INSTALATII PENTRU INCALZIREA CU ENERGIE SOLARA

INSTALATII PENTRU INCALZIREA CU ENERGIE SOLARA

ARGUMENT TEHNIC

Viitorul energiei solare este unul optimist; captatoarele solare cu eficienta ridicata vor reduce costul energiei electrice produsa cu ajutorul energiei solare pana la un nivel competitiv. Resursele de carbune, gaze naturale, petrol vor fi epuizate intr-un viitor nu foarte indepartat. Astfel pretul petrolului s-a triplat in ultimii ani. Aceste resurse de energie isi au limitele lor. Limita resurselor nereproductibile este una legata de cantitatea totala a resurselor care pot fi puse in consum economic adica de a obtine de la sursa mai multa energie decat se cheltuieste cu extragerea, transportul si prelucrarea intr-o forma folosibila.

Urmatorul secol se va caracteriza printr-o trecere rapida a sectorului energetic al lumii in general dominat de monopoluri, la sisteme descentralizate mai eficiente si mai curate. Noi generatii de tehnologii cum ar fi: turbine cu gaze de mare performanta, turbine eoliene de putere, panouri fotovoltaice si captatoare solare prezinta o forta ce amplifica acest proces. Un impact benefic asupra procesului de valorificare a surselor regenerabile de energie va avea indeosebi energia solara.

Folosirea energiei nucleare nu este totdeauna binevenita, unele tari chiar luand decizia de a renunta la aceasta, exemplu Germania. Surse regenerative precum cele solare, eoliene sau biologice devin astfel din ce in ce mai interesante. In acest context s-a calculat ca soarele ne va mai livra energie inca multe miliarde de ani de acum in colo. Energia solara este considerata energia viitorului. Astfel razele soarelui pot fi transformate in energie electrica si in energie termica, existand astfel de instalatii. Aceste instalatii se compun din: colectori solari, depozitori termici, un circuit de tevi si un regulator. Acest sistem se foloseste pentru incalzirea apei calde menajere.

Avantajele folosirii ene rgiei solare sunt:

este gratuita;

este autonoma;

este inepuizabila;

este ecologica (nepoluanta);

nu consuma nici un fel de combustibil;

instalatia nu necesita practic nici un fel de intretinere

nu este influentata in nici un fel de cresteri de pret.

Dezavantaje folosirii energiei solare, sunt ca necesita suprafata mare pentru montare atat pe acoperis cat si pe interior, costurile investitionale mari, conditiile atmosferice pot afecta si ele instalatia astfel caderile de grindina sunt cele mai periculoase.

Evolutia pietei europene

In anul 2003 s-au instalat 1.452.150 metri patrati de colectori solari datorita maririi ajutoarelor guvernamentale si planurilor de simulare a achizitionarii de colectori solari.

Piata germana reprezinta 50% din piata europeana fiind insa sub obiectivele propuse (o piata de 10 milioane metri patrati in anul 2010) in special datorita concurentei exercitate de energia fotovoltaica. Alte piete importante sunt cea austriaca, elena si franceza ,datorita prognozelor prin care se incurajeaza achizitionarea colectorilor de energie solara.

Suprafetele instalate de europeni( metrii patrati) in anul 2003 sunt prezentate in

urmatorul tabel din care reiese ca peste 87% din totalul acestora utilizeaza colectori plati acoperiti.

Fundamentarea economica

O investitie in astfel de sisteme pe termen lung conduce la costuri scazute cu

energia pentru un sistem de productie. Din momentul pornirii sistemului nu mai exista

costuri cu intretinerea si producerea energiei, existand chiar un sprijin din partea statului

la achizitionare. In tabelul 2 sunt exprimate costurile specifice inregistrate in Europa ale

principalelor tipuri de colectori, inclusiv echipamente auxiliare si manopera de instalare.

Productivitatea colectorilor plati difera de la o regiune geografica la alta.

Productivitatea medie pentru Europa este de 560kwh/ m2 pe an. Un sistem uzual de incalzire bazat pe colectori plati pentru o familie formata din doi adulti si doi copii necesita o suprafata instalata de cca. 4 m2, care pe piata europeana are pret cuprins intre 613,36 Euro si 2454,2 Euro.

Romania se afla in zona B europeana din punct de vedere al insoririi (1.250 - 1.600kwh/m2 ). Tari cu o industrie solara puternica dar cu o insorire considerabila mai mica amintim Germania, Suedia, Danemarca cu 2,4 - 3,4 kwh/m2 zilnic si tarile Europei de sud Portugalia, Spania, Italia , Grecia cu 4,4 - 5,4 kwh/m2 zilnic.

1. SCHEME DE SISTEME PASIVE SI ACTIVE

Aceste sisteme se impart in sisteme pasive si active, cu transfer direct sau indirect de caldura. Sistemele solare pasive sunt denumite astfel pentru ca necesita pompe de recirculare sau alte mecanisme cu parti in miscare si nu au nevoie de energie electrica pentru a functiona.

Instalatii solare pasive tipice sunt sistemele cu termosifonare si colectoarele integrale cu stocare .Sistemele solare active folosesc pompe electrice de recirculare si electrovalvele pentru a controla fluxul de agent termic. Acest lucru ofera flexibilitate sporita fata de sistemele pasive pentru ca rezervorul de apa calda nu trebuie sa fie deasupra colectorului solar. Acest tip de instalatie e proiectat pentru a functiona pe toata durata anului fara scurgere in bucla inchisa sau deschisa sunt sisteme active.

Sistemele cu incalzire solara exista in diverse variante:

- sisteme cu panouri solare

- colectoare solare cu rezervor integrat

- colectoare solare cu tuburi vidate superconductoare si boiler electric integrat

- instalatie solara cu boiler de preincalzire

- instalatie mixta de incalzire(solar, combustibil)

- sistem complex pentru incalzirea apei tot timpul anului

- sistem solar complex pentru incalzire si apa calda

In fig.1 se prezinta un exemplu de sistem complex pentru incalzirea apei, functionabil tot timpul anului.

PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE

O instalatie solara este compusa de regula din mai multe module care transforma razele solare in curent electric. Un astfel de modul este compus din mai multe celule fotovoltaice. Pentru acestea se foloseste siliciul monocristalin sau policristalin, in functie de procedeul de productie. Ele se compun din straturi din material semiconductor dopat in mod diferit care au proprietatea de a transforma lumina solara direct in tensiune electrica.

Aceasta proprietate se numeste efect fotovoltaic. Principiul consta in producerea unei tensiuni electrice in celula asupra careia cad razele solare. Prin acest circuit trece curentul electric. Pana de curand aproape toate celulele solare erau facute din siliciu. Astfel un agent termic incalzit de panourile solare transmite caldura apei din acumulatorul termic.

De aici caldura este preluata atunci cand este nevoie pentru a incalzi apa calda menajera, locuinta etc. Un controler specializat analizeaza temperaturile din casa si din instalatie si controleaza deschiderea auto mata a valvelor si pornirea pompei de recirculare a agentului termic atunci cand este nevoie.

Durata medie de viata a colectoarelor este de 15 ani, dar ele pot functiona 25-30 de ani fara probleme deoarece nu contin piese in miscare, iar materialele din care sunt fabricate sunt, in principal, otel inoxidabil si sticla.

2. COLECTOARE PLANE (300 N2P, 400V, 320N2P).

MONTARE, INSTALARE SI UTILIZARE

2.1. Descriere generala a colectorului solar

2.1.1. Panoul Heliostar 300 N2P+

Descriere:

Panoul Heliostar 300 N2P este un colector solar plan, cu montare verticala, cu racordare prin flanse, utilizabil in sisteme solare inchise si circulatie fortata a fluidului de lucru.

Este format dintr-o cuva metalica ambutisata, pe care este fixata sticla solara speciala, prin intermediul unui set de profile din aluminiu. Absorbantul este fabricat din tabla de aluminiu extrudat, acoperita cu un strat de absorbtie puternic selectiva si care inconjoara teava de cupru in forma de meandru. Racordarea

la instalatia hidraulica se reasizeaza prin flanse rapide Ф26mm. Colectoarele pot fi racordate in paralel pana la 8 buc/linie.

Caracteristici tehnice:

Caracteristice prezentate sun conforme cu raportul de testare KTB No. 2003-17 a Fraunhofer Institute fur Energiesysteme, conf. EN 12975-1,2.

cantitatea energiei captate depinde de modul de utilizare, pozitia geografica, conditiile microclimatice.

Panoul Heliostar 400V

Descriere:

Panoul Heliostar 400V este un colector solar plan, vidat in interior, cu montare verticala, cu racordare prin flanse, utilizabil in sisteme solare inchise si circulatie fortata a fluidului de lucru. Este format dintr-o cuva metalica ambutisata, pe care este fixata sticla solara speciala, prin intermediul unui set de profile din aluminiu. Absorbantul este fabricat din tabla de aluminiu extrudat, acoperita cu un strat de absorbtie puternic selectiva si care inconjoara teava de cupru in forma de meandru.

Racordarea la instalatia hidraulica se realizeaza prin flanse rapide Ф40mm. Colectoarele pot fi racordate in paralel pana la 8 buc./linie. Kryptonul poate fi utilizat ca inlocuitor al gazului rezidual (aerului) din interiorul colectorului.

Caracteristici tehnice:

* cantitatea energiei captate depinde de modul de utilizare, pozitia geografica, conditiile microclimatice.

Panoul Heliostar 320 N2P

Descriere:

Panoul Heliostar 320 N2P este un colector solar plan, cu instalare orizontala, utilizabil in sisteme inchise cu circulatie fortata. Este format dintr-o cuva metalica ambutisata, pe care este fixata sticla solara speciala, prin intermediul unui set de profile din aluminiu. Absorbantul este fabricat din tabla de aluminiu extrudat, acoperita cu un strat de absorbtie puternic selectiva, care inconjoara teava de cupru in forma de meandru. Racordarea la instalatia hidraulica se realizeata prin flanse rapide Ф26.

Colectoarele pot fi racordate in paralel pana la 4 buc./linie.

Caracteristici tehnice:

* cantitatea energiei captate depinde de modul de utilizare, pozitia geografica, conditiile microclimatice.

Instalatia hidraulica

Toate lucrarile de instalare trebuie executate de un specialist. Tevile utilizate pentru conectarea colectoarelor la schimbatorul de caldura (tur, retur) vor fi din cupru sau otel. Este interzisa utilizarea tevilor zincate.

Dimensionarea instalatiei hidraulice

Generalitati

Colectoarele solare Thermosolar sunt utilizabile in sisteme solare inchise si circulatie fortata a agentului termic (se va utiliza doar fluid antigel solar recomandat de producator).

Debitul recomandat la sarcina maxima a pompei este de 60l/h.

Racordarea la instalatia hidraulica se va realiza prin metoda Tichelmann (in diagonala: tur - dreapta sus, retur - stanga jos).

Instalatia hidraulica va fi izolata termic, inclusiv in zona racordurilor, coturilor, etc.

Se vor utiliza doar materiale izolate rezistente la temperaturi ridicate (chiar si 180sC), radiatii UV, intemperii, etc.

Grosimea izolatiei trebuie astfel dimensionata incat sa se asigure pierderi minime de caldura (in conformitate cu normele in vigoare). Ex. pentru un material de cupru cu coeficientul de conductibilitate termica K=, W/mK la o teava de cupru de diametrul Ф22, grosimea izolatiei trebuie sa fie d =30 mm.

Instalatia va fi astfel executata incat sa se efectueze un nr. cat mai redus de taieri/ imbinari (se vor executa curbe indoite) pentru a evita crearea zonelor care favorizeaza pierderile de presiune si aparitia depunerilor.

Imbinarile se vor realiza prin presare sau sudura tare, atat datorita rezistentei la temperaturi ridicate cat ti pentru stabilitatea chimica. Materialul de adaos trebuie sa corespunda DIN 8512: L-Ag2P si L-CuP6.

La utilizarea aliajelor pentru sudura moale se poate modifica PH-ul si pot fi afectate tevile.

Se va tine cont si de dilatarea tevilor utilizate (pot exista deiferente de temperatura de pana la 150K). La etansarea asamblarilor filetate se vor utiliza materiale rezistente la temperatura ridicata si stabile la agentul termic utilizat (ex. canepa).

Nota:

Din motive tehnice este posibila conectarea a max. 10 colectoare intr-un grup. Un nr. mai mare de 10 colectoare vor fi legate in paralel ca si grupe cu debit separat.

Colectoarele din cadrul unei grupe vor fi la randul lor traversate separat. Debitul maxim este de 100l/h, cel recomandat este 20-60 l/h.

Aerisirea instalatiei

Instalatia trebuie sa poate fi aerisita in orice moment. Exista posibilitatea utilizarii unui aerisitor extins (cod Z3600), montat sub acoperis. Teava de conectare panou - aerisitor va fi din cupru Ф6mm.

Trecerea tevilor in interior

Tevile in interiorul cladirii se vor monta fix. Trecerea din exterior de la colector in interior se va realize prin piese special confectioanate sau tigle de aerisire. In cel mai inferior punct al instalatiei se va monta un robinet de golire.

Atentie!

Intre panou si elementele de protectie (supapa de siguranta 6 bar, vas de expansiune) nu va exista nici un element de inchidere sau blocaj.

Schema de montaj set conectare

a)      de baza

Legenda :

b)      extins

Legenda :

Componente set de conectare de baza/ extins

2.3. Schema de instalare

. Montarea colectoarelor

Generalitati

Colectoarele solare pot fi montate pe acoperisuri inclinate (deasupra sau incorporat) sau pe suprafete plane. Setul de montare va fi comandat in functie de suprafata de asezare.

Nota:

1. depozitarea colectoarelor pana la montaj se va realiza in spatii protejate de umiditate si raze solare;
2. acoperisul pe care se vor fixa panourile trebuie sa fie suficient de rezistent pentru a putea suporta greutatea sistemului;
3. la transportul si montarea pe acoperisse vor respecta normele de protectia muncii privind lucrul la inaltime;
4. in cazul in care exista pe acoperis o instalatie paratraznet montarea colectoarelor se va efectua conform indicatiilor unui specialist in domeniu electric conform normelor in vigoare.

Etapele montarii colectoarelor

se motnezaa sistemul de fixare;

se instaleaza colectoarele;

se racordeaza la instalatia hidraulica prin intermediul setului de conectare furnizat. Sistemul nu trebuie sa fie supus unor forte, tensiuni exterioare;

se izoleaza instalatia hidraulica;

se umple instalatia cu lichid antigel;

se efectueaza proba de presiune;

se pune in functiune instalatia.

Instructiuni de instalare a setului de fixare panouri solare plane pe acoperis inclinat

Structura de fixare este utilizabila pentru instalarea pe acoperis inclinat cu tigle si structuri le lemn de diferite forme si gorsimi a colectoarelor de tip H400V, H320N2. Inclinatia suportului de fixare poate fi modificata prin utilizarea elementelor de extensie.

Instructiuni de siguranta

La instalarea pe diferite acoperisuri a colectoarelor solare se vor respcta normele de securitatea muncii referitoare la lucrul la inaltime.

Dimensiunile specificate se refera la panourile H400V.

1. Se identifica pozitia exacta pe acoperis si indepartati tiglele de sub partea inferioara a zonei. Zona descoperite va fi de aprox. 1 m/colector.

2. Se fixeaza teava de suport a sistemului pe structura de lemn a acoperisului cu ajutorul clemelor si holsuruburilor furnizate.

3. Se monteaza piesele intermediare - inaltatoare. Cu ajutorul suruburilor de reglaj ajustati inaltimea piesei astfel incat dupa strangerea colierelor inaltatoarele sa fie atezate perfect pe tigla (in functie de grosimea/ inaltimea tiglei).

4. Se monteaza tiglele deasupra pieselor inaltatoare. In caz de nevoie in zona de suprapunere ajustati grosimea tiglei.

5. Se atasaza profilele L pieselor inaltatoare pe suportul inferior.

6. Se monteaza piesele inaltatoare pe profilul L in partea superioara. In zona astfel identificata indepartati tiglele, montati si fixati pe structura acoperisului teava suport (conf. procedurii descrise pentru teava inferioara).

7. Se monteaza profile Z si verificati egalitatea lungimii diagonalelor.

8. Se monteaza si se aliniaza colectoarele, montati piesele de ancorare, efectuati conexiunile la circuitul primar.

9. Conexiunea hidraulica partea stanga-jos (intrare AT in colector)

10. Diferite inclinatii utilizand piese de extensie:

11. In cazul in care este necesara prelungirea tevii de sustinere a structurii se vor utiliza ghidaje introduse in cele doua tevi.

UMPLEREA INSTALATIEI

Instalatia hidraulica in scopul efectuarii probei de presiune la rece si spalarii ei poate fi umpluta cu apa, dupa care se va goli si se va sufla cu aer comprimat. Presiunea de proba va fi conform caracteristicilor tehnice. Instalatia va fi umpluta cu lichid antigel specificat de producator.

Atentie!

1. se va interzice umplerea cu apa a instalatiei cand exista pericol de inghet;
2. in cazul in care in timpul instalarii exista radiatii solare puternice, colectoarele vor fi acoperite pentru a evita supraincalzirea lor si vaporizarii instantanee a agentului termic la umplere. Presiunea de umplere/ presiunea presetata a vasului va fi conform caracteristicilor tehnice si instructiunilor service.

Racordul de descarcare a supapei de siguranta va fi conectat la un recipient capabil sa stocheze intregul volum de antigel din instalatie pentru a evita pierderea solutiei in cazul descarcarii.

Lichidul antigel va avea limita de cristalizare min. -30sC. Umplerea si golirea se va efectua prin robinetii speciali montati in acest scop.

NORME DE SIGURANTA

In domeniul instalatiilor solare sunt valabile si se aplica normativele specifice tarii de destinatie si EU in domeniu termic, electric, sanitar.

INSTALATIA ELECTRICA

Caracteristicile instalatiei electrice trebuie sa fie conform caracteristicilor tehnice furnizate de producatorul echipamentului.

Instalatia poate fi executata in conformitate cu normativele in vigoare de personal specializat.

Toate conexiunile pentru prelungirea cablajelor senzorilor de temperatura se vor efectua prin cositorire si vor fi hidroizolate. O functionare corespunzatoare a sistemului este asigurata doar cand toate componentele sunt conectate.

Sistemul paratrasnet - echilibrare de potential

In cazul in care exista reguli speciale cu privire la utilizarea sistemului de tip paratraznet acestea trebuie aplicate si asupra panoului solar. Echilibrarea de potential, prevazuta de regulamentul asociatiei de technologie electronica, electrica si informationala, trebuie intotdeuna asigurata.

PUNEREA IN FUNCTIUNE A INSTALATIEI

Inainte ca istalatia sa fie pusa in functiune trebuie sa se verifice starea tuturor suruburilor si a capacelor de vizitare (boiler).

Este permisa punerea in functiune a instalatiei doar daca acesta este umpluta, cu o solutie termoconductoare adecvata (ex. H-30L ) si perfect aerisita. Cand instalatia este rece (are o temeperatura situata sub +30C) poate fi umpluta la o presiunea de:

P = P_h + P_nec

P_h = presiunea hidrostatica (m col. apa): pentru H = 10 m, P_h = 1 bar

Ex:

Daca P_nec = 0,7 bar P = 1 + 0,7 = 1,7 bar.

Dupa ce instalatia a fost umpluta cu solutie si conectata la sursa, ea poate poate fi testata in vederea functionarii regulamentare. Faptul ca manometrul indica oscilatii mari este o dovada ca exista aer in sistem.Se recomana o a doua aerisire. Se verifica presiunea aerului in vasul de expansiune. In urma programarii regulatorului electronic instalatia va porni automat, in functie de temperatura normala generata de panou adaptandu-se la eventualele diferente termice care apar. Instalatia va fi pusa in functiune de personal calificat/ autorizat in acest scop.

Instalatia solara este o instalatie termica si se vor respecta la dimensionare si executie normele specifice din domeniu. Este obligatoriu ca instalatia sa fie protejata la depasirea parametrilor de functionare nominali specificati in capitolul caracteristici tehnice. Nu vor exista robineti sau alti elementi de inchidere intre echipamentul de protejat si supapa de siguranta respectiv vasul de expansiune.

SCOATEREA DIN FUNCTIUNE A INSTALATIEI

Instalatia este conceputa astfel incat chair daca nu se foloseste apa calda, o perioada lunga de timp, nu sunt necesare masuri speciale pentru scoaterea din functiune.

Este interzisa golirea solutiei antigel! Chiar si in perioadele de neutilizare pentru a se evita o supraincalzire trebuie mentinuta o reglare termica activa. In cazul in care totusi se doreste oprirea functionarii colectoarele vor fi acoperite sau se vor demonta.

INTRETINERE SI REVIZII

Pentru mentinerea dreptului la garantie este obligatoriu ca lucrarile de intretinere sa fie executate de o persoana calificata si autorizata..

Lucrarile de intretinere si revizie trebuie executate anual si trebuie sa se refere la urmatoarele puncte:

Verificarea izolatiei termice;

Verificarea presiunii in instalatie;

Controlul lichidului in vederea stabilirii valorii Ph-lui (>7);

Verficarea calitatii antigelului (-30C);

Dupa caz reumplerea instalatiei ( este interzisa completarea cu apa!);

Verificarea montarii instalatiei pe acoperis spre a depista eventualele insuficinte ale izolatiei si starea sistemului de fixare;

Control general.

Protocolul trebuie completat de catre specialistul care a executat verificarea. In cazul defectelor in termen de garantie beneficiarul trebuie sa prezinte protocolul primit.

Lucrarile de intretinere si revizie se executa la cererea si pe cheltuiala beneficiarului. Defectiunile datorate unei utilizari incorecte, fara respectarea instructiunilor din Manualul de utilizare si certificatul de garantie, nu fac obiectul garantiei.

Informatii importante

Spargerea sticlei: sticla panourilor termo-solare sunt in conformitate cu standardele ISO/TC 180/SCSN20E rezistente la grindina. Viitorului utilizator de panori solare i se recomanda sa se informeze la compania de asigurari pentru ca aceste panouri solare sa fie incluse in asigurarea deja existenta contra grindinei. Spargerea sticlei sau inghetarea instalatiei nu reprezinta probleme de garantie.

Utilizatorii sistemelor solare au obligatia de a efectua cu regularitate controlul presiunii in panouri, indicatorul trebuie sa se mentina la valoarea reglata.

In cazul eventualelor abateri de la aceasta valoare trebuie instiintata unitatea de service.

CONDITIILE DE GARANTIE

Sunt valabile conditiile de garantie care insotesc produsul.

RECICLARE

Dupa ce panourile nu mai pot fi folosite acestea pot fi returnate furnizorului. Materialele vor fi reciclate printr-o metoda optimala nepoluanta.

CONCLUZII

Avand in vedere ca resursele actuale de carbune, petrol si gaze sunt limitate, trebuie acordata o mai mare atentie acestor noi tehnologii care au resurse nelimitate. Iar instalatia solara ar trebui vazuta ca un partener al unei instalatii conventionale care, conectata corect, va asigura 60 - 70% din costurile combustibililor clasici. Cu aceste tehnologii se poate obtine atat energie electrica, cat si energie termica.

CUPRINS

ARGUMENT TEHNIC 2

1. SCHEME DE SISTEME PASIVE SI ACTIVE

2. COLECTOARE PLANE (300 N2P, 400V, 320N2P).

MONTARE, INSTALARE SI UTILIZARE

3. UMPLEREA INSTALATIEI

4. NORME DE SIGURANTA

5. INSTALATIA ELECTRICA

6. PUNEREA IN FUNCTIUNE A INSTALATIEI

7. SCOATEREA DIN FUNCTIUNE A INSTALATIEI

8. INTRETINERE SI REVIZII

9. CONDITIILE DE GARANTIE

10. RECICLARE

11. CONCLUZII