Instalacje słoneczne przygotowujące ciepłą wodę użytkową

Najprostszymi, a jednocześnie najpowszechniej stosowanymi systemami czynnymi, są instalacje przygotowujące ciepłą wodę użytkową. Systemy te prezentują różny stopień złożoności: od prostych przenośnych urządzeń do przygotowania ciepłej wody użytkowej, przez „bread box” — czarne beczki z wodą, umieszczone w specjalnie formowanych skrzyniach z refleksyjnymi ścianami, które są jednocześnie kolektorami i magazynami ciepłej wody, aż do bardzo złożonych całorocznych systemów przygotowania ciepłej wody, skojarzonych z pompami ciepła lub tradycyjnymi źródłami energii.
W latach 1979-1984 metoda „bread box” była testowana w AGH w Krakowie i wyniki testu były pozytywne, jako sposób ogrzewania wody użytkowej.
Okazało się, że można ją stosować od kwietnia do października włącznie, uzyskując temperaturę wody w najbardziej sprzyjających warunkach równą 52°C. W dni przeciętne temperatura wahała się od 35 do 50°C, w chłodne zaś i pochmurne od 25 do 30°C. Metoda ta kojarzy efekt szklarniowy z koncentracją promieniowania. Skrzynię należy zamykać po godz. 17, by zapobiec stratom energii cieplnej. Testowany pojemnik miał 200 dm3 pojemności i pozwolił zaoszczędzić 3215 kg węgla rocznie.

Prawidłowe funkcjonowanie instalacji przygotowania c.w.u. (ciepłej wody użytkowej) zależy od następujących czynników:
—    określenia czasu użytkowania instalacji (sezonowe czy całoroczne),
—    warunków pracy,
—    dodatkowego źródła ciepła,
—    prawidłowego magazynowania energii.

Najprostszy jest układ pracujący na zasadzie termosyfonowego obiegu (czynnik ogrzany podnosi się do górnych partii kolektora, a stamtąd do zbiornika umieszczonego o 30 — 40 cm powyżej górnej krawędzi kolektora, powodując zassanie chłodnego czynnika ze zbiornika do dolnej partii kolektora). Jest on również najtańszy. Jego wady to:
—    niemożność stosowania czynników odpornych na zamarzanie,
—    brak możliwości zastosowania inhibitorów korozji,
—    konieczność użycia dużego zbiornika akumulacyjnego (na ok. 10 dni zapotrzebowania) i większej powierzchni kolektorów.

Dla uniezależnienia się od zmiennych stanów pogody stosuje się układy pośrednio podgrzewające wodę i stosujące dodatkowe podgrzewacze. Natomiast w celu uniezależnienia położenia kolektorów względem zasobnika stosuje się pompy cyrkulacyjne.

Układ z szybkim dogrzaniem wody ciepłej  funkcjonuje na zasadzie uruchomienia podgrzewacza konwencjonalnego o dużej mocy wraz z otwarciem zaworu ciepłej wody. Podgrzewacz włączany jest tylko wówczas, gdy temperatura wody jest niższa od wymaganej. Najekonomiczniejsza w tym układzie jest terma gazowa.
Taki układ został przetestowany w Padeborn (północne Niemcy). Okazało się, że przez podgrzewanie ciepłej wody do temperatury 45° C za pomocą 8 m2 kolektorów słonecznych i automatycznie włączanej termy gazowej (gdy woda miała niższą temperaturę od żądanej), można zaoszczędzić w porównaniu z tradycyjnym, gazowym systemem 52% gazu w skali rocznej.

Układ z dwustrefowym zasobnikiem ciepła może być stosowany tylko wówczas, gdy wprowadzimy wysokie zasobniki, w których nastąpi naturalne rozwarstwienie wody o różnej temperaturze. Takie układy są często reklamowane przez zachodnie firmy instalacyjne, lecz polscy inżynierowie uważają je za nieprawidłowe w naszym klimacie.

Układ z dodatkowym zbiornikiem akumulacyjnym wymaga większych nakładów inwestycyjnych, lecz umożliwia zastosowanie dodatkowego źródła o mniejszej mocy, jak np. grzałka elektryczna na „taryfę nocną”, czy kocioł węglowy.

Układ przygotowania ciepłej wody użytkowej współpracujący z pompą ciepła zwiększa całkowitą wydajność tych systemów. Pompa, w tym wypadku, pobiera ciepło przez parownik umieszczony w zasobniku magazynującym. Układ taki może mieć dwa parowniki i w razie niskiej temperatury wody w zasobniku pompa ciepła będzie korzystała z innego, zewnętrznego źródła ciepła, co zapewni jej dużą efektywność.

Dodaj komentarz