4. Obliczenie minimalnej, wymaganej powierzchni kolektora F
(
)
2
365
15%, [m ],
p
dob
w
c
W
Q
F
W
K
Q
⋅
⋅
=
+
−
⋅
gdzie:
Q
c
- roczne nasłonecznienie, [kWh/m
2
/rok] lub [MJ/m
2
/dobę],
W
p
- współczynnik pokrycia rocznego zapotrzebowania na energię,
W
w
- stopień sprawności instalacji,
K - obniżenie stopnia sprawności złym ukierunkowaniem kolektora
Określenie rocznego nasłonecznienia Q
c
Wartość nasłonecznienia odczytać z mapy rejonizacji obszaru Polski pod
względem możliwości wykorzystania energii słonecznej wg Atlasu
Rzeczypospolitej Polskiej.
Na mapie przedstawiony jest rozkład natężenia promieniowania słonecznego z
podziałem na 4 zakresy:
¾ poniżej 975 kWh/m
2
/rok,
¾ 975 - 1000 kWh/m
2
/rok,
¾ 1000 - 1025 kWh/m
2
/rok,
¾ powyżej 1025 kWh/m
2
/rok.
Rys. 20. Globalne na-
promieniowanie roczne
Rys. 21. Strefy klimatyczne Polski; podział wg minimalnej ilości godzin
nasłonecznienia
Określenie współczynnika pokrycia rocznego zapotrzebowania na energię W
p
Prawidłowo zaprojektowana instalacja solarna jest w stanie pokryć, na terenie
Polski, do 60% zapotrzebowania na c.w.u. Przed doborem wymaganej
powierzchni kolektora, należy założyć w jakim stopniu projektowania
instalacja solarna ma pokryć roczne zapotrzebowanie energii na cele
podgrzewu c.w.u.
Tab. 2 przedstawia stopień pokrycia w zależności od przewidywanej pory
użytkowania instalacji.
Tabela 2. Procentowe pokrycie rocznego zapotrzebowania na c.w.u.
Okres użytkowania
instalacji
Procentowe pokrycie
rocznego zapotrzebowania
na c.w.u., W
p
letni
wiosenno-letni
letnio-jesienny
25%
wiosenny
letni
jesienny
50%
letni
wiosenny
jesienny
jesienno-zimowy
zimowo-wiosenny
60%
Określenie stopnia sprawności instalacji W
w
Ustalenie stopnia sprawności instalacji solarnej odbywa się na podstawie
bilansu sprawności poszczególnych urządzeń oraz strat ciepła przez przewody,
złączki, wymienniki i inne elementy systemu. Największy wpływ na sprawność
instalacji solarnej ma temperatura jej pracy i temperatura otoczenia. W tab. 3.
podano uśrednioną wartość obniżenia sprawności instalacji W
w
w zależności od
stopnia pokrycia rocznego zapotrzebowania na energię W
p
.
Tabela 3. Stopień sprawności instalacji.
Procentowe pokrycie rocznego
zapotrzebowania na c.w.u. W
p
Stopień sprawności
instalacji W
w
25%
0,60
50%
0,55
60%
0,50
Określenie obniżenia stopnia sprawności złym ukierunkowaniem kolektora K
Każde odchylenie kolektora od kierunku południowego wiąże się z obniżeniem
sprawności instalacji, wartości te przedstawione zostały w tab. 4.
Tabela 4. Stopień obniżenia sprawności instalacji.
Kierunek Odchylenie [°]
Stopień obniżenia
sprawności
S
0
0
SE
1-25
26-45
0,05
0,10
SW
1-25
26-45
0,03
0,06
W/E
90/90
0,25
5. Szacunkowe określenie powierzchni absorbera do podgrzewu c.w.u.
Tabela 5. Szacunkowe określenie powierzchni absorbera do podgrzewu c.w.u.
(wartości dotyczą danych meteorologicznych przeciętnych w Polsce:
ok. 1000 kWh/m
2
·a.)
Zastosowanie
Wymagana
powierzchnia
absorbera
Kolektor
płaski
Kolektor
rurowy
Kolektor
płaski
Kolektor
rurowy
Podgrzew ciepłej wody
użytkowej dla stopnia pokrycia
60%
40 do 50%
Domy jedno- i
dwurodzinne
m
2
/osobę
1,2-1,5
0,8-1,0
1,0-1,2
0,6-0,8
Domy
wielorodzinne
m
2
/osobę
0,8-1,1
0,6-0,8
0,6-0,8
0,4-0,6
6.Wybór kolektora wybranej przez siebie firmy (np. HEWALEX,
VIESSMANN, SOLTEC, SOLVER, WATT)
7. Obliczenie wymaganej ilości kolektorów N
k
k
cz
F
N
f
=
gdzie:
F – pole powierzchni kolektora, [m
2
],
f
cz
– pole powierzchni czynnej, [m
2
].
Wielkościami charakteryzującymi kolektory
słoneczne są następujące powierzchnie:
- powierzchnia brutto: wymiary zewnętrzne,
szerokość × długość;
- powierzchnia absorbera;
- powierzchnia czynna absorbera: największy
rzut powierzchni, przez którą może przenikać
promieniowanie słoneczne.
Rys. 22. Powierzchnia kolektora:
A
– powierzchnia brutto
B
– powierzchnia absorbera
C
– powierzchnia czynna absorbera