodarować można w różny sposób.

Najprostszym rozwiązaniem bezpiecznego zarządzania nadmiarem produkcji energii słonecznej jest odbieranie przez układ centralnego ogrzewania w sposób automatyczny nadmiaru powstałej energii. W tym rozwiązaniu konieczne jest użycie zaawansowanego sterownika solarnego z funkcją zarządzania nadmiarami produkcji energii.
Odpowiednie opomiarowanie układu wraz z oprogramowaniem sprawia, że ponadplanowa ilość energii przekazywana jest do układu centralnego ogrzewania. W tym momencie często pojawiają się wątpliwości konsumenta, dotyczące konieczności grzania domu poza okresem grzewczym (rys. 2).

RYS. 2.RYS. 2.

Jednakże ponadplanowa ilość energii przekazywana do układu centralnego ogrzewania jest na tyle mała, że nie powoduje rozgrzewania się grzejników. Ilość energii, którą należy zarządzić, to około 2‑5% energii, która normalnie zasila grzejniki. W codziennym użytkowaniu jest to nieodczuwalne.
Również częstym rozwiązaniem jest montaż w pomieszczeniu suszarni (często znajdującej się w pobliżu kotłowni) dodatkowego grzejnika, który będzie odbierał nadmiar ciepła. Zaletą tego rozwiązania jest wykorzystanie ciepła np. do suszenia prania. (rys. 3).

RYS. 3.RYS. 3.

Kolejnym rozwiązaniem jest przekazanie nadmiaru energii na potrzeby ogrzewania wody basenowej. Do realizacji tego rozwiązania konieczne jest użycie w instalacji solarnej wymiennika basenowego. Coraz bardziej popularne w Polsce stają się sezonowe baseny ogrodowe. Basen taki wyposażony jest w zewnętrzny układ filtrujący z pompą obiegową. W związku z tym, że nadmiar produkcji energii mamy w lecie, a basen rozkładany jest w tym samym czasie, nadmiary ciepła wyprodukowane przez kolektory słoneczne będą pokrywały w dużej mierze utratę ciepła przez basen w nocy (rys. 4).

RYS. 4.RYS. 4.

Michał Nykiel
Kierownik Działu Technicznego
Caldoris Polska

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here