Jednostki:

Dane:

liczba osób

zużycie c.w.u. na osobę

podgrzew c.w.u.

n

3

:=

Vcwu

0.05

:=

m

3

doba

mcwu

Vcwu 1000



50

=

:=

kg

doba

t2

53C

:=

t1

10C

:=

cp

4.19

:=

kJ

kg

tm

t1 t2

+

2

31.5 C



=

:=

Obliczenie zapotrzebowania na ciepło

:

Dobowe zapotrzebowanie na ciepło:

Qd

n

mcwu

24 3600





cp



t2 t1

-

(

)



0.313

=

:=

kW

Wydajność dobowa kolektora:

Qk

2 Qd



0.626

=

:=

kW

Łączne zapotrzebowanie na ciepło:

Qz

30 24



Qk



450.425

=

:=

kWh

mc

Qstrat

87

:=

kWh

mc

Qł

Qz Qstrat

+

537.425

=

:=

kWh

mc

Założenie
kolektor płaski firmy Viessmann model Vitosol 300-F

η

0.84

:=

powierzchnia jednostkowa kolektora ---( powierzchnia czynna absorbera)

Fj

2.32m

2

:=

Nasłoneczniene:

Nk

ΣNmc wkmc



nmc

=

Nk

1167.172

12

97.264

=

:=

kWh

m

2

Powierzchnia kolektora:

Fk

Qł

Nk η



6.578 m

2



=

:=

Liczba kolektorów

nkol

round

Fk

Fj











3

=

:=

Obliczenie długości rurociągów, strat liniowych, miejscowych:

Na podstawie rysunku obliczono długość rurociągów:

L

23.878

:=

m

g

9.81

:=

Dobrano średnice rur:

dz

0.02

:=

m

dw

dz 2 0.001



-

0.018

=

:=

m

Współczynnik chropowatości:

k

0.000015

:=

Prędkość przepływu czynnika:

w

0.6

:=

m

s

Kinematyczny współczynnik lepkości

ν

7.1 10

6

-



:=

m

2

s

Liczba Reynlodsa

Re

w dw



ν

1.521

10

3



=

:=

coś

2

- log

6.1

Re

0.91

0.268

k

dw



+















4.196

=

:=

λl

1

coś

2

0.057

=

:=

Współczynnik strat liniowych:

Δhi

λl

L

dw



w

2

2 g





1.382

=

:=

m

φ

90

:=

R

0.05

:=

ξ

0.131

1.847

dw

2 R















3.5



+











φ

90

0.136

=

:=

Współczynnik strat miejscowych

Δhm

ξ

w

2

2 g





2.488

10

3

-



=

:=

m

Całkowita strata:

Δh

14

Δhm



Δhi

+

1.417

=

:=

m

Całkowita wysokość podnoszenia pompy:

Hst

6.88

:=

m

Hweż

0.87

:=

m

Hkolek1

1.12

:=

m

ΔH

Δh

Hst

+

Hweż

+

3 Hkolek1



+

12.527

=

:=

mH2O

ΔH

1.23

:=

bar

Przyjmujemy pompy solarne 1xGPSN60 i 1xGPSN70 firmy Luxheizung. Połączenie szeregowe
pomp.

Parametry zbiornika:

Zbriornik solarny firmy Luxheizung Fish S1 z wężownicą o pojemności 250 l.

Parametry zbiornika:

Vzb

0.25m

3

:=

Hzb

1.48m

:=

λzb

50

W

m K

:=

δzb

0.005

:=

m

Parametry izolacji:

λiz

0.025

W

m K

:=

δiz

0.05m

:=

Zewnętrzna bez izolacji

dzbz

0.5m

:=

Zewnętrzna z izolacją:

dzbi

dzbz 2 δiz



+

0.6 m



=

:=

Wewnętrzna:

Dzb

dzbz 2 δzb



-

0.49

=

:=

Powierzchnia boczna zbiornika:

Fbok

π dzbi

(

)



Hzb 2 δiz



+

(

)



2.978 m

2



=

:=

Powierzchnia podstawy zbiornika:

Fpodst

dzbz

2

4

π



0.196 m

2



=

:=

Obliczenie alfy powietrza w kotłowni:

tplaszcz

40C

:=

tkot

24C

:=

Zakładam temperaturę płaszcza zbiornika buforowego:

tplaszcz 40 C



=

tmkot

tkot tplaszcz

+

2

32 C



=

:=

Odczytanie wartości dla średniej temperatury:

λkot

FluidProp "L" "T"

,

273

tmkot

+

,

"P"

,

101.308

,

"Air"

,

(

)

1000



0.027

=

:=

W

mK

γkot

FluidProp "V" "T"

,

273

tmkot

+

,

"P"

,

101.308

,

"Air"

,

(

)

1.878

10

5

-



=

:=

Pa s



ρkot

FluidProp "D" "T"

,

273

tmkot

+

,

"P"

,

101.308

,

"Air"

,

(

)

1.157

kg

m

3



=

:=

ρsc

FluidProp "D" "T"

,

273

tplaszcz

+

,

"P"

,

101.308

,

"Air"

,

(

)

1.128

kg

m

3



=

:=

kJ

kg

cpkot

FluidProp "C" "T"

,

273

tmkot

+

,

"P"

,

101.308

,

"Air"

,

(

)

1000



1.007

10

3



=

:=

Prkot

cpkot γkot



λkot

0.706

=

:=

βkot

ρkot ρsc

-

ρkot tkot tplaszcz

-

(

)



-

1.601

10

3

-



=

:=

Δtkot

40

24

-

16 C



=

:=

dcharakterystyczne

dzbi 0.6

=

:=

m

Grkot

g

βkot



Δtkot



dcharakterystyczne

3



ρkot

2



γkot

2

2.063

10

8



=

:=

GrPr

Grkot Prkot



1.457

10

8



=

:=

tab1

0.59

1

4













:=

tab2

0.135

1

3













:=

x

if GrPr

10

9

<

tab1

,

tab2

,









0.59 0.25

(

)

=

:=

ORIGIN

0

=

Ckot

x

0 0

,

0.59

=

:=

ikot

x

0 1

,

0.25

=

:=

Nukot

Ckot GrPr

(

)

ikot



64.824

=

:=

W

m

2

K

αpow

Nukot λkot



dcharakterystyczne











2.891

=

:=

Obliczenie alfy wody w zbiorniku:

tpla_w

48C

:=

tcwu1

10C

:=

tcwu2

53C

:=

ρcwu1

FluidProp "D" "T"

,

273

tcwu1

+

,

"P"

,

101.308

,

"Water"

,

(

)

999.715

kg

m

3



=

:=

γcwu1

FluidProp "V" "T"

,

273

tcwu1

+

,

"P"

,

101.308

,

"Water"

,

(

)

1.312

10

3

-



=

:=

Pa s



m

s

wbuf

mcwu

π Dzb



4



ρcwu1

0.019

=

:=

Rebuf

wbuf Hzb



γcwu1

21.72

=

:=

Zakładam temperaturę płaszcza wewnątrz zbiornika buforowego:

tpla_w 48 C



=

tmbuf

tcwu2 tpla_w

+

2

50.5 C



=

:=

Odczytanie wartości dla średniej temperatury:

W

mK

λbuf

FluidProp "L" "T"

,

273

tmbuf

+

,

"P"

,

101.308

,

"Water"

,

(

)

1000



0.641

=

:=

Pa s



γbuf

FluidProp "V" "T"

,

273

tmbuf

+

,

"P"

,

101.308

,

"Water"

,

(

)

5.433

10

4

-



=

:=

ρbuf

FluidProp "D" "T"

,

273

tmbuf

+

,

"P"

,

101.308

,

"Water"

,

(

)

987.876

kg

m

3



=

:=

ρscw

FluidProp "D" "T"

,

273

tpla_w

+

,

"P"

,

101.308

,

"Water"

,

(

)

988.992

kg

m

3



=

:=

kJ

kg

cpbuf

FluidProp "C" "T"

,

273

tmbuf

+

,

"P"

,

101.308

,

"Water"

,

(

)

1000



4.181

10

3



=

:=

Prbuf

cpbuf γbuf



λbuf

3.544

=

:=

βbuf

ρbuf ρscw

-

ρbuf tcwu2 tpla_w

-

(

)



-

2.259

10

4

-



=

:=

Δtbuf

tcwu2 tpla_w

-

5 C



=

:=

dcharak

Hzb 1.48 m



=

:=

Grbuf

g

βbuf



Δtbuf



dcharak

3



ρbuf

2



γbuf

2

1.188

10

11



=

:=

GrPrbuf

Grbuf Prbuf



4.209

10

11



=

:=

tab1

0.59

1

4













:=

tab2

0.135

1

3













:=

x

if GrPrbuf 10

9

<

tab1

,

tab2

,









0.135 0.333

(

)

=

:=

ORIGIN

0

=

Cbuf

x

0 0

,

0.135

=

:=

ibuf

x

0 1

,

0.333

=

:=

Nubuf

Cbuf GrPrbuf

(

)

ibuf



1.012

10

3



=

:=

W

m

2

K

αcwu

Nubuf λbuf



dcharak

438.189

=

:=

Obliczenie strat ciepła ze zbiornika:

αpow 2.891

=

tpow

tkot

:=

αcwu 438.189

=

Dzb 0.49

=

dzbz 0.5

=

λzb

50

:=

λiz

0.025

:=

δzb

0.005

:=

Qstrat_bok

Fbok tcwu2 tpow

-

(

)



1

π Dzb



αcwu



ln

dzbz

Dzb











2

λzb



π



+

ln

dzbi

dzbz











2

λiz



π



+

1

π dzbi



αpow



+

0.064 kW



=

:=

Qstrat_podst

Fpodst tcwu2 tpow

-

(

)



1

αcwu

δzb

λzb

+

δiz

λiz

+

1

αpow

+

2



4.85

10

3

-



kW



=

:=

Qzb

Qstrat_podst Qstrat_bok

+

0.069 kW



=

:=

Qzb_mc

Qzb 24



30



:=

Qzb_mc 49.7

kWh

mc

=

Obliczenie alfy powietrza zewnętrznego:

Współczynnik wnikania ciepła dla powietrza zewnętrznego przyjmujemy 19 W/m2K z ksiąki p
Hoblera "Ruch ciepła i wymienniki":

W

m

2

K

αpowz

19

:=

Obliczenie alfy glikolu w rurociągach:

λrur

17

:=

λiz

0.025

:=

W

mK

W

mK

δiz

0.013

:=

m

tw

45C

:=

Dla Warszawy temperatura projektowa wynosi:

tz

20

-

C

:=

Dobrano glikol propylenowy 60%

W

mK

kg

m

3

λg

0.333

:=

ρg

1030.9

:=

kJ

kg

Pa s



cpg

3.445

:=

μg

356.3 10

5

-



:=

m

s

w

0.6

=

Prg

μg cpg



λg

0.037

=

:=

Reg

w dw



ρg



μg

3.125

10

3



=

:=

Gz

Reg Prg



dw

L



0.087

=

:=

Nug

3.66

0.0668 Gz



1

0.04 Gz

2

3



+

+

3.666

=

:=

W

m

2

K

αg

Nug λg



dw

67.816

=

:=

Obliczenie strat ciepła w rurociągach:

W

mK

kL

π

1

αg dw



ln

dz

dw











2

λrur



+

ln

dz 2 δiz



+

dz











2

λiz



+

1

αpowz dz 2 δiz



+

(

)



+

0.169

=

:=

Godziny usłonecznienia - średnia z 12 miesięcy

QR

kL tw tz

-

(

)



L



0.262 kW



=

:=

tusł12

143.8

:=

QR_mc

QR tusł12



:=

QR_mc 37.65

kWh

mc

=

Całkowita suma strat ciepła w miesiącu

Qcał_mc

QR_mc Qzb_mc

+

:=

Qcał_mc 87

kWh

mc

=

Całkowita suma strat została dodana do łącznego zapotrzebowania na ciepło na początku
projektu. Wzrost zapotrzebowania na ciepło nie sprawił, że była potrzebna większa ilość
kolektorów niż założona na początku.

Dobór naczynia wzbiorczego:

Obliczam objętość instalacji:

Vkolek

0.00183m

3

:=

Vk

3 Vkolek



:=

dw 0.018 m



=

Vrur

dw

2

π



4

L



6.076

10

3

-



m

3



=

:=

Vwym

0.0076m

3

:=

Zmienna objętość obiegu solarnego:

Vins

Vk 0.1 Vrur Vwym

+

(

)



+

6.858

10

3

-



m

3



=

:=

Przepustowość zaworu:

M

0.44 Vins



3.017

10

3

-



=

:=

kg

s

Najmniejsza średnica króćca dopływowego zaw. bezpieczeństwa:

αc

0.2

:=

ρ1

1046

:=

p1

6 10

5



:=

d0

54

M

αc p1 ρ1



(

)





0.265 mm



=

:=

Dobieram zawór 3/4 cala SYR2115

Ciśnienie otwarcia zaworu:

potw

5.5

:=

bar

Ciśnienie maksymalne pracy:

pmaks

potw 0.5

-

5

=

:=

bar

Ciśnienie wstępne naczynia wzbiorczego:

pw

Hst 0.1



1.5

+

2.188

=

:=

bar

Pojemność naczynia wzbiorczego:

Vn

Vins

pmaks 1

+

pmaks pw

-



0.015

=

:=

m

3

Vn_l

10

3

Vn



14.632

=

:=

m

3

Dobieram naczynie wzbiorcze firmy Reflex NG18 o pojemności 18l