1
Elementy algorytmu programu kolektorek 2.0
www.kolektorek.pl
opracował mgr inŜ. Bogdan Szymański
Powierzchnia Absorpcji A [m
2
]
Zapotrzebowanie na energię do podgrzania
C.W.U Qm
T
*
M
*
16
.
1
Qm
∆
=
[Wh/miesiąc]
Temp. wody na WE
T
we
[
o
C]
Zapotrzebowanie na
C.W.U M
[l/miesiąc]
Temp. wody na WY
T
wy
[
o
C]
Straty ciepła z zasobnika i z przewodów rurowych Q
ST
Q
ST
= (Q
Z
+Q
ZP
)+Q
R
[Wh/miesiąc]
Zewnętrzny
wsp. wnikania
ciepła
α
αα
α
Przekrój
zew.
izolacji
d
a
Straty ciepła z zasobnika
(Q
Z
+Q
ZP
) [Wh/miesiąc]
Q
Z
=k
r
*
∆∆∆∆
T
2
*t*h
Q
ZP
=k
p
*
∆∆∆∆
T
2
*t*A
Wsp. przenikania ciepła k
r
a
a
i
a
i
i
r
d
d
d
d
k
α
λ
α
π
1
ln
*
2
1
1
+
+
=
Przekrój
wew.
izolacji
d
i
Wsp.
przewodności
izolacji
λλλλ
Wsp. przenikania ciepła
k
p
a
p
d
k
α
λ
α
1
1
1
+
+
=
Grubość
izolacji
d
Straty ciepła z przewodów rurowych
Q
R
= k
r
*
∆
T
1
*L*t
p
[Wh/miesiąc
]
Długość
przewodów L
RóŜnica temp.
zasobnik
otoczenie
∆Τ
∆Τ
∆Τ
∆Τ
2222
Czas pracy
pompy t
Wsp.
przenikania
ciepła
k
r
Algorytm I. Obliczanie wymaganej powierzchni absorpcji
2
Elementy algorytmu programu kolektorek 2.0
www.kolektorek.pl
opracował mgr inŜ. Bogdan Szymański
Energia padająca na kolektor H
H = H
r
*f
r
+ H
b
*f
b
*H
c
*f
o
Dane o nasłonecznieniu Hc
Hr
Hb
Hc
+
=
Powierzchnia absorpcji A [m
2
]
Sprawność kolektora
ηηηη
)
E
T
k
E
T
k
(
k
2
2
k
1
opt
∆
+
∆
−
η
=
η
Współczynniki
przenikania Ciepła
k
1
[W/m
2
*K]
k
2
[W/m
2
*K
2
]
RóŜnica
temperatur
kolektor
otoczenie
∆Τ
∆Τ
∆Τ
∆Τ
Współczynnik korekcyjny f
ZaleŜny od orientacji kolektora i rodzaju promieniowania
δ
φ
πω
+
ω
δ
φ
δ
β
−
φ
πω
+
ω
δ
β
−
φ
=
sin
*
sin
*
)
180
/
(
sin
*
cos
*
cos
sin
*
)
sin(
*
)
180
/
'
(
'
sin
*
cos
*
)
cos(
f
z
z
z
z
b
2
cos
1
fr
β
+
=
(
)
ρ
β
*
2
cos
1
fo
−
=
Nachylenie
kolektora
ββββ
Obrót
kolektora
γγγγ
Szerokość
geograficzna
φφφφ
Współczynnik
odbicia gruntu
ρρρρ
RóŜnica otoczenie
∆Τ
∆Τ
∆Τ
∆Τ
w funkcji
ładowania zasobnika od T =
Twody sieciowej +5 do
Maksymalnej zasobnika +5
Chwilowa wartość
promieniowania
słonecznego Ek[4]
Rozkład miesięcznej energii
docierające do kolektora H
[kWh/miesiąc] na 4 wzorcowe dla
kaŜdego miesiąca chwilowe wartość
natęŜenie promieniowania słonecznego
Ek42, Ek35, Ek18, Ek5,
Ograniczenie
maksymalnej
∆Τ
∆Τ
∆Τ
∆Τ
wynikającej z
ilości energii
docierającej do
kolektora.
Liczenie średniej waŜonej
ηηηη
dla kaŜdego
Ek42, Ek35, Ek18, Ek5, w funkcji
∆Τ
∆Τ
∆Τ
∆Τ
c.d algorytm I
Sprawność
optyczna
ηηηη
opt
3
Elementy algorytmu programu kolektorek 2.0
www.kolektorek.pl
opracował mgr inŜ. Bogdan Szymański
Zmienna pojemność obiegu solarnego V
o
(
)
w
r
k
o
V
V
V
V
+
+
=
*
1
,
0
[
l]
Całkowita
pojemność w polu
kolektorowym
V
k
Wysokość statyczna
instalacji H
st
Pojemność
wymiennika
ciepła
V
w
Pojemność
przewodów
rurowych
V
r
Ciśnienie otwarcia
zaworu bezpieczeństwa
P
otw
Obliczanie pojemności naczynia
wzbiorczego V
n
w
o
n
P
P
P
V
V
−
+
=
max
max
1
*
[l]
Maksymalne ciśnienie pracy P
max
P
max
= P
otw
– 0,5 [bar]
Ciśnienie wstępne naczynia wzbiorczego P
w
P
w
= H
st
* 0,1 + 1,5 [bar]
Algorytm II. Obliczanie wymaganej pojemności naczynia wzbiorczego
4
Elementy algorytmu programu kolektorek 2.0
www.kolektorek.pl
opracował mgr inŜ. Bogdan Szymański
Całkowita strata ciśnienia na armaturze i na
przewodach rurowych.
∆∆∆∆
p
c
=
∆∆∆∆
p
t
+
∆∆∆∆
p
l
Strata ciśnienia na przewodach
rurowych
∆∆∆∆
p
t
[mbar]
*
2
*
*
p
2
t
ρ
ω
λ
=
∆
Strata ciśnienia na armaturze
∆∆∆∆
p
l
[mbar]
2
*
2
ρ
ω
ξ
=
∆
l
p
Liczba tarcia
λλλλ
25
,
0
Re
*
316
,
0
−
=
λ
Gęstość
ρρρρ
[kg/m
3
]
Prędkość przepływu
ω
ω
ω
ω
[m/s]
ν
ω
d
*
Re
=
Liczba oporu
lokalnego
ξξξξ
(wsp.
strat ciśnienia)
Kinematyczny wsp
.
lepkości
νννν
[m
2
/s]
Algorytm III. Obliczanie całkowitej straty ciśnienia na przewodach rurowych i na armaturze
Algorytm IV. Obliczenie rocznych oszczędności oraz okresu zwrotu
5
Elementy algorytmu programu kolektorek 2.0
www.kolektorek.pl
opracował mgr inŜ. Bogdan Szymański
Cena paliwa
zastępowanego cena
Sprawność procesu
spalania
ηηηη
s
Wartość opałowa
Paliwa wop
Energia pozyskana ze
słońca [kWh/rok]Qs
PienięŜna roczna wartość pozyskanej ze słońca energii WR w
odniesieniu do zastępowanego paliwa(jego ceny i sprawności
spalania)
koszty
s
Qs
*
wop
cena
WR
−
η
=
Roczne koszty
eksploatacji koszty
Czas zwrotu inwestycji
1
WR
dotacja
kosztINS
WR
]
100
)
100
proc
[(
*
)
dotacja
kosztINS
(
log
lata
100
/
)
100
proc
(
+
−
−
+
−
=
+
Dotacja
Koszt instalacji
kosztINS
Procentowy wzrost
ceny paliwa proc