Instalatii solare pt. prepararea apei calde . Captatoare cu focalizare.

Captatoare plane.

Captatoarele cu focalizare realizeaza concentrarea energiei reflectate in focarul unor oglinzi curbe unde este amplasat schimbatorum de caldura . Sistemul valorifica component reflectata si este folosit pt. producerea caldurii energiei electrice. Captatoarele plane capteaza energia incidenta la nivelul unor suprafete plane cu coeficenti de absorbtie ridicati si o trimite unui fluid purtator. In acest caz componenta reflectata este redusa la minim. Aceste captatoare sunt folosite pentru conversia termica de medie si joasa temperature. Usual captatoarele solare pt. prepararera apei calde sunt de 2 categorii.

- Pt captarea energiei solare directe - Pt captarea energiei totale directa si difuza

In principiu un captator solar este alcatuit dintr-o cutie paralelipipedica , termoizolata alcatuita cu o folie transparent de sticla in car se monteaza elementul de captare a energiei solare.

Acesta este alcatuit dintr-oplaca colectoare de culoare neagra , de care ste fixate prin lipire sau sudura o serpentine sau registru de teava. Elementul de captare se monteaza intr-o cutie de Al extrudat. Pt. reducerea pierderilor de caldura lateralele si fundul cutiei se izoleaza .Pt. captarea vad.directa cat si a rad. difuze se produc si captatoare cu tevi vidate. Schema de principiu pt. realizarea inst.solare pentru prepararea apei calde de consum. In principiu o inst. Solara est compusa din:

- Capatoare solare sursa termica - Schimbatoare de caldura in care se ealizeaza transferul energiei captate de catre agentul

sec. - Rezervoare de acumularee pentru stocarea energiei termice pt. compensarea

decalajului intre preparare si consum - Retele de conducte si pompe - Dispozitiv de siguranta ( vas de exp, vane de sig, clapet de retinere , elemnt de reglaj) - Aparatura de masura si control

Clasificarea instalatiei pt. prepararea a.c.c. 1.Dupa capacitatea de preparare pot fi:

- Inst. Individuale , destinate deserviri unui sg obiectiv. - Colective destinate deserviri unui grup de colectivitati.

2. Dupa nr. circuitelor: - Cu un sg. Circuit la care agentul purtator apa vehiculat in circuit deschis prin captatorul

solar este livrat direct la consummator. - Cu 2 circuite , un circuit primar pt. agentul purtator si un circuit secundar pt. consum.

3.Dupa modul de circulare al agentului puratator: - Cu circulatie grav - Cu circulatie fortata.

4.Dupa tipul schimbatorului de caldura utilizat: - Inst. cu boiler si cu sch. De tip recuperatic.

5.Dupa modul de cuplare pot fi : - inst. cu amestec si cuplate in serie cu sursa auxiliara.

Inst. cu un sg. circuit.

In aceste inst. apa calda obtinuta de la captatorii solari se amesteca cu cea de la rezervorul solar fiind extrasa de la acesta pt utilizare. La circ. Grav. Captatorul se aseaza la sub 30 cm de la boiler. Aceste inst. se utilizeaza in sezonul cald si daca apa nu are o duritate foarte mare ele avnd o durata mica de functionare datorita depunirii. Pt. depasirea acestor dezavantaje se folosesct inst. cu 2 circ. in care ca agent primar poate fi folosit apa dedurizata sau antigelul. La inst. cu doua circuite intervine schimbatorul dar schemele sunt aceleasi.

Om1 temp primar la intrarea in boiler O temperature apei din boiler la un momonet dat Zc- debitul de caldura transmis apei calde menajere in insta.de tp deltat V volumul de apa al boilerului dO- variatia infinit mica a temp. Calculul analitic al cantitati de caldura transmise apei accumulate in boiler.

- se intocmeste diagram debitelor de apa calda de consum si de caldura necesara incalziri apei calde .

1- cromograma consumului real 2- cromograma consumului echivalent A-B- consum orar mediu 24h Gzimax G*N[ dm3/zi] Gzimax debitul de apa calda consumat in ziua de max consum G norma de consum N nr. de utilizatori Gomax = G*N*Pmax / 24*100 Pmax procentul orar max al consumului Pmax = Ko *Pmed Ko coefficient de neuniformitate orara al consumului Pmed este procentul mediu al consumului Go = G*N*P/ 24*100

Consumul orar de caldura pt. prepararea apei calde menajere se calculeaza pe baza relatiei de bilant termic astfel : Qocons = Go *c(Oac Oar) Qconsumcumulat = suman1 Qocons N- nr de ore de furnizare a apei calde menajere Pt prepararea apei calde sursa termica (cazane de inclzire central furnizeaza o anumita cantitate de caldura care pate fi et. sau variabila pe intreaga perioada de consum. La sf. perioadei de consum , cant. de caldura consumata pt. prepararea apei calde trebuie sa fie egala cu cant de caldura furnizata de sursa. Pt. aceasta se sonsidera debitele de caldura produse de cazane Qcazan , ca repartizate pe intreaga perioada de cosnum cu onservatia:

- Inceperea producerii caldurii de catre cazane are loc cu una 2 are inainte de inceperea consumului.

- Cand Qcazan,orar nu este D. debitele de caldura furnizate de cazan vor fi mai mari catre sfarsitul perioadeo de consum.

- Cantitatea de caldura furnizata de sursa termica pt intreaga perioada de consum poate fi cunoscuta princumularea debitelor de caldura orara calculand diferentele pt fiecare

ora. Deferenta max admisibila este camt de cladura care trebuie transmisa apeo accumulate in bouler, Qac.

Calculul grafo-analitic al cantitatii de caldura al apei accumulate in boiler. Se reprezinta graphic cantitatea de caldura necesara pt prepararea apei calde precum si cantitatea necesara de apa calda , pe perioada de consum , nr de apartamente nr de pers si procentele de consum . Se intocmeste din diagram ant.care constine consumul acumulat de apa calda si cantitatea de caldura cumulate furnizata de sursa termica. Stabilirea capacitatii boilerelor.

V- volumul boilerului Qac cantitatea de caldura ce trebuie transmise apei accumulate Omaxac temperature maxima admisibila a apei in boiler egala cu 60-65 oC Ominac temp minima a apei calde admisa in boilere egala cu 30-35 oC Cu acest volum se allege din catalog un boiler ce capacitatea cea mai apropiata de cea calculate. Calculul termic de verificare consta in determinarea variatiei apei calde in boiler care nu trebuie sa scada sun 420C. Pt usurinta calculelor s-au intocmit diagramele:

Etapele sunt: Se determina suma echivalentilor in raport cu component inst de consum. In raport cu valuarea sumei echivalentilor se duce o orizontala pana la intersectia cu debitul instalat. Din acest punct se duce o paralela la curba cu linia intyreaga obtinand la intersectia debitului orar max valoarea reala a debitului instalat si volumul boilerului . Din conditia de

optim economic se observa ca pt. o valuare cuprinsa intre 0,6 si 0,85 din Qorarmax se obtine valuarea reala a volumului boilerului instalat. Instalatia pt. prepararea apei calde folosind bolilere si aparate in contracurent legate series au paralele. Utilizarea boilerelor are urmatoarea dezavantaje , ocupa un spatiu relative mare si durata ma re de preparare a apei calde astfel ca in cazul consumatorilor mari si a unei cerinte relative scurte de timp nu se poate obtine temp necesara a apei calde. Schimbatoarele de caldura in contracurent necesita un debit de agent termic primar mai mare ca in cazul boilerlor , introduce pierderi de presiune mai mare si consumul de energie electrica mai mare . Instalatiile cu boiler si aparate in contracurent elimina aceste dezavantaje insa prezinta costuri suplimentare in exploatare .boilerele se deschid in tp. perioadei de varf de consum.

1- Tur 2- Retur 3- Apa calda 4- Alimentare cu apa rece 5- Conducta de recirculare 6- Sch de caldura 7- Boiler 8- Conducte de ocolire 9- Conducta de inseriere