Proiectare - Dimensionare hidraulica instalatie solara

Dupa stabilirea numarului si tipului de panouri solare, a conexiunii acestora, a boilerelor (si/sau schimbatoare de caldura), precum si a pozitiei acestora in spatiul disponibil, se va dimensiona partea hidraulica

Debit normal sau debit scazut

In regimul „debit normal”, fiecare panou solar trebuie sa fie traversat de un debit de agent termic solar egal cu 40-60 litri/ora pe m² de panou solar. In regimul „debit scazut”, traversat de un debit de agent termic solar egal cu 10-15 litri/ora pe m² de panou solar.

Regimul de „debit normal” presupune:
- Debite sporite in instalatie
- Consumuri electrice ridicate ale grupului de circulatie
- Randamente mai mari ale panourilor solare si, in consecinta, a instalatiei solare
- Suprafete sporite de schimb termic pe partea boilerului
- Temperaturi medii mai mici ale colectoarelor solare
- Salt termic mai scazut intrare – iesire pe campul de colectoare
- Probabilitate scazuta de cedare continua a caldurii la nivelul boilerului de apa in conditii de radiatie scazuta.

In concluzie, regimul de „debit normal” se recomanda a fi utilizat in urmatoarele conditii:
- Zone foarte insorite - Aplicatii anuale sau cu precadere estivale (apa calda menajera)
- Aplicatii care nu necesita fluide de proces cu temperaturi ridicate (preparare apa calda menajera sau incalzire piscine)
- in cazul in care consumul de energie electrica nu este unul semnificativ in raport cu economia realizata prin utilizarea energiei termice obtinute
- in cazul in care suprafetele de schimb la nivelul boilerului sunt suficient de mari in raport cu campul de colectoare.

Regimul de „debit scazut” presupune:
- Debite mai mici in instalatie
- Consumuri electrice mai mici ale grupului de circulatie
- Randamente mai mici ale colectoarelor si, in consecinta, a instalatiei solare
- Suprafete de schimb termic reduse pe partea boilerului
- Temperaturi medii mai mari ale panourilor solare
- Salt termic mai ridicat intrare – iesire pe campul de colectoare
- Probabilitate ridicata de cedare continua a caldurii la nivelul boilerului de apa in conditii de radiatie scazuta.

In concluzie, regimul de „debit scazut” se recomanda a fi utilizat in urmatoarele conditii:
- Zone mai putin insorite
- Utilizare preponderenta in timpul sezonului rece (incalzirea locuintelor)
- Aplicatii care necesita fluide de proces cu temperaturi ridicate (aplicatii industriale)
- Daca se doreste reducerea cheltuielilor la energia electrica prin economisirea de energie termica.
- in cazul in care se doreste limitarea costurilor aferente utilizarii instalatiei prin reducerea suprafetelor de schimb ale boilerului
- La aplicatiile care presupun o curba pozitiva a randamentului panoului solar (cu tuburi vidate)

Colectoare legate in serie sau in paralel

Un rand de panouri solare legate in paralel presupune:

- Un salt termic mai mic al la iesirea din rand (mbar/ (l/ora) )
- Pierderi de presiune mai mici specifice randului
- Pierderi de presiune mai reduse
- Debite de apa ridicate
- Temperaturi constante de-a lungul randului care determina randamente egale ale panouri solare
Q_RAND = Q_COLECTOR x Numar colectoare (l/ora)

 Un rand de panouri solare legate in serie presupune:
 - un salt termic ridicat al agentului termic solar la iesirea din rand
 - pierderi de presiune mai mari specifice randului (mbar/(l/ora) )
 - Pierderi de presiune mai ridicate
 - Debite de apa reduse
 - Temperaturi in crestere de-a lungul randului care determina randamente reduse ale colectoarelor finale
     Q_RAND = Q_COLECTOR x [Numar colectoare] (l/ora) .

 Dimensiunea conductelor

Dupa stabilirea debitului total si a celui aferent fiecarei portiuni a conductei, dimensionarea conductelor dintre panoul solar si boiler urmeaza aceleasi reguli generale de dimensionare aplicate in cazul instalatiilor de incalzire. Diametrul fiecarei portiuni de conducta avand debite diferite trebuie ales in baza unui compromis rezonabil, odata cu sporirea diametrului conductelor obtinandu-se efecte opuse:
- Diminuarea pierderilor specifi ce de presiune (mbar/m)
- Diminuarea puterii electrice absorbite de grupul de circulatie
- Diminuarea vitezei (reducerea zgomotului si a altor efecte nedorite)
- Cresterea dispersiilor termice
- Cresterea costurilor (material conducte si volum de glicol)
In cazul in care conductele sunt fabricate din fonta, cu ajutorul urmatoarei formule aproximative se poate estima diametrul conductei, formula care se bazeaza pe ipoteza ca, in orice caz, viteza fluidului din interiorul conductelor nu depaseste 1 m/s:

In cazul conductelor din fonta, se poate utiliza drept referinta tabelul de mai jos, care ofera multiple solutii pentru un anumit debit.

Diametrul va fi ales tinandu-se cont de urmatoarele elemente:
- Lungimea totala a conductelor instalatiei
- Echilibrarea hidraulica a randurilor de colectoare (daca sunt legate mai mult de un colector)
- Efectul glicolului in functie de concentratie (la o concentratie de 40% glicol, pierderile de presiune cresc cu 20%)
- Diversele pierderile de presiune concentrate (curbe, supape etc.)
- Pierderi de presiune a colectoarelor
 - Inaltimea de pompare a grupului de circulatie la debitul de proiectare a instalatiei
- Costurile instalatiei

Daca se utilizeaza conducte din otel inoxidabil ondulat, aplicatia se va limita la debite si distante mici (instalatii de dimensiuni mici si medii) in baza urmatorului tabel: