1

Elementy algorytmu programu kolektorek 2.0

www.kolektorek.pl

opracował mgr inż. 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

Różnica 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 inż. 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

]

Różnica

temperatur

kolektor

otoczenie

∆Τ

∆Τ

∆Τ

∆Τ

Współczynnik korekcyjny f

Zależny 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

Różnica 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

każdego miesiąca chwilowe wartość

natężenie promieniowania słonecznego

Ek42, Ek35, Ek18, Ek5,

Ograniczenie
maksymalnej

∆Τ

∆Τ

∆Τ

∆Τ

wynikającej z

ilości energii
docierającej do
kolektora.

Liczenie średniej ważonej

ηηηη

dla każdego

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 inż. 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 inż. 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 inż. Bogdan Szymański

Cena paliwa

zastępowanego cena

Sprawność procesu

spalania

ηηηη

s

Wartość opałowa

Paliwa wop

Energia pozyskana ze

słońca [kWh/rok]Qs

Pieniężna 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