EAST-GSR WP4 Professional Handbook Romania

8/6/2019 EAST-GSR WP4 Professional Handbook Romania

http://slidepdf.com/reader/full/east-gsr-wp4-professional-handbook-romania 1/98

EAST-GSR Solar Thermal applications in EASTern Europe with

Guaranteed Solar Results

Pachet de lucru 4

Manual profesional pentru proiectarea

sistemelor colective care utilizează energietermică solară

România

Responsabilitatea total ă privind conţ inutul acestei publicaţ ii le revine autorilor. Aceasta nu reflect ă neapărat punctele de vedere aleComunit ăţ ii Europene. Comisia Europeana nu este responsabil ă pentru nici o posibil ă utilizare a informaţ iilor conţ inute în acest document.



2

Rezumat

Acest manual de proiectare, dimensionare şi instalare a sistemelor care utilizează sistemelede energie solară pentru producerea apă caldă menajeră specifică regulile de bază care aufost testate şi implementate utilizând experienţa câştigată prin monitorizarea randamentului

sistemelor şi urmând cinci principii esenţiale:

O instalare simplă, Siguranţa utilizării, Integrare cu celelalte instalţii ale clădirii, Bun randament, Monitorizare.

O atenţie particulară a fost acordată proiectării sistemului gobal, integrării colectorului solar,precum şi schimbărilor legilor din domeniul sanitar.

Alegerea şi instalarea componentelor în conformitate cu codurile şi practicile profesionale

este completată cu recomandări şi comentarii detaliate atât asupra dimensionării diferitelorcomponente ale instalaţiei cât şi calculul randamentului teoretic.



3

Cuprins

Rezumat ..............................................................................................................2

Cuprins................................................................................................................3

1. Introducere ......................................................................................................5

2. Principii generale ...............................................................................................6

2.1 Date climatice de bază......................................................................................6 2.1.1 Radiaţia solară..............................................................................................62.1.2 Temperatura sursei de apă .............................................................................92.1.3 Vânt şi zăpadă..............................................................................................12

2.2 Necesarul de apă caldă menajeră .......................................................................12

2.2.1 Temperatura sursei de apă caldă menajeră .......................................................122.2.2 Analiza cererii...............................................................................................13

2.3 Încălzirea apei cu ajutorul energiei solare............................................................162.3.1 Colectarea ...................................................................................................172.3.2 Transferul şi stocarea energiei ........................................................................232.3.3 Încălzire auxiliară..........................................................................................29

3. Procedura de proiectare......................................................................................30

3.1 Studii preliminare ............................................................................................303.1.1 Estimarea necesarului de apă caldă menajeră ...................................................30

3.1.2 Radiaţia solară locală .....................................................................................303.1.3 Studiul pentru schema de principiu a colectorului solar .......................................323.1.4 Conexiunile colectoare ...................................................................................413.1.5 Tubulatura ...................................................................................................433.1.6 Volumul de stocare şi rezerva .........................................................................44

3.2 Studiu detaliat.................................................................................................483.2.1 Dimensionarea şi instalaţia solară....................................................................483.2.2 Estimarea randamentului sistemului cu energie solară ........................................503.2.3 Instrumente de calcul pentru performanţa sistemului solar de apă caldă menajeră .543.2.4 Metode de definire şi de dimensionare..............................................................573.2.5 Pre-dimensionarea sistemului .........................................................................633.2.6 Ajustarea datelor referitoare la suprafaţa captatorului şi la volumul de stocare.......773.2.7 Dimensionarea schimbătorului de căldură .........................................................783.2.8 Dimensionarea circuitului primar: ţevi şi pompe ................................................793.2.9 Dimensionarea accesoriilor de siguranţă ...........................................................82

3.3 Estimarea proiectului........................................................................................833.3.1 Estimare tehnico-economică ...........................................................................833.3.2 Rezultate Garantate prin Folosirea Energiei Solare (GSR)....................................853.3.3 Impactul asupra mediului ambiant...................................................................87



4

4. Administrarea şi întreţinerea sistemului ................................................................88

4.1 Umplerea........................................................................................................884.2 Punerea în funcţiune ........................................................................................884.3 Darea în exploatare..........................................................................................89

4.4 Întreţinerea periodică .......................................................................................934.4.1 Periodicitatea şi conţinutul intervenţiilor de întreţinere........................................934.4.2 Justificarea inspecţiilor şi a intervenţiilor de întreţinere .......................................934.4.3 Limite la serviciile de întreţinere......................................................................944.5 Telemonitorizarea ............................................................................................94

5. Pentru informaţii suplimentare.............................................................................97

6. Exemple de sisteme colective cu energie solară .....................................................97



5

1. Introducere

Utilizarea energiei solare pentru furnizarea apei calde menajere s-a dovedit a fi o soluţieperfect viabilă. Principiul de funcţionare al sistemului de încalcălzire a apei cu energie solară este simplu, iar tehnologia este deja bine cunoscută şi fiabilă. Energia solară estenepoluantă, inepuizabilă, ecologică şi sigură. Aceasta facilitează economisirea resurselor

energetice, f ără a produce deşeuri sau a emite gaze poluante, precum dioxidul de carbon.Mai presus de problemele poluării şi de impactul gazelor de seră, furnizarea de apă caldă menajeră reprezintă o parte considerabilă a facturii la energie a clădirilor, care poate firedusă prin folosirea energiei solare. Condiţiile necesare pentru o bună şi durabilă exploatarea sistemului trebuie stabilite în etape în cadrul principiului „GRS” (Rezultate Garantate prinFolosirea Energiei Solare). Garanţiile ce vor fi oferite pentru aplicaţiile colective suntsemnificative.



6

2. Principiile generale

2.1 Date climatice de bază

2.1.1 Radiaţia solară

Soarele reprezintă o sursă de energie gratuită şi ecologică. Radiaţia solară anuală medie înRomânia variză între 1,100 şi 1,300 kWh/m2.

Harta radia ţ iei solare în România

Radiaţia solară este o formă de radiţie termică ce este difuzată sub forma undelorelectromagnetice. În afara atmosferei terestre radiaţia solară furnizează o sursă de energiecu potenţial nelimitat egală cu 1.370 W/m2

.

Pentru a atinge suprafaţa terestră radiaţia solarătrece prin atmosferă, unde o parte dinenergia sa este disipată prin:

- Difuzie moleculară (în mod special razele U.V.)- Reflecţie difuză pe aerosolii atmosferici (picături de apă, praf…)- Absorpţie selectivă în gazele atmosferice.

Radiaţia globală asupra suprafeţei terestre este suma: Radiaţiei directe, după ce aceasta a trecut prin atmosferă, Radiaţiei difuze, care provine din toate direcţiile.



7

Astfel, o suprfaţa expusă primeşte atât radiaţii directe, difuze cât şi o parte din radiaţiileglobale reflectate de obiectele din apropiere, în special pământul, pentru care coeficientul dereflexie este denumit „albedo”.

Radia ţ ia solar ă la nivelul solului



8

Radia ţ ia solar ă în ROMANIA

Radiaţia solară medie anuală în România variază între 1,100 şi 1,300 kWh/m2 pentru maimult de jumătate din suprafaţa ţării. Potenţialul termic al energiei solare este estimat la 60PJ/an (1400 ktoe/an). De aceea radiaţia solară pe suprafaţă orizontală pentru România este

de aproximativ 200 milioane de GWh pe an (de exemplu potenţialul teoretic pentru energiasolară).

O hartă a radiaţiei solare a fost întocmită de Institutul Naţional de Meteorologie şi Hidrologie.Există bune posibilităţi pentru dezvoltarea utilizării energiei solare, iar experienţa anterioară poate fi exploatată. In Evaluarea Resurselor Energiilor Regenerabile, EBRD estimează că sistemele bazate pe utilizarea energiei solare pentru încălzirea apei calde menajere pentruclădiri publice şi hoteluri, sistemele pe bază de energie solară pasivă, precum şi sistemeleindividuale pentru locaţiile izolate, sunt cele mai promiţătoare aplicaţii.

Caracteristicile climaterice de temperatură ale aerului exterior sunt un rezultat al intensităţiiradiaţiei solare şi depind de cantitatea de energie termică radiată de suprafaţa pământuluipe parcursul ciclurilor de zilnice şi respectiv anuale. Temperatura aerului ambiantinfluenţează parametrii termici ai structurilor înconjurătoare (prin valorile sale extreme şimedii), reglajele sistemelor de încăzire si condiţionare a aerului ale construcţiilor, cât şisistemele de încălzire ce utilizează energia solară. De aceea spre exemplu, capacitatea de încălzire depinde de temperaturile calcul pentru regiunile respective (N.B: temperaturilehibernale cele mai scăzute).



9

Temperaturile reprezintă de asemenea factorul principal pentru calculul necesarului deizolaţie termică pentru fiecare clădire în parte.

Regiune Radiaţie globală medie totală

[MJ/m2

/an]

Potenţial de radiţie solară disponibil real

Câmpia de Vest 4.815 Moderat-Înalt (MH)Transilvania 4.666 Moderat (M)

Zona Subcarpatică 4.982 Moderat-Înalt (MH)Câmpia de Sud 5.147 Moderat-Înalt (MH)

Moldova 4.773 Moderat (M)Dobrogea 5.384 Înalt (H)

Delta Dunării 5.046 Moderat-Înalt (MH)Carpaţii 4.687 Moderat (M)

2.1.2 Temperatura sursei de apă

Energia necesară pentru furnizarea apei calde menajere depinde din două puncte de vederede sursa de apă rece: cu cât este mai rece apa, cu atât mai multă energie va fi necesară pentru a fi încălzită la o temperatură dată (de exemplu necesarul de stocare) şi mai multă apă caldă va fi necesară, volumetric, pentru a asigura o temperatură constantă în momentulamestecării cu apa din sursa rece.

Atunci când nu există date disponibile, se poate utiliza formula următoare:

twi = ( Ta + Tai ) / 2unde:

twi : temperatura medie lunară a apei reci, pentru luna iTa : media anuală a temperaturii aerului ambientTai : media lunară a temperaturii aerului ambient, pentru luna i

(sursa: ESM 2 / European Simplified Method - DG XII)

2.1.3 Vânt şi zăpadă

2.1.3.1 Vânt

În meteorologie, o viteză medie a vântului este considerată a fi media pe o perioada de 10minute, la 10 metri deasupra pământului. Revistele de meteorologie franceze se referă

întotdeauna la viteze medii ale vântului. Cu toate acestea, rafalele de vânt pot fi cu mai multde 50% mai mari decât cifrele medii.



10

Figura 4: Histograma vitezelor vântului

Direcţia şi forţa vântului sunt două caracteristici care descriu un vânt orizontal. Înmeteorologie, se vorbeşte întotdeauna despre direcţia din care bate vântul în funcţie de

punctele cardinale (Nord, Est, Sud, Vest) sau în funcţie de diferenţa de unghi faţa de Nord(de exemplu, un vant din Sud este în sectorul 180°, un vânt din Vest este în sectorul 270°).

Figura 5: Roza vânturilor

2.1.3.2 Zăpadă

Zăpada poate afecta clădirile în mai multe moduri, în special acoperişul. O căderesemnificativă de zăpadă poate face acoperişul să se prăbuşească. Barierele de gheaţă potduce la infiltraţii în zona şindrilelor sau a îmbinărilor. Zăpadă care alunecă pe un acoperiş tipşarpantă sau pe un luminator poate fi periculoasă pentru pietoni. Apa poate pătrunde într-oclădire din cauza infiltraţiilor de zăpadă suflate de vânt.



11

Sarcina dată de zăpada de pe acoperiş variază în funcţie de climatele regionale. Aceastadepinde de asemenea de caracteristicile mecanice si forma acoprişului.

2.1.3.3 Estimarea sarcinilor climatice

Zăpada şi vântul sunt doi factori naturali care necesită o proiectare adecvată a clădirilorpentru siguranţa şi confortul locatarilor.Harta vânturilor prevăzută de standardele în vigoare este în tranziţie spre Eurocode. Aceastadescrie viteza vânturilor pe baza probabilităţii: vânt pe o perioadă de „50 de ani”.



12

2.2 Necesarul de apă caldă menajeră

2.2.1 Temperatura sursei de apă caldă menajeră

Sistemele de alimentare cu apă caldă menajeră ce folosesc energia solară necesită o sursă de energie auxiliară, pentru motivele următoare:

Menţinerea temperaturii pentru necesarul de apă caldă menajeră, având în vederecă instalaţia de energie solară este în general dimensionată pentru acoperirea parţială anecesarului.

Menţinerea temperaturii necesare a apei pentru a evita formarea bacteriilor, înspecial legionela.

În general, pentru a limita dezvoltarea acestor bacterii, stagnarea apei în conducte f ără circulaţie trebuie evitată. Temperatura apei calde la ieşirea din rezervoarele de stocaretrebuie să fie de cel puţin 60 °C, şi în cazul existenţtei unei bucle de circulaţie, temperaturareturului trebuie să fie de cel puţin 50 °C. Utilizatorii trebuie să fie întotdeauna protejaţi împotriva opăririi la consumatori, unde temperatura nu trebuie să fie mai mare de 50 °C.Furnizorul de apă caldă trebuie să se asigure că temperatura atinsă la consumatori variză între 45 şi 55 °C.

Exemplu de boiler de rezerv ă separat de cazan, o bucl ă de circula ţ ie este folosit ă pentrudistribu ţ ie cu boiler electric folosit pentru men ţ inerea temperaturii



13

2.2.2 Analiza necesarului

Producţia de apă caldă menajeră se numără printre cele mai eficiente aplicaţii ale utilizăriienergiei solare, în special pentru sistemele colective din clădirile rezidenţiale şi terţiare,

acolo unde cererea de apă caldă menajeră este semnificativă şi constantă; în special pentrulocuinţele colective şi instituţiile de sănătate.

Cerinţele actuale pentru locuinţele colective (clădiri de locuit, hoteluri, spitale,...) arată ocerere crescândă pentru apă caldă, nu numai pentru nevoile sanitare, dar şi pentru sarciniledomestice. Utilitatea unui sistem de alimentare cu apă caldă menajeră este caracterizată dedisponibilitatea apei calde, intr-o cantitate suficientă, la o temperatură dată, atunci candeste necesar şi la un preţ cât mai mic posibil.

Necesarul zilnic de apă calda menajeră pentru locuinţele colectiveAlimentarea cu apă caldă menajeră şi încălzirea reprezintă cheltuielile cele mai ridicate cuexploatarea locuinţelor.

Costul unei Gcal în România se situează între 30 şi 71.3 €.

Câteva cifreÎn sectorul rezidential, sarcina energetică a unei clădiri, poate fi calculată plecând de laecuaţia următoare:

Becs = S 1,16 . Vecs . D T . lp

Unde:Becs = suma consumurilor de energie în fiecare locuinţă (Wh)Vecs = 35 litri de apă caldă menajeră pe zi pe locatar.ΔT = 45 K

lp = numărul de locatari din locuinţe

Necesarul zilnic de apă calda menajeră pentru hoteluriÎn funcţie de categoria hotelului, consumul zilnic de apa caldă menajeră variază între 70 şi160 litri pe cameră şi între 8 şi 15 litri în bucătărie pe porţie.

Clientela este din ce în ce mai ataşată de protecţia mediului, iar un sistem care utilizează energia solară contribuie la buna imagine a hotelului. Cu toate acestea, valoarea unui sistemcare utilizează energia solară depinde în mare măsură de gradul de ocupare al hotelului.

Câteva cifre relevante:

(Sursa: Calculs pratiques de plomberie sanitaire. Editions Parisiennes)



14

Necesarul zilnic de apă caldă menajeră în litri / zi / cameră la 60 °C

Use Jan Feb Mar Apr May Jun July Aug Sept Oct Nov Dec

Coeficient de corecţie care urmează a fi aplicat

(Sursa EDF : Eau chaude électrique Résidentiel et Tertiaire – March 1987)

Instituţii de sănătate şi sanatorii pentru vârstniciAceste instituţii au necesaruri importante de apă caldă menejeră, acestea fiind relativ

constante de-a lungul anului. Consumul zilnic este de aproximativ 60 de litri pe pat, la caretrebuie adăugat necesarul pentru bucătărie (de 8 la 15 litri pe porţie) şi pentru spălătorie (6litri pe kg de ruf ărie).

Câteva cifre relevante:


Alte instituţii




15

Alte aplicaţii (vor fi adăugate acolo unde este cazul)


Procentul lunar al numărului de mese servite într-un restaurant

(Sursa EDF: Eau chaude électrique Résidentiel et Tertiaire – Mars 1987)



16

2.3 Încălzirea apei cu ajutorul energiei solare

Un sistem de alimentare cu apă caldă menajeră folosind energia solară se compune din 5sub-sisteme:

Un sub-sistem colector,

Un sub-sistem de transfer de energie, Un sub-sistem de stocare, Un sub-sistem de energie auxiliară, Un sub-sistem de distribuţie.

Energia economisită faţă de un boiler convenţional depinde atât de climă, de schemacolectorului, de dimensiuni şi de modelul sistemului cât şi de părţile componente şi de întreţinerea acestora.Astfel, este esenţial să se găsească cel mai bun raport între costuri, dimensiunea sistemuluişi necesar în faza de design a proiectului; aceasta trebuie să includă cel mai eficient dintretoate sub-sistemele, astfel încât:

Colectarea şi stocarea energiei solare este optimă, Sursele de energie solară şi de energie auxiliară sunt disociate, Energia solară este folosită cu prioritate, Sursa de energie auxiliară este folosită doar ca sursă de energie complementară.



17

2.3.1 Colectarea

Un sistem de alimentare cu apă caldă pe bază de energie solară este în general compus dincolectoare solare de tip lamelar cu circulaţie de fluid, care transformă emisia solară aradiaţiei electromagnetice în căldură. Aceasta este transmisă unui fluid de transfer termic.

2.3.1.1 Principii de funcţionare

Un colector de tip lamelar este prin definiţie o suprafaţă de absorpţie expusă radiaţiei solare.Suprafaţa de absorpţie transferă energia termică produsă prin absorpţie, iar prin încălzireemite radiaţie termică la o lungime de undă superioară. (Legea Stefan-Boltzman).

Radia ţ ie solar ă Radia ţ ie termic ă



18

Dacă panoul absorbant se află în contact direct cu aerul atmosferic, vor interveni importantepierderi de căldură cauzate de convecţie şi de radiaţie. Un echilibru termic va fi stabilit întresurafaţa de absorpţie şi aerul ambient. În consecinţă, puţină energie va fi colectată. Pentru a

reduce pierderile prin partea din spate a colectorului solar, panoul absorbant este montat într-o cutie ale cărei suprafeţe interioare sunt acoperi cu izolaţie termică (de exemplu vată de sticlă sau materiale sintetice expandate).Izolaţia termică de pe partea frontală a panoului absorbant este compusă intr-un materialopac la radiaţia termică, dar transparent la radiaţia solară.Sticla şi anumite materiale sintetice sunt transparente la radiaţia solară şi opace la razeleultraviolete. În consecinţă, aceste materiale sunt utilizate ca strat exterior frontal pentrucolectoarele solare. În cazul unui colector solar cu strat exterior frontal transparent: acestaabsoarbe radiaţia termică emisă de panoul absorbant, se încălzeşte şi radiază căldură dinambele feţe. La o estimare grosieră, jumătate din radiaţie este emisă către exterior şicealaltă jumătate se reîntoarce spre panoul absorbant. Acesta este efectul de seră.

Foaia de sticlă limitează de asemenea pierderile căldură prin convecţie, având în vedere că transferul termic între cele două suprafeţe care sunt separate de un strat de aer staţionareste generat în principal de conducţie, iar aerul staţionar constituie o izolaţie termică eficientă.Calitatea izolaţiei creşte odată cu creşterea grosimii startului de aer dintre cel două suprafeţe, atâta timp cât transferul de căldură se face prin conducţie (de la 2 la 3 cm). Dacă spaţiul dintre cele două suprafeţe este prea mare, convecţia naturală este declanşată şigenerează efectul opus.



19

1. Capac transparent2. Aripioară a panoului

absorbant

3. Circuit tubular4. Izolaţie termică 5. Carcasă

Sec ţ iune printr-un colectorsolar de tip lamelar

O altă modalitate de a reduce pierderile de căldură ale colectorului este de a adăuga un strat

selectiv la panoul absorbant. Acest strat permite un coeficient de absorpţie cât de ridicatposibil pentru radiaţiile din spectrul solar (mai mic de 2,5 μm) şi un coeficient de emisie câtde scăzut posibil în infraroşii, corespunzând radiaţiei panoului absorbant (lungimi de undă mai mari de 2,5 μm).Astfel de straturi selective sunt f ăcute dintr-un depozit chimic aflat pe suprafaţa deabsorpţie. În final, colectoarele cu tube de vacuum fac posibilă reducerea pierderilor decăldură prin convecţie atunci când panoul absorbant este introdus într-un tub de sticlă dincare a fost scos aerul.

Sec ţ iune printr-un colector cu tub de vacuum

2.3.1.2 Evaluare energiei globale

În timpul funcţionării permanente, caracteristicile unui colector tip lamelar sunt obţinute cuajutorul următoarei ecuaţii de evaluare a energiei globale.

Qu = Qa _ Qp

Unde: Qu reprezintă energia transferată fluidului de transfer terminc, Qa reprezintă energia solară absorbită, Qp reprezintă energia corespunzătoare pierderilor de căldură



20

Pentru o estimare a energiei care a fost absorbită de colector trebuie f ăcută o distincţieteoretică între radiaţia directă şi radiaţia difuză, asociindu-le coeficienţi de transmisie şi deabsorpţie adecvaţi.Totuşi în practică se iar in considerare componenta radiaţiei globale incidente care esteperpendiculară pe suprafaţa colectorului.

În acest caz, energia absorbită este indicată în Watts, în ecuaţia următoare:

Qa = A . τs . αs . G

Unde:- A reprezintă aria suprafeţei intrării colectorlui în m2,- τs şi αs reprezintă valorile medii ale coeficientului de transmitere a capacului

transparent şi ale coeficientului de absorpţie a panoului absorbant pentru întregulspectru solar,

- G reprezintă energia de admisie globală în W/m2 (aria de admisie), măsurată în

planul colectorului.

Având în veere că un colector tip lamelar este relativ subţire, pierderile din laterale pot fineglijate în estimarea aproximativă, doar pierderile frontale şi prin partea din spate acolectorului fiind luate în considerare. aceste pierderi sunt exprimate după cum urmează:

Qp = QAV + QAR

Atunci când sunt reduse la o unitate a suprafeţei panoului absorbant, toate pierderilereprezentând un flux termic dinspre colector înspre exterior pot fi exprimate în relaţia cudiferenţa de temperatură care le cauzează, astfel:

QAV / A = UAV (Tm-Ta)

şi QAR / A = UAR (Tm-Ta)

Sau:

QA / A = U (Tm-Ta)

Unde:U = UAV + UAR

UAV = Coeficientul de pierdere termică dinspre partea frontală (W/m2. K)UAR = Coeficientul de pierdere termică dinspre partea din spate (W/m2. K)Tm = Temperatura medie a panoului absorbantTa = Temperatura ambiantă medie

Echilibrul termic la un moment dat între energia solară primită de colector, energia utilă disponibilă şi pierderile termice fac posibilă descrierea randamentului instantaneu cu ajutorulecuaţiei următoare: η = η0 - U (Tm - Ta) / G Conform principiilor acceptate de normeleinternaţionale (ISO) şi europene (CEN), randamentul unui colector tip lamelar poate fidescris prin trei coeficienţi independenţi de temperatură:

η = η0 – a1T* - a2 G (T*)2



21

Unde: η0 : coeficient de conversie optică (%) a1 : pierdere termică prin coeficientul de conducţie (W/m2.K) a2 : pierdere termică prin coeficientul de convecţie (W/m2.K2)

Figura de mai jos ilustrează variaţiile randamentului momentan în relaţie cu temperatura T*

= (Tm-Ta) / G pentru dieferite tipuri de colectoare.

Pentru valori ale T* mai mici de 0,07: variaţiile pot fi reprezentate în mod rezonabil cuajutorul uni grafic liniar.Atunci randamentul este:

η = η’ – a’T*

În norma franceză NF P50-501, coeficienţii η’ şi a’ sunt numiţi respectiv: Factor optic al colectorului (B) Pierderi de conductanţă termică totală (K)



22

Randament global al colectorului solar



23

2.3.2 Transferul şi stocarea energiei

2.3.2.1 Stocarea

Stocarea energiei colectate face posibilă compensarea naturii discontinue a energiei solare.Acumularea energiei stocate este reprezentată de creşterea temperaturii.

Pentru a vizualiza randamentul sistemului de stocare, trebuie amintit că randamentul unuicolector depinde în principal de temperatura medie a fluidului care intră în el şi de aceea, detemperatura fluidului evacuat din sistemul de stocare. Una dintre caracteristicile esenţialeale unui sistem de stocare eficient est capacitatea de alimentare a colectoarelor cu un fluidavând o temperatură pe cât de scăzută posibil.

Transferul de căldură din colectoare înspre rezervorul de stocare are loc în două moduridiferite: Prin circulaţia forţată, utilizând o pompă acţionată de un sistem de comandă, Prin circulaţia naturală ou cu ajotorul unui termosifon.

Sistemele de exploatare prin termosifon prezintă un avantaj în comparaţie cu sistemeleobişnuite pe bază de pompe, deoarece acestea nu au nevoie de nici un sistem de comandă

pentru câştigul de energie solară, nici de pompe pentru deplasarea fluidului pentru transferulde căldură. Cu toate acestea, în practică, instalaţiile din termosifon presupun doar anumitetipuri de boilere individuale şi sunt excepţionale în instalaţiile colective.Din cauza problemelor de tip hidraulic întâlnite în gamele de colectoare de mari dimensiuni şia constrângerilor arhitecturale datorate necesităţii de a plasa colectoarele sub rezervorul destocare, circulaţia fluidului de transfer termic prin termosifon nu este în general adaptată lasistemele colective.

2.3.2.2 Schimbătoare de căldură

Echipamentul de captare a energiei solare trebuie protejat împotriva riscului de îngheţ. În

majoritatea cazurilor, colectoarele sunt protejate prin folosirea unui lichid antigel şi presupunfolosirea unui schimbător de căldură.

Există două categorii de schimbătoare de căldură: Schimbătoarele de căldură integrate în rezervorul de stocare. Schimbătoarele de căldură exterioare rezervorului de stocare.

În cazul schimbătoarelor de căldură exterioare rezervorului de stocare, schimbul se face princonvecţia forţată. Aria suprafeţei schimbătorului de căldură extern este în general mai mică decât cea a schimbătorului de căldură integrat.



24

Schimbător de c ăldur ă extern tip lamelar Schimbător de c ăldur ă integrat

În orice caz, randamentul unui schimbător de căldură nu depinde de temperatura fluidelor ci

de geometria schimbătorului şi de debitul de căldură. În practică, randamentulschimbătoarelor de căldură se situează între 0,6 şi 0,8.

Notă: dacă randamentul schimbătorului de căldură este mediocru, nu numai transferul decăldură va fi mai redus, dar şi temperatura fluidului de retur spre colectoare va fi mai mareşi deci randamentul colectorului mai redus.

Atunci când un schimbător este integrat în rezervorul de stocare, acesta este plasat înpartea inferioară a rezervorului. Această dispunere face posibilă, dacă aria suprafeţei deschimb est suficient de mare, încălzirea volumului de apă în mod omogen, până cândtemperatura din partea inferioară atinge 3 sau 4 grade din temperatura din parteasuperioară a rezervorului.

Apa caldă pătrunde pe fundul rezervorului de stocare de fiecare dată când este folosită apacaldă, evitându-se astfel introducerea apei insuficient încălzite în partea superioară arezervorului (Stratificarea temperaturii).Această dispoziţie face posibilă de asemenea alimentarea colectoarelor solare cu un fluidavând o temperatură cât de scăzută posibil la ieşirea din schimbătorul de căldură, în raportcu consumul de apă caldă sşi cu stratificarea temperaturii. În plus, limitele sale de riscprivind pierderile de căldură prin debitul inversat în colectoare, în cazul unei funcţionăriincorecte a clapetei antiretur.

2.3.2.3 Comenzile circuitului primar

Principii Principiile de bază pentru comanda sistemului colectiv de alimentare cu apă caldă menajeră sunt simple.Un senzor este montat în colectorul solar, iar altul în partea de jos a rezervorului de stocarea apei calde (la 1/9 din înălţime).

Imediat ce temperatura colectorului solar este cu câteva grade mai ridicată decât cea arezervorului de stocare, o pompă intră în funcţiune; atunci când temperaturile se egalizează,pompa se opreşte. O comandă diferenţială simplă este suficientă pentru aceste operaţii.



25

Rolul echipamentului de comandă este de a controla transferul energiei colectate numaiatunci când temperature fluidului primar din colectoarele solare este mai mare decât cea aapei din rezervorul de stocare.

Pentru instalaţii cu o suprafaţă a colectorului solar mai mică de 40 m2, cu circuite hidraulice

scurte (mai mici de 50 m) şi ale căror colectoare solare au inerţie termică relativ mare,sistemul de comandă de tip diferenţial, bazat pe diferenţa de temperatură dintre rezervor şicolector, este folosit.În cazul sistemelor mai mari (cu o suprafaţă a colectorului solar >40 m2), se foloseşte unsistem dublu diferenţial, cu un senzor suplimentar montat pe circuitul primar din spaţiultehnic. Acesta va porni pompa de pe circuitul secundar. În acest caz sistemul poate fi pornit în doi paşi. Primul pas este reprezentat de pornirea pompei circuitului primar, ceea ce vaconduce la echilibrarea temperaturilor fluidului din colectoarele solare şi din tubulatura. Aldoilea pas constă în pornirea pompei circuitului secundar, ceea ce conduce la transferulenergiei de la circuitul primar la cel secundar.

Anumiţi ingineri preferă să utilizeze un senzor fotovoltaic în locul celui de-al doilea dispozitivde comanda diferenţial. Pe lângă dificultatea alegerii unei componente potrivite (circuitul se

închide atunci când intensitatea luminoasă depăşeşte un anumit prag, dar nu se va închide în cazul unui fulger, utilizând un nivel de comandă mai mare decât cel folosit pentru luminafulgerelor), nu se recomandă această soluţie în măsura în care timpul de operare pentrucircuitul primar este relativ mai mare decât cel al circuitului secundar, ceea ce va conduce laun consum inutil de energie electrică.

Principiile de comand ă diferen ţ ial ă (Sursa Tecsol)



26

În ambele cazuri, punerea în funcţiune a pompei secundare trebuie să depindă de depunerea în funcţiune a pompei principale, pentru a evita funcţionarea inutilă a pompei de pecircuitul secundar.

Comenzi diferen ţ iale: principiile de func ţ ionare ale diferen ţ ialului dublul (Source Tecsol)

Reglarea dispozitivului de comand ă diferen ţ ial Această metodă de comandă este simplă şi ieftină. Comenzile pentru o bună funcţionaredepind în principal de reglajele diferenţei de temperatură.

Reglaje diferenţiale Rezultate

ΔT1 mareΔT2 mare Pornire întârziată dimineaţa. Energie solară nefolosită.ΔT1 mareΔT2 mic

Pornire întârziată dimineaţa. Oprire tardivă seara: pierderi dinenergia colectată în timpul zilei.

ΔT1 ≈ ΔT2 Fenomene de pompaj.



27

Rezultatele reglajelor diferenţiale

Unde:ΔT1 : temperatura reglabilă diferenţială pentru pornirea comandată ΔT2 : temperatura reglabilă diferenţială pentru oprirea comandată.

Fluxul de lichid în colectoare porneşte în momentul în care Tcolector > Tstocare + ΔT1

Pompele se opresc în momentul în care Tcolector < Tstocare + ΔT2

Producerea fenomenul de pompaj este nedorită deoarece generează uzura pompelor şi scadeeficienţa sistemului. Acest fenomen apare foarte uşor în toate cazurile în care există o mică diferenţă între diferenţialele de temperatură de pornire şi de oprire.

Următoarele valori ot fi utilizate în general pentru a asigura obună funcţionare a sistemului:

ΔT1 = 5 K – 8 KΔT2 = 1 K – 3 K

Dispozitive de comandă diferenţiale

În momentul în care inerţia circuitului primar este importantă (tubulatură mai lungă de 50m), comenzile circuitului primar sunt completate de o acţionare a vanei de secţionare. Atuncicând temperatura TC din colectoarele solare este mai mare decât temperatura TC + ΔT1 a apeidin rezervorul de stocare, dispozitivul de comandă declanşează pornirea pompei.

Vana Vc este deschisă pentru a recicla fluidul de transfer al căldurii prin colectoarele solare(pentru omogenizarea temperaturii în circuitul primar). Deşi acest sistem de comndă estebazat pe o vană de secţionare de tipul „totul sau nimic”, totuşi reduce utilizarea inutilă apompelor. Mai mult decât atât, randamentul termic al instalaţiei este îmbunătăţit datorită încălzirii rapide a circuitului primar în timpul dimineţii.

Atunci când sistemul este echipat cu un schimbător de căldură extern, fluxul de apă caldă menajeră în circuitul secundar al schimbătorului de căldură necesită instalarea unei a douapompe.

În general, funcţionarea sistemului este asigurată de utilizarea a două dispozitive decomandă diferenţiale R1 şi R2. Pentru a lua în considerare inerţia termică a circuitului primar (acesta poate conţine o marecantitate de lichid), este recomandat să se temporizeze funcţionarea pompei controlate deR1 astfel încât opririle şi pornirile frecvente ale sistemului sa fie evitate.



28

Pompa de pe circuitul primar este înfuncţiune (Tc > Tb + ΔT1):• Dacă (Tc > Tb + ΔT1), dispozitivul decomandă R2 declanşează funcţionareadispozitivului de comandă al circuitului

secundar.

• Dacă (Tc < Tb + ΔT2), circulaţia apeicalde menajere în circuitul secundareste oprită.

Dispozitive de comandă diferenţiale.Schimbător de căldură extern

Pentru sisteme de dimensiuni foarte mari, şi pentru a evita erorile de măsurare a

temperaturii generate de o circulaţie deficitară a lichidului primar prin colectoarele solare, sepoate folosi un senzor de radiaţie solară în locul măsurării temperaturii în colectoare.

Aceasta variantă este justificată atunci când temperatura fluidului din circuitul primarnecesită omogenizare, din cauza dimensiunii instalaţiei. Totuşi, acest sistem trebuie folositdoar pentru sisteme cu schimbător de căldură extern. Mai mult decât atât, Aceasta soluţiegenerează de obicei un consum mai mare de energie electrică decât metodele descrise înparagrafele anterioare.În momentul în care radiaţia solară S este mai mare decât nivelul de pornire S1, dispozitivulde comandă R1 porneşte pompa de pe circuitul primar.

• Dacă (Tc > Tb + ΔT1), dispozitivul decomandă R2 declanşează funcţionareacircuitului secundar (faza de stocare)

• Dacă (Tc < Tb + ΔT2), pompa circuituluisecundar se opreşte (faza de bypass). Înmomentul în care nivelul radiaţiei solarescade sub pragul S2, dispozitivul decomandă R1 declanşează oprirea pompeicircuitului primar.

Dispozitive de comandă diferenţiale.Senzor de radiaţie.



29

2.3.3 Încălzire auxiliară

Trei tipuri de încălzire auxiliară sunt luate în considerare, în funcţie de natura cererii şi aconfiguraţiei clădirii:

Instalaţiile cu încălzire auxiliară centralizată şi un sistem de distribuţie în circuit de

circulaţie, cu o lungime totală a tubulatură între circuit şi fiecare ieşire de cel mult 6 m. Instalaţiile cu producţie decentralizată şi distribuţie directă sau prin intermediul unuicircuit. Distribuţia este ori directă (distanţa de la rezervorul de stocare la ieşiri este mai mică de 8 m) sau prin intermediul circuitelor de distribuţie pentru un grup de ieşiri (lungimeatotală a ţevăriei între circuit şi fiecare ieşire trebuie să fie mai mică de 6 m). Instalaţiile cu încălzire auxiliară individuală şi distribuţie directă, când ieşirile nu depăşesc8 m de la rezervorul de stocare, pentru a evita pierderile termice şi risipirea apei reci. Dacă acest lucru nu este posibil, boilere auxiliare individuale sunt folosite pentru a menţine buclade circulaţie la o temperatură fixă.

În cazul instalaţiilor cu încălzire auxiliară centralizată, circuitul de redistribuţie a apei caldemenajere trebuie conceput astfel încât boilerul auxiliar să compenseze pierderile termice.Când dispozitivele auxiliare sunt individuale, un dispozitiv de rezervă trebuie să menţină

circuitul menajer la temperatura cerută.

Exemplu de instala ţ ie cu boiler auxiliar separat şi circuit de alimentare cu apă cald ă menajer ă



30

3. Procedura de proiectare

3.1 Studii preliminare

Studiile preliminare se efectuează înainte de proiectarea sistemului de alimentare cu apă

caldă menajeră. Acestea sunt orientate spre estimarea interesului potenţial al instalaţieiviitoare în legătură cu necesarul de apă caldă menajeră (cantitate şi regularitate peparcursul anului), precum şi existenţa constrângerilor tehnice sau arhitecturale, prin:

- Dimensionarea instalaţiei ţinând cont de diferitele constrângeri,- Estimatarea costurilor,- Estimatarea economiilor provizionale.

3.1.1 Estimarea necesarului de apă caldă menajeră

Analiza necesarului este o parte indispensabilă a studiilor preliminare. Aceasta trebuie

efectuată înainte de alegerea echipamentului de production.Atunci când necesarul este corect estimat, dimensionarea şi uneltele de calcul pot fi folositepentr a estima randamentul teoretic.

Contractul Guaranteed Solar Results (GRS), prin care companiile care au proiectat şiconstruit sistemul îşi asumă responsabilitatea proiectului, se bazează pe producţia teoretică de energie, care este calculată pe baza estimării necesarului preliminar de apă caldă menajeră.De aceea, este esenţial ca necesarul să fie cunoscut cu cea mai mare precizie.Cu toate acestea, datele de consum real sunt de multe ori necunoscute. În acest caz,statisticile cunoscute sunt utilizate pentru a estima consumul tipic al tipului de clădire încauză sunt insuficiente şi măsurători reale pe şantier sunt recomandate înainte de începereaconcepţiei proiectului, în special în cazul sistemelor mari implementate în sectoarele terţiare

sau de sănătate, unde există variaţii importante ale necesarului.

În cazul în care se cunoaşte, prin utilizarea unui debitmetru volumetric, de exemplu,cantitatea de apă caldă menajeră Vecs (m3 /zi) furnizată la consumatori, se poate determinanecesarul de energie zilnică Becs, în kWh/zi, utilizând următoarea ecuaţie:

Becs = 1,16 . Vecs . DT

Unde ΔT reprezintă diferenţa medie de temperatură dintre apa caldă menajeră distrbuită consumatorilor şi sursa de apă rece.Atunci când datele despre consumul măsurat de apă caldă menajeră nu sunt disponibile,necesarul zilnic poate fi estimat pe baza cantităţilor de apă caldă necesare pentru nevoile

convenţionale principale, luând în considerare faptul c

ănu toate consumurile se desf

ăşoar

ă în acelaşi timp (coeficientul de simultaneitate).

3.1.2 Radiaţia solară locală

Pentru o anumită locaţie, cantitatea de energie primită de un colector solar depindeexpunerea locaţiei la energia solară, precum şi de schema instalaţiei.Date legate de radiaţia solară pot fi obţinute de la staţiile meteorologice locale de pe totcuprinsul ţării sau din studiile de date climatice:



31

Atlasul European al Radiaţiilor Solare (Atlas européen du Rayonnement Solaire).Volumul II: Suprafeţe înclinate (Surfaces inclinées). W.Palz, Commission desCommunautés Européennes; Direction Générale Science, Recherche etDéveloppement.

Sau din bazele de date disponibile pe Internet: Satel-Light, baza de date Europeană pentru lumina de zi şi radiaţia solară (http://www.satel-light.com), NASA. Meteorologia suprafeţelor şi baza de date pentru energia solară (http://eosweb.larc.nasa.gov/sse/), Radiaţia solară şi date de echilibru al radiaţiei -The World Network-(http://wrdcmgo.nrel.gov/html/get_data-ap.html). Instrucţiuni de utilizare a datelor despre radţia solară - PVGIS -(http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps/radday.php?lang=fr&map=europe).

http://wrdcmgo.nrel.gov/html/get_data-ap.html

http://wrdcmgo.nrel.gov/html/get_data-ap.html



32

3.1.3 Studiul pentru schema de principiu a colectorului solar

3.1.3.1 Adaptarea la condiţiile climatice

În practică, colectoarele solare trebuie instalate astfel încât perioadele de timp în care seriade colectoare solare este umbrită de obstacolele învecinate să fie t mai scurtă posibil.

Această condiţie este considerată a fi îndeplinită dacă, pe timpul unei zile însorite, întreagaarie a suprafeţei colectorului solar este direct expusă la radiţia solară pentru cel puţin 4 orepe timpul lunii decembrie şi pentru cel puţin 8 ore pe timpul lunii iunie. Pe teritoriul Franţeimetropolitane, panta normală a panourilor solare, utilizate pe tot timpul anului, este îngeneral între 30 şi 45 de grade faţă de orizontală. Totuşi, pe acoperişurile înclinate,colectoarele solare sunt în general instalate paralel cu acoperişul, atât din motive esteticecât şi din motive de rezistenţă la încărcările climatice (vânt şi zăpadă).

3.1.3.2 Influenţa zonelor umbrite şi a obstacolelor

Influenţa zonelor umbrite cauzate de obstacolele înconjurătoare poatefi estimată printr-ometodă simplă prin măsurarea unghiurilor umbrelor proiectate pe o diagramă solară sauutilizănd o metodă de calcul pentru stabilirea radiaţiei solare ce va fi disponibile pe timpul

unei zile însorite de-a lungul anului, de exemplu: Diagramele solare de la CSTB, Diagramele polare de la Grupul ABC, Şcoala de Arhitectură din Marsilia.

Diagrama solară prezentată mai sus a fost stabilită pentru un punct de observare situat pelinia de 0° latitudine nordică. Aceasta reprezintă mişcarea aparentă a soarelui pe cer îndiverse momente ale anului. Cercurile concentrice reprezintă înălţimea soarelui deasupraorizontului.



33

Diagrama solar ă pentru un punct de observa ţ ie situat la latitudinea de 45° Nord sau 45° Sud

Câteva exemple de diagrame solare (latitudine 44°):

A. IunieB. Mai – iulieC. Aprilie – augustD. Martie – septembrieE. Februarie –

octombrieF. Ianuarie –

noiembrieG. Decembrie



34

Factorul solar f ia în considerare umbrele proiectate asupra colectoarelor solare.Atunci când nu există o zonă de umbră semnificativă asupra colectoarelor solare, factorulsolar este egal cu 1.

- Studiu de caz 1: Zona de umbră este cauzată în principal de obstacole îndepărtate.Valoarea anuală a factorului solar f este ăn relaţie cu media înălţimilor obstacolelor aflate înfaţa colectoarelor solare, deasupra orizontului.Urmatorul grafic a fost stabilit pentru cazul în care obstacolele din faţa colectoarelor solareau o înălţime constantă deasupra orizontului. Acest grafic poate fi aplicat condiţiilor reale încazul în care variaţiile de înălţime nu sunt semnificative.



35

C o e f i c i e n t u l d e

î n s o r i r e

Înălţimea obstacolelor

- Studiu de caz 2: Zona de umbră este cauzată în principal de un obstacol drept,apropiat sau depărtat (pentru care marginea superioară este aproximativ paralelă cumarginea superioară a colectoarelor solare şi suficient de lung pentru ca efectul de

învecinare să fie neglijat).

De exemplu: instalaţiile colective cu rânduri de colectoare solare care proiecteză umbră unele asupra altora sau în cazul clădirilor care umbresc colectoarele.În acest caz factorul solar esta dat în tabelul de mai jos, în funcţie de cele două unghiuri a şib exprimate în grade (obstacolele sunt infinit de lungi, iar colectoarele solare sunt orientatespre Sud).

Unghiurile a şi b pot fi determinate în funcţie de lungimile prezentate în figura de mai jos:



36

Atunci când obstacolul este reprezentat de o serie de colectoare solare aflate la aceeaşi înălţime şi având aceeaşi înclinare faţă de orizontală ca şi colectoarele aflate în discuţie,calculul unghiurilor a şi b este simplificat:

Dinstanţa minimă l dintre două rânduri de colectoare poate fi obţinută din următoareaecuaţie:

l/h = [(l / tg α) – (l / tgi)] /2

Atunci când avem de-a face cu mai multe rânduri de colectoare solare, coeficientul f poate fidiferit penru fiecare rând. O medie a acestor valori, ponderată ân funcţie de aria suprafeţeifiecărui rând, poate fi aplicată.

3.1.3.3 Integrarea arhitecturală

Armonia arhitecturală reprezintă un punct important în integrarea cu succes acomponentelor instalaţiei ce utilizează energia solară într-o clădire. Chiar dacă până acumcea mnai frecventă soluţie a fost instalarea de colectoare solare pe structuri de suportindependente, pe acoperişurile tip şarpantă sau pe terasele din toată Europa, constructorii

de panouri solare, arhitecţii şi clienţii lor lucrează la integrarea colectoarelor solare în mediul înconjurător. Soluţii eficiente pentru integrarea coctoarelor solare în acoperişuri sunt binecunoscute, în special în Europa de Nord, dar acestea nu furnizează un răspuns pentru oricesituaţie. Colectoarele solare montate în pereţi sunt adaptate numai pentru încălzire.

Colectoare solare cu supor ţ i independen ţ i montate pe un acoperi ş tip terasă



37

Colectoare solare integrate în acoperi ş (sursa: AIE)

Trebuie reamintit că colectoarele solarele de energie termică sunt supuse procedurilor dinNota Tehnică ce specifică condiţiile în care acestea pot fi utilizate, precum şi faptul că instalarea echipamentului de captare a energiei solare necesită obţinerea unui permis deconstrucţie. Clientul trebuie să facă o cerere către oficiul de planificare urbană locală sauautorităţile competente.

Regulile generale pentru sistemele ce utilizează nergia termică solară sunt definite destandardele Europeene EN-12975, EN-12976 şi EN-12977.

Exemplu de instalare a colectoarelor solare pe un acoperi ş tip terasă



38

Exemplu de instalare a colectoarelor solare pe un acoperi ş tip şarpant ă

3.1.3.4 Obstacole şi accesibilitateLa instalarea colectoarelor solare pe acoperişuri existente, diferitele scheme de principiuprezentate mai jos sunt luate în calcul, în special în ceea ce priveşte poziţia structuriiacoperişului, a materialului din care este construit acoperişul, a izolaţiei termice şi ahidroizolaţiei, precum şi în funcţie de drenajul apelor pluviale.

În orice caz, stabilitatea seriei de colectoare solare trebuie studiată în raport cu propriagreutate şi cu încărcările climatice, cu respectarea reglementărilor în vigoare:

Reglementări ce definesc efectele zăpezii şi ale vântului asupra structurii clădirilor Reglementări pentru calculul şi construcţia structurilor metalice Reglementări pentru calculul şi proiectarea structurilor pentru acoperişurile din lemn



39

Diagrame ce arat ă conexiunea ditre elementele structurale de pe un acoperi ş sau ancorareasupor ţ ilor (Sursa: CSTB)



40

Exemple de penetrare a tubulaturii (Sursa: CSTB)



41

3.1.4 Conexiunile colectoare

Colectoarele solare sunt incluse în procedurile din Nota tehnică privind echipamentele de încălzire şi de răcire non tradiţionale.Un sistem solar este compus din colectoare de acelaşi tip şi model. Dacă nu este cazul saudacă colectoarele sunt înlocuite, panourile absorbante trebuie să fie construite din aceleaşi

materiale pentru a evita contactele între părţi mecanice, acestea putând fi o sursă decoroziune în colectoare.

Colectoarele trebuie fixate pe suporţi: Astfel încât aspectul plat al colectoarelor este respectat; ansamblul ne trebuie să înf ăşoare niciodată colectoarele, Astfel încât orificiul pentru drenarea lichidelor condensate se află în punctul cel mai scăzutal colectorului, Care pot rezista la sarcini climatice extreme (vânt şi zăpadă).

Toate colectoarele trebuie să aibă caracteristici fizice simalre, mai ales în ceea ce priveştepierderile de presiune de circulaţie. Acesta este un factor important deoarece reprezintă cauza problemelor de echilibru hidraulic din seria de colectoare. În orice caz, recomandările

constructorului incluse în Nota tehnică trebuie mereu respectate, în special privindconexiunea colectoarelor şi problemele cauzate de expansiune.Una dintre cauzele frecvente ale diferenţelor dintre randamentul termic măsurat şi celestimat al unui sistem solar este lipsa echilibrului din seria de colectoare.Tehnica cea mai cunoscută pentru a asigura faptul că debitele sunt bine echilibrate este de aregla valvele montate pe instalaţie. Această metodă empirică permite obţinerea de rezultatenesigure şi nu poate corecta erorile de concepţie ale conexiunii hidraulice dintre colectoare.

Câteva scheme de conexiune hidraulică fac posibilă evitarea majorităţii erorilor de conepţiefrecvente. Acestea au fost stabilite cu ajutorul software-ului de calcul şi a testelor de şantier,având drept scop estimarea randamentului real al sistemului solar şi al circuitelor hidraulice.(A. Lebru. „Hydraulic behaviour and real thermal solar system performance estimation”

Comportement hydraulique et évaluation des performances thermiques réelles des champsde capteurs. Document CSTB- Ref.MPE/411 – Mai 1985).

Aceste recomandări nu sunt exhaustive. Ele sunt utile în cazul anumitor scheme deconexiune, asigurând cea mai bună garanţie a unei bune baze de lucru pentru debitelefluidelor celor mai frecvent folosite (de la 40 la 70 l/h.m2).

Ca regulă generală, circuitul Tickelman poate fi folosit pentru legăturile dintre colecotare şiconductele principale de legătură ale circuitului primar. Cu toate acestea, diametrulcolectorului poate fi adaptat numărului de colectoare şi pierderilor de presiune. Pentru aasigura o anumită similaritate între debitele din diferite colecotare, raportul următor:

Pierderi de presiune în colectoare / Pierderi de presiune în colectoare

trebuie să fie cât mai mic posibil, ceea ce înseamnă că raportul:

Diametru intern colector / Diametru intern al circuitului hidraulic în colectoare

va fi pe cât de mic posibil (raportul între 1,6 şi 3,3).

Alte tipuri de configuraţie pot fi considerate: Conexiuni în paralel,



42

Conexiuni în paralel-serie.

În orice caz trebuie evitată conectarea a mai mult de 5 sau 6 colectoare în aceeaşi serie.



43

3.1.5 Tubulatura

Alegerea tubulaturii şi a componentelor în circuitele hidraulice trebuie să fie în conformitatecu codurile şi practicile referitoare la tubulatură (norma NFP 41-201 şi DTU din seria 60) şicu reglementările sanitare în vigoare.

În special: Conductele din oţel galvanizat nu trebuie să fie folosite la temperaturi mai mari de 60 °C.În plus, acestea nu trebuie instalate într-un circuit după tubulatura din cupru, alamă saubronz,

În practică, şi dacă nu se indică altfel în specificaţiile ataşate în anexa la nota tehnică,următoarele materiale sunt considerate potrivite: Conductele din cupru conforme cu norma NF A 51-120, având o grosime mai mare sauegală cu 0,8 mm, Conductele din oţel conforme normelor NF A 49-115, NF A 49-11, NF A 49-112, NF A 49-160, NF A 49-141, NF A 49-142, NF A 49-145, NF A 49-150, NF A 49-120, NF A 49-250, Materialele non metalice conforme cu nota tehnică indicând compatibilitatea materialuluişi fluidul pentru transferul de căldură (rezistenţa la căldură, presiune şi compatibilitatea

chimică …).

Tipul circuitului absorbant

Dimensionarea circuitului primar conduce la calcularea diametrelor cu referire la alţi factoricare influenţează debitul fluidului:- Debitul,



44

- Volumul şi viscozitatea.

Conductele circuitului primar trebuie să aibă un diametru suficient de mare pentru a puteaasigura debitul recomandat al fluidului pentru transferul de căldură, în general între 40 şi 70l/h pe m² din aria colectorulu, cu o viteză a debitului egală sau mai mică de 1m/s.

Mai multe diametre sunt posibile. Cu toate acestea, trebuie notat că: Dacă diametrul conductei este redus, creşterea pierderilor de presiune, care duce lacreşterea necesarului de putere (pentru pompe), Dacă diametrul este mărit, presiunea şi puterea necesare sunt reduse, dar creştereapierderilor de căldură şi costurile instalaţiei sunt mai mari.

Factorii economici trebuie luaţi în considerare atunci când se alege diametrul: Constul instalaţiei (materiale, timpul de lucru), Costurile izolaţiilor (materialele de izolaţie, timpul de lucru), Costurile de service (consumul de energie electrică, întreţinere, reparaţii …), Pay back time and the influence on the investment and the profitability of the project.

Astfel, orice proiect reprezintă un caz special care trebuie luat în considerare separat.

Trebuie notat că: Diametrul economic nu depinde de lungimea circuitului sau de creşterea nivelului fluiduluipnetru tranferul de căldură, Preţul unitar al energiei şi materialelor folosite afectează profitabilitatea calculelor în modsimilar, în ciuda variaţiilor economice, Diferiţii factor care contribuie la selectarea diametrului celui mai economic prezintă orelaţie de rădăcină pătrată faţă de calcule, astfel încât variaţiile din rezultatul final sunt maireduse decât variaţiile diferiţilor factori.

3.1.6 Volumul de stocare şi rezerva

În etapa preliminară de studiu (studiul de fezabilitate sau pre-diagnostic) posibilitateatrecerii circuitului hidraulic din seria de colectoare în rezervoarele de stocare trebuie luată înconsiderare (prezenţa spaţiilor tehnice rezervate, structura clădirii presence of technicalshafts or reserved spaces, building structure…), cu referire la diametrul conductelor, nevoiade acces pentru scopuri de întreţinere şi posibilele zgomote cauzate de debitul fluidului.

O bună configuraţie constă în plasarea rezervorului sau a rezervoarelor în apropierea serieide colectoare şi a sursei de alimentare auxiliaire, astfel încât lungimea conductelor să fie pecât de scurtă posibil şi pierderile tehnice reduse. Atunci când această dublă condiţie nu poatefi îndeplinită, rezervorul de stocare a energiei solare trebuie plasat aproape de sursa dealimentare auxiliară.

Volumul total de apă stocat la 60 °C în rezervorul de stocare trebuie să fie cel puţin la nivel

cerut, la temperatura respectivă, pe timpul unei zile neînsorite.

Cu toate acestea, volumul de stocare trebuie mărit în raport cu aceste cerinţe, dacă: Perioadele în care apa caldă este folosită sunt separate de perioadele în care sursaauxiliairă este în funcţionare (folosire tardivă, absenţa temporizatoarelor…), Distribuţia se face f ără circuitul de recirculare acolo unde există o cerere frecventă şi undeieşirile sunt numeroase şi situate la distanţă.



45

Volumul unităţii rezervoarelor auxiliare trebuie ales, atunci când este posibil, din gama deechipamente disponibile pe piaţă, cu dimensiuni egale sau mai mici de 5000 litri, ţinând contde spaţiul disponibil. Astfel, numărul de rezervoare necesar va fi ales pentru a faceinstalaţia, întreţinerea şi înlocuirea cât mai simple posibil. Dacă nu se specifică contrariul,numărul maxim de rezervoare trebuie să fie 2 sau 3. Dacă volumele sunt diferite, relaţia lornu trebuie să fie mai mare de 1 sau 2.

Exemplu de instala ţ ie cu circuit auxiliar şi de recircula ţ ie DHW separate

Folosirea unui circuit de distribuţie creşte pierderile de stocare cu aproximativ 30 - 50% şireduce fracţia solară cu aproximativ 10%.În anumite cazuri, pierderile din circuitul de circulaţie pot fi compensate de o rezistenţă electrică pentru înălzire imersată sau cu ajutorul unui reîncălzitor montat la capătul

circuitului. Acesta este cazul unui sistem de rezervă centralizat, atunci când boilerul auxiliareste alimentat în afara orelor de vârf.În toate cazurile şi pentru a satisface cerinţele reglementărilor sanitare, circuitul de circulaţiea apei calde menajere trebuie conceput astfel încât apa să fie reîncâlzită de echipamentulauxiliar.

Rezervoarele de stocare şi schimbătoarele de căldură trebuie izolate termic.Atunci când lucrarea de izolaţie est efectuată la faţa locului, caracteristicile izolaţiei termicetrebuie să fie astfel încât pierderile termice ale rezervorului să fie mai mici de 2 W/m3.K.Izolaţia trebuie instalată în aşa fel încât echipamentul să poată fi deplasat şi demontatpentru întreţinere. Dacă se planifică demontarea izolaţiei, reinstalarea sa treuie să fieposibilă f ără a trebui să se folosească materiale sau un strat de finisaj suplimentar.

Revervoarele de stocareCu excepţia anumitor cazuri speciale (aria colectorului < 20 la 30 m2), rezervoarele destocare sunt nişte simple „rezervoare tampon DHW” f ără schimbătoare de căldură interne.Schimbătoarele de căldură tip lamelar sunt recomandate pentru transferul energiei dincolectoare în rezervoarele de stocare, din motive economice şi de randament.În anumite aplicaţii sau atunci când rezervoarele de stocare sunt folosite pentru temperaturiscăzute, rezervoarele cu schimbătoare de căldură interne sunt folosite pentru a se evitariscul de îngheţ în conducte şi în schimbătorul de căldură. În aceste cazuri, conductele deapă caldă şi rece trebuie bine izolate.



46

Trebuie acordată o atenţie specială rezistenţei de temperatură a rezervoarelor de stocarepentru apă caldă menajeră. Anumite produs sunt garantate doar dacă temperatura esteegală sau mică de 60 °C. Rezervoarele de energie solară rezistă la o temperatură minimă de80 °C.Pe langă consideraţiile privind calitatea materialelor în contact cu sursa de apă menajeră (în

special straturile metalizate), nu există specificaţii despre folosirea energiei solare.Pentru a îmbunătăţi stratificarea temperaturii în stocarea energiei solare, rezervorul trebuieconceput pentru optimizarea randamentului energiei în instalaţie.

Rezervorul de apă cald ă înc ălzit ă cu energie solar ă: Plasarea diverselor deschideri (SursaClipsol).

Nerespectarea acestei geometrii poate duce la scăderea randamentului cu până la 10%.

În anumite cazuri, din cauza lipsei de spaţiu în incintele tehnice, instalarea mai multorrezervoare de stocare este obligatorie pentru a se obţine volumul necesar. În acest caz,rezervoarele trebuie montate în serie şi alimentate cu apă rece (sau încălzită) în direcţiadată, opusă debitului din schimbătorul de căldură.



47

Diagrama de principiu: stocarea apei calde cu două rezervoare (Sursa Tecsol)



48

3.2 Studiu detaliat

3.2.1 Dimensionarea şi instalaţia solară

3.2.1.1 Principiile de dimensionare

Nu este rezonabil să se prevadă că soarele va furniza 100% din energia termică pentru încălzirea apei calde menajere în ţările din Europa de Est. Astfel, un sistem care utilizează energia solară trebuie conectat la o altă sursa de energie auxiliară de rezervă: gaz,electricitate…

Dimensionarea sursei de rezervă are drept scop asigurarea: Furnizării permanente de apa caldă. Această problemă necesită cunoştinţe privindcererea, Cea mai bună partiţie posibilă între sursa de alimentare solară şi sursa de alimentareauxiliară. Aceasta este o problemă complicată care necesită folosirea unui software de calculspecific pentru a furniza o cantita maximă de energie solară la un preţ competitiv.

Într-adevăr, costul kWh furnizat depinde în principal de doi parametri: Costul ariei colectorului pe m², Productivitatea sistemului (producţia anuală a ariei colectorului pe m²).

Costul sistemului poate fi estimat prin folosirea unei formule simple. Aceasta se bazează pearia colectorului, în mod virtual liniar.Totuşi productivitatea colectoarelor nu poate fi definită într-un mod simplu. Aceasta scadeatunci când aria colectorului creşte: ultimul metru pătrat al ariei colectorului produce maipuţin decât primul.În consecinţă, toate creşterile ariei suprafeţei depăşind o dimensiune optimă a sistemuluiduc la o creştere a costului kWh produs.Dacă unul sau altul dintre componentele sistemului au dimensiunea nepotrivită (stocare,schimbător de căldură, tubulatură, dispozitive de comendă) productivitatea va fi afectată.

Metoda de dimensionare explicată mai jos se bazează pe o metodă de calcul a sistemuluisimplă şi fiabilă pentru producţia apei calde; aceasta ia în considerare diferitele fenomenedescrise mai sus.

Metoda de d imens iona re a s i st em u lu i

- colectarea datelor necesare- defini ţ ia principiilor de func ţ ioare- pre-dimensionarea componentelor principale- optimizarea dimensiunii echipamentului care foloseşte energia solar ă , prin

utilizarea rezultatelor estimate a diferitelor variante- finalizarea dimensiunlor tuturor componentelor

3.2.1.2 Exemple

Acest exemplu se vrea ilustrarea influenţei dimensionării ariei colectorului şi a celorlaltecomponente prin studiul rezultatelor obţinute de la sistemele cu energie solară de diferitedimensiuni, situate în Perpignan şi al căror rol este alimentarea următoarei cantităţiconstante de apă caldă: 2000 litri/zi la 45 °C. Toate calculele au fost efectuate cu ajutorulmetodei SOLO.



49

Mai întâi, un sistem de referinţă este definit. Acesta va furniza 80% din necesar, 20% fiindfurnizat de boilerul de rezervă auxiliar. Acest sistem este compus din 40 m2

de colectoare şiun rezervor de stocare de 2000 litri. El produce 20,2 MWh/an pentru un necesar total de 25MWh/an. Productivitatea medie a colectoarelor este relativ redusă: 504 kWh/m2

datorită porţiunii de energie solară ridicată.Astfel, aceste figuri de referinţă privind aria colectorului şi volumul de stocare sunt

modificate.Aceasta face posibilă întocmirea celor două grafice de mai jos.

Variaţiile productivităţii în funcţie de dimensiunea componentelor principale



50

Proctivitatea colectorului scade atunci când aria creşte şi productivitatea marginală (aceea aultimului colector) devine curând foarte redusă: Primii m2

furnizează aproximativ 850 kWh/an; următorii 20 m2 furnizează 500 kWh/an,

Următorii 40 m2 furnizează aproximativ 150 kWh/an; următorii 80 m2

furnizează mai puţin

de 50 kWh/an, Peste 100 m2, productivitatea colectoarelor este practic zero.

Variaţiile de dimensiuni ale rezervorului de stocare influenţează în mică măsură un volum depeste 2.000 litri.Totuşi, dacă volumu de stocare este prea mic, productivitatea scade: Un volum de 2.000 litri permite o productivitate de aproximativ 500 kWh/an, Un volum de 1.000 litri permite o productivitate de aproximativ 475 kWh/an (-5%), Un volum de 500 litri permite o productivitate de aproximativ 400 kWh/an (-25%),

Cifrele vor fi în mod evident diferite în alte situaţii, dar tendinţele vor fi aceleaşi.

3.2.2 Estimarea randamentului sistemului cu energie solară

3.2.2.1 Estimarea energiei furnizate instantaneu de colectorul de energie solară

Ecua ţ ia fundamental ă Energia furnizată instantaneu de un colector de energie solară poate fi definită ca o simplă ecuaţie în care colectorul este caracterizat de aria propriei sale suprafeţe şi de doicoeficienţi.Această ecuaţie poate fi definită sub diferite forme conform temperaturii de referinţă afluidului.În Franţa, este folosită temperatura medie a fluidului din colectoare. Pentru standardeleinternaţionale, se preferă temperatura de admisie a fluidului în colector.

Astfel, ecuaţia poate fi scrisă în două feluri diferite:Pu = S (B I - K (Tfm-Te)) sau: Pu = S (Fτα I - FrUl(Tfe-Te))

Unde:Pu : puterea utilă (W/m²)I : radiaţia disponibilă pe suprafaţa colectorului (W/m²)Te : temperatura ambiantă (°C)Tfe : temperatura de admisie a fluidului în colector (°C)Tfm : temperatura medie a fluidului în colectoare (°C)S : aria suprafeţei colectorului (m²)B, Fτα : coeficientul termic de adaos al colectorului (-)K, FrUl : coeficientul de pierderi ale colectorului (W/m²/°C)

Defini ţ ie şi coeficien ţ i Pentru respectarea preciziei, coeficienţii dependenţi de condiţiile date sunt disponibili. Înpractică, un anumit colector poate fi caracterizat printr-un cuplu unic (B, K) ou (Fτα, FrUl)stabilit prin măsurători ale condiţiilor standard. Randamentul unui sistem cu energie solară care foloseşte acest tip de colector poate fi estimat plecând de la cifrele standardmenţionate, de exemplu, în notele tehnice pentru colectoarele vândute în Franţa.



51

Valoarea coeficientului B pentru colectoarele tip lamelar se situează în general între 0,7 şi0,8 şi între 0,5 şi 0,8 pentru colectoarele tubulare cu vacuum (incidenţa normală).Valoarea coeficientului K pentru colectoarele tip lamelar este în general între 4 şi 10W/m2 /°C şi între 1,5 şi 3 W/m2 /°C pentru colectoarele tubulare cu vacuum.

Valoarea coeficienţilor Fτα şi FrUl sunt cu puţin mai mici decât acelea pentru B şi K. Se poate

calcula cu uşurinţă valoarea unuia sau a altuia. Aici s-au folosit B şi K, deoarece aceştia suntsingurii coeficienţi recunoscuţi în Franţa. În acelaşi timp se aşteaptă aplicarea normelorEuropene.

Aria suprafe ţ ei colectorului Există mai multe modalităţi de a defini aria suprafeţei unui colector. Termenii cei mai întrebuinţaţi sunt „aria suprafeţei totale” şi „aria suprafeţei utile”:

Aria totală (Sht) reprezintă aria carcasei colectorului, Aria utilă este mai mică, este aria de admisie a radiaţiei solare (a panourilor de sticlă) Se.

Aria suprafeţei totale face posibilă estimarea cerinţelor spaţiale, în timp ce aria suprafeţeiutile este mai importantă din punctul de vedere al randamentului termic.

Diferenţa dintre aceste două cifre este relativ mică pentru colectorii tip lamelar (de la 5% la10%) şi mai mare pentru colectorii tubulari cu vacuum (de la 10% la 20%).The specifications given by the manufacturers refer to either one or the other or both.

Nota tehnică de la CSTB furnizează atât date pentru aria de admisie cât şi pentru cea totală.În practică, se poate folosi oricare dintre ele dacă toate specificaţiile se referă la o arie asuprafeţei definită în acelaşi fel. În caz contrar, există riscul ca erori semnificative să apară la calculul randamentului tehnic şi financiar. În particular: În calculul randamentului, specificaţiile colectorului (coeficienţii B şi K) folosiţi au foststabiliţi pentru o arie a suprafeţei de referinţă dată În calculele economice costurile unitare (pe m2) sunt definite în raport cu aceeaşi arie asuprafeţei de referinţă dată.

De exemplu: dacă luăm în considerare un colector X supus unei radiaţii solare de 800 W la otemperatură exterioară de 20 °C. Se estimează că temperatura medie a fluidului în colectoreste 60 °C. Ieşirea de energie utilă poate fi calculată prin 4 metode, conform ariei dereferinţă folosite (totale sau utile) pentru S într-unul dintre cazuri; B şi K în celălalt caz:

Influenţa caracteristicilor insuficient definite ale colectorului

Primele două metode de calcul sunt corecte, ele producând aproape acelaşi rezultat: 880 W±1%, ceea ce este normal ţinând cont de precizia cifrelor pentru B, K şi S. Ultimele două metode sunt incorecte, deoarece rezultate care sunt cu 4% mai mici sau mai mari de 880 W.

Astfel, se sub sau supraestimează producţia cu 4%, după caz şi aceasta nu mai esteneglijabilă.( Indiferent de aria suprafa ţ ei de referin ţă aleasă (Sht sau Se) valorile Sht.B şi Sh.K sunt constante pentru valorile colectorului. Aceasta duce la asocierea valorilor B şi K cu aria



52

suprafe ţ ei totale şi a valorilor B’ şi K’ ariei suprafe ţ ei utile, cu rela ţ ia Sht.B = Se.B’ şi Sht.K =Se.K’)

3.2.2.2 Interacţiunea între consum, producţie şi stocare

Graficul următor ilustrează nişte fenomene fundamentale: producerea energiei solare estelimitată de cerere.

Aceşti doi parametri variază în timp independent unul de altul. Datorită inerţiei termice,această discordanţă are mică importanţă pe o perioadă de câteva minute, dar contrariul esteadevărat pentru perioade mai lungi de ore, zile sau luni.

Folosirea unui rezervor de stocare de dimensiuni adecvate face posibilă creşterea plajei prinaducerea variaţiilor la un interval zilnic. Discordanţa dintre radiaţia solară zilnică şi profilulconsumului de apă caldă menajeră are un impact nesemnificativ. totuşi producţia zilnică estelimitată la cererea zilnică.

De fapt este imposibilă compensarea discodanţelor pe perioade îndelungate, în special atuncicând acestea sunt legate de variaţiile sezoniere în radiaţia solară.

3.2.2.3 Interacţiunea dintre definiţia sistemului şi starea producţiei.

Folosirea unui rezervor de stocare duce la evitarea producţiei suplimentare temporare dar nuelimină efectul semnificativ al variaţiilor adaosului de energie solară în raport cu consumul.Se poate vedea din ecuaţia fundamentală arătată mai sus că termenii S.K.(Tfm-Te) sauFrUl (Tfe-Te) caracterizează pierderile de căldură din colector. Acestea sunt proporţionale cudiferenţa de temperatură dintre fluidul din interiorul colectorului şi temperatura aeruluiambiant.

Astfel, randamentul colectorului depinde într-o mare măsură de temperatura fluiduluicolectorului.



53

De exemplu, dacă se iau în considerare un colector cu o arie a suprafeţei de 1 m2 şi

următoarele specificaţii (B = 0,8; K = 5 W/m2 /°C) supuse unei radiaţii solare „I” de 1000W/m2 cât şi o temperatură exterioară de 25 °C.Ieşirea de putere instantanee furnizată de colector, în raport cu o valoare dată a Tfm, este:

Tfm = 25 °C (Tfe = 17 °C) Pu1 = 0,8 × 1000 - 5 × (25 - 25) = 800 W

Tfm = 45 °C (Tfe = 38 °C) Pu2 = 0,8 × 1000 - 5 × (45 - 25) = 700 W Tfm = 65 °C (Tfe = 49 °C) Pu3 = 0,8 × 1000 - 5 × (65 - 25) = 600 W (= Pu1 - 25%)

Cu toate aceste, temperatura de admisie Tfe nu este cunoscută atunci când este folosit unrezervor de storcare a apei calde. Dacă temperatura de stocare „TS” este uniformă f ără schimbătorul de căldură, atunci: Tfe = TS - ε. (ε reprezintă răcirea fluidului dintre rezervorulde stocare şi colector).

Chiar şi într-un caz simplu, Tfe variază constant, o dată cu variaţia TS în raport cu adaosulde energie solară şi cu consumul de apă caldă menajeră. Stratificarea finală a temperaturii în rezervorul de stocare, folosirea unui schimbător de căldură şi a dispozitivelor de comandă pentru pompe cât şi influenţa valorii Tfe şi astfel, ieşirea de putere Pu la un moment dat tdepinde de: Specificaţiile colectorului, Alţi parametri ai sistemului: schema de principiu, schimbătorul de căldură, stocarea,dispozitivele de comandă, Profilul de adaos de energie solară, Profilul de consum de apă caldă menajeră.

3.2.2.4 Influenţa asupra definiţiei şi estimării sistemului.

Producţia utilă a sistemului de alimentare cu apă caldă obţinută cu ajutorul energiei solaredepinde de diferiţi parametri într-un mod complicat: datele meteorologice, cererea, schemaşi dimensiunile sistemului.

Astfel, producţia zilnică, lunară şi anuală nu poate fi definită printr-o formulă simplă.Dimensionarea are ca scop în general obţinerea unui compromis acceptabil între două obiective contradictorii: Un factor al energiei solare ridicat „Cs”, Un randament ridicat,

Prin creşterea valorii „Cs” se încurajează principalele surse de pierdere de căldură: Producţia suplimentară temporară, Vârfurile de temperatură din colectoare.



54

Dimensionarea corectă depinde de trei aspecte:- Utilizarea unui instrument de calcul cu performanţe corespunzătoare,- Definirea clară a necesarului, a criteriilor şi a restricţiilor de dimensionare,- Abordarea metodică şi ordonată a dimensionării componentelor.

Care sunt necesităţile?● Nivelul de temperatură ● Cantităţi zilnice ● Profilul anual. Profilul obişnuit

Care este clima?Care sunt restricţiile?Care sunt planurile de dispunere?

● Care sunt principiile? ● Cu sau f ără schimbătoare de căldură ● Tip de comenzi ● Tip de rezervă/suport

Care este mărimea?● Tip de rezervă/suport ● Factor solar dorit ● Buget ● Metoda de calcul (SOLO, TRNSYS...) ● date meteorologice şi climaterice ● Variante de dimensionare ● Cost estimativ

Care sunt materialele?● Tip de climă (însorită, umedă, cu vânt, îngheţ...) ● Calitatea apei

SpecificaţiiMonitorizare şi comenzi

Rezultate garantate prin folosirea energieisolare

3.2.3 Instrumente de calcul pentru performanţa sistemului solar de apă caldă menajeră

3.2.3.1 Familii de instrumente

Toate instrumentele de calcul a performanţei sistemului solar utilizează aceeaşi ecuaţiefundamentală care defineşte producţia momentană a unui captator. Celelalte componenteale sistemului (modelul spaţial) şi evoluţia în timp a sistemului (modelul temporal) se iau înconsideraţie în vederea deducerii performaţei sistemului.

Sunt două familii diferite de instrumente:

Instrumentele detaliate care calculează Tfm, şi adesea statutul sistemului oră de oră şi zide zi şi apoi deducerea rezultatelor pe o perioadă de timp dată. (exemplu: TRNSYS).Instrumentele detaliate asigură o înţelegere precisă a funcţionării sistemului.Ele au la bază modele fizice de precizie: se poate vedea temperatura la ieşirea captatoruluidin data de 13 iulie la ora 13:30. Timpul de calcul poate varia de la 1 minut la 1 oră.Simularea pentru un an întreg implică mii de calcule.



55

Instrumentele simple utilizează ecuaţii semi-empirice care ţin cont de datele folosite ladefinirea producţiei zilnice de energie (exemplu: SOLO). Instrumentele simple asigură doarcifrele zilnice ale energiei pe baza unei medii lunare. Ele au la bază modele fizice simple,ajustate şi validate din modelele detaliate şi din experineţă. Simularea pentru un an întregimplică doar 12 calcule pentru ziua medie a fiecărei luni.

În trecut, instrumentele detaliate erau penalizate de durata lungă de calcul. În prezent numai este cazul, deoarece simularea pentru un an întreg necesită doar câteva secunde cuajutorul unui computer pesonal de construcţie recentă.

S-ar putea crede ca instrumentele detaliate elimină instrumentele simple care, teoretic, suntmai puţin precise. Dar nu este cazul, doarece creşterea preciziei nu este cu adevăratsemnificativă pentru dimensionare iar utilizarea este mai dificilă din cauza cantităţii şipreciziei datelor necesare.

De exemplu, instrumentele de calcul detaliat necesită date meteorologice detaliate, cel puţin în cazul unui anumit an, oră de oră, ceea ce înseamnă 8760 valori pentru fiecare parametru.În cazul unui instrument de calcul simplu, se folosesc mediile lunare ale datelor zilnice, ceeace înseamnă 12 valori pentru fiecare parametru. Datele detaliate sunt rare şi e greu de

apreciat pertinenţa acestora. Deci, cum se poate măsura creşterea preciziei sau pertinenţadatelor?

Utilizarea rezultatelor detaliate (regimurile successive ale sistemului) este foarte utilă pentrucontrolul planurilor specifice de dispunere sau pentru analiza comportamentului unui systemde control, dar este o sarcină de durată şi exagerată, în cazul măsurării unui systemconvenţional cu energie solară.Instrumentele simple sunt deci mai adaptate lpentru dimensionare. Deşi instrumentele decalcul detaliat sunt mai complexe şi mai scumpe, ele nu oferă vreun avantaj decât în cazurispeciale. Acestea nu sunt studiate în acest manual.

3.2.3.2 Instrument de calcul simplu: SOLOInstrumentele simple bine-cunoscute în Franţa sunt f-Chart (Diagrama-f) şi SOLO. Acesteasunt disponibile în soft-uri de computer destul de accesibile. Aceste instrumente calculează balanţa de energie zilnică a unui sistem de energie solară în termini de medie lunară.Originile americane ale f-Chart complică utilizarea sa în Franţa deoarece softul de computerasociat nu cuprinde datele meteorologice franţuzeşti şi foloseşte (Frτα, Fr Ul) în loc de (B,K).În plus, rezultatele par în mod systematic pesimiste în regiunile franceze din afara zonelorcelor mai însorite.

SOLO este o metodă de calcul dezvoltată de CSTB. Diversele forme de software au la bază metoda (micro-computer software sau serviciile internet). Toate aceste instrumenteutilizează practic aceeaşi metodologie. Ele includ toate datele meteorologice importante

(peste 60 de staţii în Franţa) şi o listă de componente (cu datele caracteristice alecaptatoarelor solare folosite uzual în Franţa).Captura datelor pentru diferitele instrumente SOLO necesită doar câteva minute. Calculelesunt practic instantanee şi în decurs de o jumătate de oră se pot testa mai multe variante.

Acest software se poate descărca de la următoarea adresă (în limba franceză):http://software.cstb.fr/soft/present.asp?langue=us&m=lpr&context=Solo2000&imprimer=&cd=n

sau se poate folosi direct online (franceză sau engleză):

http://software.cstb.fr/soft/present.asp?langue=us&m=lpr&context=Solo2000&imprimer=&cd=n

http://software.cstb.fr/soft/present.asp?langue=us&m=lpr&context=Solo2000&imprimer=&cd=n



56

http://www.tecsol.fr/st_uk/default-uk.htm apoi selecţia: „Hot water calculations” (Calcule pentru apă caldă) şi „sizing SOLO”

(Măsurătoare SOLO)

SOLO calculează producţia de energie solară folosind ecuaţii semi-empirice stabilite prin

testarea studiilor de caz cu o metodă detaliată.Abordarea este următoarea. Datele necesare sunt specificate mai jos.

a) Necesarul de energie zilnică se calculează ca medie lunară: Media lunară a consumului zilnic şi temperature apei reci, Temperatura de furnizare a apei calde, constantă anuală.

b) Radiaţiile globale zilnice asupra planului captatorului se calculează prin metodaconvenţională folosind datele astronomice şi geometrice precum şi datele statistice deiradiere: Radiaţiile globale zilnice medii lunare în plan orizontal, Înclinaţia şi orientarea captatorului.

c) Fracţia solară medie lunară se calculează în mod empiric prin folosirea rezultatelor de lapunctele a) şi b) : Tipul planului de dispunere (în general se allege din 5 scheme standard de dispunere), Captatoare: suprafaţa totală S, parametrii B şi K, Stocare: volum V, coeficient răcire CR, interior sau exterior, Circuit primar (coeficient pierdere de căldură Kt) şi schimbător căldură (coeficientschimbător coeffcient Kéch), Notă: mai multe instrumente predefinesc valoarea Kt şi Kéch.

d) Se deduc apoi balanţele energetice zilnică, lunară şi anuală.SOLO permite analiza rapidă a design-ului sistemului, a dimensionării sau evoluţiei cererii.Se ţine cont de variaţiile de sezon. În sfârşit, rezultatele au fost validate de experienţă, în

special datorită utilizării metodei în ultimii 10 ani pentru contracte GSR (Guaranteed SolarResults/ Rezultate Garantate prin Folosirea Energiei Solare).

http://www.tecsol.fr/st_uk/default-uk.htm

http://www.tecsol.fr/st_uk/default-uk.htm



57

Calcule provizorii de performan ţă: metoda SOLO (Sursa CSTB)

3.2.4 Metode de definire şi de dimensionare

Metodele de definire şi de dimensionare prezentate în acest document au la bază estimări deperformanţă cu metoda SOLO în 5 etape:

Etapa 1 – Obţinerea datelor necesareEtapa 2 – Definirea sistemuluiEtapa 3 – Pre –dimensionarea componentelor principaleEtapa 4 – Optimizarea dimensionării prin calculul rezultatelor variantelor iniţiale de sistemEtapa 5 – Finalizarea definiţiei şi dimensionarea tuturor componentelor

3.2.4.1 Obţinerea datelor necesareIncertitudinea relativ la necesar este principala sursă a unei erori serioase de dimensionare,influenţa celorlalte date fiind mai puţin importantă.

Date necesare privind necesarul de apă cald ă menajer ă (SOLO)Acestea includ: Temperatura la ieşire a apei calde, presupusă a fi constantă de-a lungul anului, Consumul zilnic, ca medie lunară.



58

Cunoaşterea necesarului de apă caldă menajeră este un factor indispensabil. În particular, oestimare mai mare decât necesităţile reale, va duce la supra-dimensionarea sistemului, ceeace va reduce productivitatea şi profitabilitatea datorită faptului deja menţionat, acela că productivitatea captatoarelor scade când fracţia energiei solare creşte.

În practică:

Când se adaugă un system cu energie solară la o instalaţie existentă, consumul real semăsoară pe o durată de timp semnificativă, În cazul unei clădiri noi, consumul se bazează pe rezultatele cunoscute pentru o utilizaresimilară, cu preferinţă pentru o ipoteză redusă.

Criterii şi limit ări Criteriile de decizie trebuie stabilite cu clientul. Acesta preferă în general rezultateeconomice maxime pentru investiţie, dar ar putea completa acest criteriu cu diferite limitecare trebuie luate în consideraţie: Asigurarea că fracţia solară este minimă pe durata întregului an, Asigurarea că fracţia solară este minimă pe durata anumitor perioade de timp, Asigurarea că investiţia nu depăşeşte o anumită limită,

Alte limitări ar putea fi rezultatul aspectelor practice de pe teren: Suprafaţa maximă disponibilă pentru captatoare, Alegere limitată pentru orientarea şi înclinaţia captatoarelor, umbra Spaţiul disponibil pentru rezervorul (rezervoarele) de stocare.În sfârşit, problema dimensionării trebuie rezolvată în funcţie de energie şi de rezultatelefinanciare.

Date meteorologice necesare (SOLO)

Datele meteorologice necesare pentru SOLO sunt: Temperatura medie lunară, Radiaţiile globale zilnice medii lunare în plan orizontal,

Temperatura medie lunară de furnizare a apei reci.Datele se iau de pe teren, dacă se cunosc (acest lucru este rar, mai ales în cazul radiaţiilorsolare) sau de la o staţie meteorologică învecinată inclusă în instrumental de calcul SOLO. Înanumite cazuri (munţi), se poate stabili o staţie virtuală prin utilizarea datelor de radiaţiisolare de la o staţie apropiată şi a datelor de temperatură de pe teren.Se poate calcula o valoare aproximativă pentru temperatura apei reci Tef pentru luna Ipornind de la temperaturile exterioare, folosind următoarea formulă:

Tef(i) = (Te(i) + Tem)/2

Unde Te(i) şi Tem sunt temperaturile exterioare lunară (luna i) şi anuală.O valoare aproximativă pentru radiaţiile globale orizontale zilnice se poate calcula pornind de

la numărul zilnic de ore cu soare.

Pentru luna i, avem: RGJ(i) = RJE(i) × (0,19+0.62.HI(i)/DJ(i)), RJE(i) : radiaţiile solare zilnice exterioare atmosferei pentru amplasament în luna i, HI(i) : numărul mediu de ore cu soare în fiecare zi pentru luna i, DJ(i) : durata medie a zilei de pe teren pentru luna i.



59

Doar RJE şi DJ depind de latitudine şi de luna calendaristică. Acestea se pot calcula pornindde la ecuaţiile simple astronomice sau se pot găsi în tabele.

Date necesare pentru specifica ţ iile componentelor (SOLO)

Cerinţe:

Suprafaţa specifică şi coeficienţii B & K pentru captatoare, Volumul şi constanta de răcire pentru rezervoarele de stocare.Instrumentul de calcul folosit poate include o bază de date cu specificaţiile captatorului şi alerezervorului de stocare. Dacă nu, trebuie consultate avizele tehnice pentru captatoare şidosarele fabricantului pentru informaţii referitoare la rezervoarele de stocare.Altfel se poate folosi următoarea formulă:

Unde:

Vb : volumul rezervorului de stocare (m3) ;Sb : suprafaţa exterioară a rezervorului de stocare (m2)eiso : grosimea izolaţiei (m) ;kiso : conductivitatea izolaţiei (W/m/K)

Date economice

Datele economice cuprind: Costurile de investiţii I în relaţie cu suprafaţa Sc şi volumul Vs, Costul furnizării de energie de rezervă (în cifre lunare şi anuale).

După fixarea dimensiunii aproximative a Sc şi Vs (pre-dimensionare), valoarea I poate fiatinsă printr-o ecuaţie liniară corectă pentru o serie limitată de valori pentru Sc şi Vs:

I = I0 + a. Sc + b.Vs (a şi b sunt doi coeficienţi ce trebuie determinaţi).

Criterii şi restricţii în luarea deciziilor

Criterii şi restricţii definite împreună cu clientul:- Profitabilitatea investiţiei,- Fracţia solară minimă anuală,- Fracţia solară minimă pe anumite perioade,- Limitele investiţiei,

Alte restricţii datorate aspectelor practice:- Suprafaţa maximă disponibilă pentru instalarea captatoarelor,- Alegerea limitată referitor la orientarea şi înclinarea captatoarelor, umbra- Spaţiu disponibil pentru rezervorul (rezervoarele) de stocare.

În fine, trebuie găsită o soluţie la problema maximalizării (sauminimalizării) funcţiei pe care se bazează furnizarea de energie şiperformanţa economică.



60

Datele economice includ:

- Costul de investiţie I în raport cu suprafaţa Sc şi cu volumul de stocare Vs,După stabilirea valorilor aproximative (pre-dimensionare) pentru Sc şi Vs, I

se poate estima cu ajutorul ecuaţiei liniare care este corectă pentru o serie

limitată de valori pentru Sc şi Vs:- I = I0 + a. Sc + b. Vs (trebuie determinaţi coeficienţii a şi b).

- Costuri pentru furnizarea energiei de rezervă (cifră lunară sau anuală).



61

3.2.4.2 Definirea principiilor de sistem

Alegerea principiilor de sistem

Alegerea trebuie f ăcută din cele 5 planuri simple de dispunere recunoscute de SOLO.Alegerea este suficientă deoarece planurile de dispunere mai complexe sunt rareori eficiente

în practică din cauza problemelor de comandă şi fiabilitate. Toate planurile includ un sistemde rezervă în serie după sistemul cu energie solară.

Diferenţa se află în două criterii:

Existenţa şi tipul unui schimbător de căldură între captatoare şi rezervorul de stocare, Motorul de circulaţie pentru circuitul primar: termosifon sau pompă.

Planuri de dispunere recunoscute de SOLO

Plan dispunere 1 – Circuitul captator-rezervor stocare: direct; circulaţie: forţată Plan dispunere 2 - Circuitul captator-rezervor stocare: schimbător căldură exterior;

circulaţie: forţată, 1 pompă

Plan dispunere 3 - Circuitul captator-rezervor stocare: schimbător căldură exterior;circulaţie: forţată, 2 pompePlan dispunere 4 - Circuitul captator-rezervor stocare: direct; circulaţie: termosifonPlan dispunere 5 - Circuitul captator-rezervor stocare: schimbător căldură interior;

circulaţie: termosifon

Pentru instalaţiile collective se folosesc doar planurile de dispunere 2 şi 3. Circuitele directenu sunt compatibile cu riscul de îngheţ şi cu regulamentele sanitare; şi în plus, restricţiileinstalaţiei datorate unei circulaţii cu termosifon (poziţia captatoarelor şi a rezervorului destocare) limitează utilizarea la sistemele mici. Aceste 2 planuri de dispunere cuprindurmătoarele componente care trebuie definite şi dimensionate:



62

Alegerea se face în funcţie de dimensiunea sistemului. Pentru o suprafaţă a captatoarelormai mică de 20 m2, este preferabil planul de dispunere 2, iar planul de dispunere 3 este depreferat pentru sistemele mai mari.

3.2.4.3 Definirea tipurilor de componente

După alegerea planului de dispunere, selectarea componentelor se poate limita prin definireatipului acestora. În metodologia indicată în acest document, nu se interzice efectuarea demodificări într-o etapă ulterioară. Totuşi modificările cauzează în general timpul pierdut.

Captatoarele

În Franţa, captatoarele plate se folosesc la producerea de apă caldă menajeră. Utilizareacaptatoarelor cu tuburi cu vid se poate justifica în prezent doar în două situaţii, din cauzapreţului lor ridicat: Spaţiul disponibil limitat şi necesitatea unei fracţii solare mari, Necesar de apă cu temperatură ridicată şi necesitatea unei fracţii solare mari.

Particularităţile de teren pot determina alegerea unui tip de captator. De exemplu, se vaapela la captatoarele plate de înaltă performanţă (B mare şi K mic) în cazurile descries maisus.Dacă se au în vedere mai multe modele, trebuie dimensionat cel mai bun system pentrufiecare model în parte şi apoi se va face alegerea prin comparaţia furnizării de energie cuperformanţa economică a diferitelor soluţii.

Schimbătorul de c ăldur ă

Schimbătoarele de căldură exterioare sunt plate. Schimbătoarele de căldură interioare suntcu serpentină.

Rezervoare de stocare

Apa caldă va fi stocată într-unul sau mai multe rezervoare isolate termic.



63

3.2.5 Pre-dimensionarea sistemului

Am ales o metodă de dimensionare în două etape: Pre-dimensionarea simplă ţinând cont de restricţii, Ajustarea soluţiei de pre-dimensionare în funcţie de rezultatele date de SOLOAjustările se vor face după mai multe simulări diferite folosind SOLO. Scopul este acela de a

reduce progresiv plaja de alegere pentru diferiţii parametric de dimensionare.

3.2.5.1 Probleme de pre-dimensionare

Pe baza principiilor (planuri de dispunere şi componente) stabilite în etapa precedentă, sepot acum defini toţi parametrii principali care trebuie validaţi prin utilizarea SOLO la calculelede performanţă. O bună pre-dimensionare va reduce considerabil număruld e calculenecesare. Parametrii vizaţi sunt în principal suprafaţa captatorului (Sc) şi volumul de stocare(Vs).

Astfel, se defineşte întâi cuplul central (SC0, VS0). Exceptând cazurile speciale, puteţi fisiguri că cifrele optime pentru SC şi VS vor fi întodeauna în intervalul [SC0-50%,

SC0+50%], [VS0-50%,VS0+50%].

Intervalul poate fi redus considerabil în funcţie de diferitele criterii şi limitări. Având învedere obiectivele limitate ale pre-dimensionării, se poate dimensiona în general suprafaţacaptatorului şi volumul de stocare separate. Acest lucru nu este valabil în studiul final dedimensionare.

3.2.5.2 Pre-dimensionarea suprafeţei captatorului

Zona mediană

Suprafaţa captatorului Sc este variabila esenţială deoarece ea condiţioneazăcostul şiproducţia utilă a sistemului. În abordarea noastră, pre-dimensionarea Sc are la bază cantitatea de apă caldă folosită zilnic Vj.

Exemplu: Sc0 este definit astfel încât raportul Vj/Sc0 să fie egal cu 75 litri/m2.Acest lucru înseamnă 2000 litri/zi => Sc0 = Vj/75 = 2000/75 = 26,66 m2 ajustat la 27 m2

Problema este şi mai simplă dacă se limitează doar la consumul de apă caldă. Exemplulanterior putea viza fie necesarul de apă caldă la 60 °C în Nancy, fie un necesar la 45 °C înPerpignan. În primul caz, necesităţile vor fi cu 70% mai mari decât în al doilea caz, iarenergia solară disponibilă va fi cu 30% mai puţină.

Interval admis

Scopul pre-dimensionării este acela de a stabili un interval de variaţii care să cuprindă cifrelecorecte. Dacă se defineşte precis suprafaţa optimă în vederea reducerii plajei de variabile,calculele vor fi mai complicate f ără asigurarea că diverşii parametric sunt luaţi în considerare în mod exhaustiv.

De aceea, este mai uşor să se ia în considerare o valoare aproximativă pentru cifra centrală cu o plajă mai mare de variabile. Trebuie de asemenea reţinut faptul că în această etapă,diferenţa între suprafaţa utilă şi cea totală nu este importantă.



64

Intervalul admis va fi delimitat de [ScMin, ScMax] = [SC0-50%, SC0+50%]Din datele exemplului precedent, obţinem [13 m2, 40 m2].

Acest interval este foarte mare (de la 1 la 3) dar acoperă practic toate cerinţele referitoare laapa caldă menajeră din Franţa. Singurele probeleme privind dimensionarea se datorează

cererii de temperaturi foarte mari sau foarte mici. Aplicarea restric ţ iilor

Restricţia 1: Costuri maxime autorizate cu investiţia IMax.

Se admite că, costul investiţiei este dat de următoarea formulă:

I = I0 + a. Sc + b.Vs

Unde Sc şi Vs sunt suprafaţa captatorului şi respective volumul de stocare.Pentru pre-dimensionare, costul stocării se poate ignora, cu rezultatul că restricţia sereduce.

ScMaxInv = (IMax - I0)/ a ScMax = min(ScMax ,ScMaxInv)

Restricţia 2: Zona disponibilă pentru captatoare Sdispo.

Suprafaţa maximă a unei reţele de captatoare cu N rânduri de captatoare la o înclinaţie de ßfaţă de orizontală în funcţie de Sdispo este:

ScMaxSite = Sdispo/(Rs - tg(ß)/N)

Unde Rs = 2 cos(|ß-60°|)Distanţa minimă C între rânduri este dată de: ΔC= 2√ 3 . sin (ß)

În această configuraţie şi orientare spre ecuator, umbra este foarte mică. De exemplu,captatoarele nu fac umbră când soarele se află la Sud la o înălţime de 30° deasupraorizontului.Când spaţiul dintre rânduri este redus, trebuie luată în considerare umbra.

ScMax = min(ScMax,ScMaxSite)

Alegerea înclinării

Alegerea înclinării depinde în principal de doi parametri:- Latitudinea,- Necesităţile de sezon.

În practică se folosesc doar câteva unghiuri de înclinare standard (30°, 45°, 60°). Acestlucru simplifică designul suporţilor, şi o variaţie de câteva grade de la unghiul optim de înclinare are un effect foarte mica supra rezultatelor.



65

Ca urmare, se pot aplica următoarele reguli de pre-dimensionare:

Dacă necesarul de apă caldă este constant sau practic constant pe durata unui an,unghiul de înclinare deasupra orizontului va fi similar latitudinii: în Franţa acesta esteaproape de 45° astfel că la echinocţiu radiaţia solară incidentă este perpendiculară pe

captator la amiază. Dacă necesarul este mare iarna, înclinaţia poate fi mărită cu 15° (adică la 60° în Franţa)astfel că radiaţia solară incidentă este aproape perpendiculară iarna. Dacă necesarul este mare vara, înclinaţia poate fi redusă cu 15° (adică la 30° în Franţa)astfel că radiaţia solară incidentă este aproape perpendiculară vara.

Alegerea unei pante de 45° are efecte negative mici (1% la 3%), chiar şi în cazulnecesităţilor de sezon.Totuşi distribuţia necesarului de apă caldă (de exemplu: 30% iarna sau 60% vara) duce lapierderi de circa 10%. Dacă necesarul este constant, efectul unei înclinări între 30° şi 60°este foarte mic.

Consum constant: Panta influenţ eaz ă randamentul şi frac ţ ia solar ă medie şi maximă



66

Consum de iarnă: Panta influenţ eaz ă randamentul şi frac ţ ia solar ă medie şi maximă

Consum de var ă: Panta influenţ eaz ă randamentul şi frac ţ ia solar ă medie şi maximă

Suprafaţa captatoarelor A este un parametru esenţial deoarece determină costul şi producţia utilă a unui sistem.- Căutarea unui sector median

● Pre-dimensionarea pentru A se face pe baza cantităţii de apă caldă folosită zilnic Vj. A0 se defineşte astfel încât raportul Vj/A0 este egal cu 50

litri/m

2

.● Exemplu: la un consum de 2000 litri/zi => A0 = Vj/50 = 2000/50 ceea ce înseamnă 40 m2.

- Definirea gamei admise de variaţii {A0 – 50 %, A0 + 50 %}- Aplicarea restricţiilor

● Restricţia 1: Costul maxim de investiţii admis IMax.● Restricţia 2: Spaţiu disponibil pentru captatoare pe teren.



67

- Alegerea unghiului de înclinare• Depinde de doi parametri principali: latitudinea şi necesarul sezonier. Înpractică se folosesc în general pantele de 30°, 45° sau 60°.



68

3.2.5.3 Pre-dimensionarea rezervorului de stocare

Volum optim

Volumul de stocare a apei calde se stabileşte în funcţie de consumul zilnic:

Vs0 = max (Vja,Vjvară)Unde:- Vja: consum mediu zilnic în perioada de funcţionare.- Vjvară: consum mediu zilnic în perioada Mai-August.

Consumul de vară trebuie considerat o prioritate deoarece una din funcţiile volumului destocare este limitarea supra-producţiei temporare care apare în general vara.

Interval admis

Intervalul admis se stabileşte în acelaşi fel ca în cazul dimensionării suprafeţei de captare:

[VSMin, VSMax] = [VS0-50%, VS0+50%]

Adică, în cazul exemplului nostru : [1000 l, 3000 l].

Aplicarea restric ţ iilor

Dimensiunea incintelor tehnice care trebuie să adăpostească rezervoarele de stocare poate fio cauză a reducerii volumului maxim de stocare, VSMax. Acest lucru trebuie tratat de la cazla caz.

Restric ţ ii legate de metod ă

Metoda SOLO este validă numai pentru anumite tipuri de utilizare (suprafaţă şi volum).Instrumentele care au la bază SOLO reglează în general automat acest lucru. Se va da

atenţie verificării următoarei condiţii pentru asigurarea că metoda de calcul se menţine încâmpul de valabilitate:20 < Vs/Sc < 300

În practică, acest raport este întotdeauna respectat de metoda de pre-dimensionarepropusă. Totuşi, trebuie avut grijă în cazul în care trebuie aplicate limitări restrictive deinstalare asupra volumului rezervorului de stocare sau asupra suprafeţei captatoarelor.

Volumul rezervorului de stocare se stabileşte în felul următor:

- Căutarea unui volum median: Volumul rezervorului de stocare se stabileşte în raport de consumul zilnic: V0 = max (Vja, Vjvara)

Vj: consum mediu zilnic în perioada de exploatareVjvara: consum mediu zilnic în perioada mai-august.- Definirea gamei admise de variaţii {V0 – 50%, V0 + 50%}- Aplicarea restricţiilor

● Restricţia 1: Costul maxim de investiţii admis IMax.● Restricţia 2: Spaţiu disponibil pentru rezervoarele de stocare● Restricţia 3: Restricţii legate de metoda SOLO (20 < V/A <300)



69

3.2.5.4 Pre-dimensionarea circuitului primar şi a schimbătorului de căldură

Aspecte termice

Din punct de vedere termic, sunt doi parametri caracteristici privind circuitul primar şischimbătorul de căldură în relaţie cu suprafaţa captatorului: Coeficientul de pierdere de căldură în circuitul primar pe metru pătrat de suprafaţă captator (kt1 în W/°C/ m2). Se refer ă la m2

de captator şi nu la suprafa ţ a ţ evilor, Coeficientul de schimb al schimbătorului de căldură pe metru pătrat de suprafaţă captator(Kéch1 în W/°C/m2). Se refer ă la m2

de captator şi nu la suprafa ţ a schimbătorului dec ăldur ă.

Obiectivele care trebuie atinse se stabilesc pentru cei 2 parametri, prin modificarea grosimiiizolaţiei termice din circuit în funcţie de lungimea ţevilor, tipul de schimbător de căldură şi desuprafaţa de schimb.

Pre-dimensionarea fixează plaja de valori care trebuie folosite în cazul SOLO pentru calculele

de dimensionare, utilizând următoarele cifre de referinţă:- Ţevi circuitul primar: Kt1 = 1 W/°C/m2

- Schimbător de căldură: Kéch1 = 50 W/°C/m2.

Trebuie reţinut că acest lucru se referă la caracteristicile teoretice minime. În practică,trebuie să fie vorba de un schimbător de căldură unde Kéch1 ≥ 100 W/°C/ m2.

Aspecte hidraulice

Detaliile circuitului hydraulic nu trebuie specificate în procesul de pre-dimensionare deoareceele nu privesc simulările, cu excepţia debitelor din circuitele primar şi secundar predefinite înversiunea simplă a SOLO. Acest punct se va lua în considerare după dimensionarea

suprafeţei captatoarelor şi a volumului pentru rezervorul de stocare.



70

3.2.5.5 Dimensionarea suprafeţei captatoarelor şi a volumului rezervorului de stocare

După strângerea datelor necesare şi realizarea pre-dimensionării, se foloseşte metoda SOLOpentru executarea unui studiu de dimensionare cu precizie şi pentru calculul performanţeisistemului ales.

Suprafaţa captatorului, Sc şi volumul de stocare, Vs sunt cei mai importanţi parametric dedimensionare. Ei nu pot fi trataţi separat. Astfel, diferitele cupluri (Sc, Vs) trebuie testate şitrebuie comparate rezultatele care au la bază criteriile şi restricţiile de proiectare. Studiul depre-dimensionare a stabilit un cuplu median (Sc0, Vs0) şi valorile extreme (Scmin, Scmax)şi (Vsmin, Vsmax).

Se pot încerca următoarele cupluri: (Sc0, Vs0), (Sc0,Vsmin), (Sc0,Vsmax), (Scmin,Vs0),(Scmax,Vs0) pentru stabilirea diverselor posibilităţi de dimensionare.

O bună înţelegere a interacţiunii dintre parametrii şi performanţa sistemului va ajuta lalimitarea numărului de calcule. Vom arăta aici o analiză a influenţei suprafeţei de captare şiapoi a volumului de stocare asupra performanţei.

Principii utile pentru captatoare

Interpretare şi exemplu

În cazul în care consumul zilnic de apă caldă este constant, influenţa suprafeţei de captarese poate analiza ţinând cont de 4 caracteristici:

Vj : consum zilnic (informaţii necesar : l/j) Sc : Suprafaţă captator (parametru dimensionare : m2) R : Randament mediu sistem (rezultate calcul) CS : Fracţia solară (rezultate calcul)

Se pot deduce două rapoarte simple care caracterizează dimensiunea sistemului din aceste 4caracteristici: Vj/Sc şi R/CS.

Studiul de pre-dimensionare a fixat valoarea primului raport Vj/Sc (75l/m2) şi se poate arătacă acesta fixează şi al doilea raport (R/CS) pentru problema ridicată.

De exemplu: Dacă admitem că s-au fixat datele (meteo şi cele privind necesarul) pentrucaz: I1 : Radiaţia solară anuală pe m2

pe suprafaţa captatorului (kWh/m2 /an) Ij1 : Radiaţia solară medie zilnică pe m2

(kWh/m2 /z).

Atunci: I1 = 365.Ij1 Vj : consum zilnic de apă caldă (litri/z) ΔT : creştere medie a temperaturii apei : Tec - Tef = Tec - Te (°C) Tec : Temperatura de furnizare a apei calde (°C) Tef : Temperatura medie a apei reci, egală cu Te (°C) Te : Temperatura medie exterioară (°C)

Necesarul mediu zilnic de energie Bj (kWh/zi) şi necesităţile anuale B (kWh/an) se stabilesc în funcţie de Vj şi _T, dat fiind că masa termică a apei este 1,16 Wh/litru/°C:

Bj = Cp.Vj.ΔT = 1,16.Vj.ΔT/1000 B = 365 Bj = 0,423.Vj.ΔT



71

Producţia solară anuală E (kWh/an) şi productivitatea anuală E1 (kWh/m2 /an) se notează astfel:

E = CS.B = Sc.R.I1 E1 = R.I1 = B.CS/Sc

Producţia solară medie zilnică Ej (kWh/zi) şi productivitatea medie zilnică E1j (kWh/ m2 /zi)

se notează astfel : Ej = CS.Bj = Sc.R.I1j E1j = R.I1j = Bj.CS/Sc

Se pot face următoarele deducţii:R / CS = (Bj / I1j) / Sc sau : R / CS = (1,16.Vj._T/I1j )/ Sc/ 1000

Se poate vedea că R / CS şi Vj / Sc sunt proporţionale cu raportul k:k = (R / CS) / (Vj / Sc) = (1,16.ΔT) / I1j /1000

La fel, rapoartele E1j / CS şi Vj / Sc sunt proporţionale cu raportul k’:k’ = (E1j / CS)/(Vj / Sc) = 1,16.ΔT/1000

Iar rapoartele E1 / CS şi Vj / Sc sunt propoţionale cu raportul k’’:

K’’ = (E1/ CS)/(Vj / Sc) = 0,423.ΔT când E1 = 365 E1j

Coeficienţii care definesc proporţiile pentru k’ şi k’’ depind numai de creşterea temperaturiimedii a apei deoarece influenţa radiaţiei solare este inclusă în valoarea lui E1 şi E1j.Coeficientul k depinde doar de ΔT şi de radiaţia solară. În orice caz, condiţiile meteorologicede pe teren şi temperature cerută pentru apa caldă sunt suficiente pentru stabilirea acestorcoeficienţi.

Având în vedere studiul de caz de care am ţinut cont pentru Perpignan, se pot aflaurmătoarele cifre:

I1 = 4,7 kWh/zi;Te = T = 15,5 °C

Tec = 45 °CΔT = 29,5 °Ck = 0,00728 = 1/137 k’ = 0,0342 = 1/29 k’’ = 12,48

Raportul Vj/Sc de 75 l/m2 corespunde aici raportului R/CS = 75/137, adică 0,55. Calculul

f ăcut cu SOLO pentru 26,7 m2 dă o fracţie solară de 68% şi un randament de 37,7%, adică

un raport R / CS de 0,55.

Dacă vom gândi în termini de productivitate anuală, vom afla acelaşi fel de rezultat. RaportulVj/Sc de 75 l/m2

corespunde aici raportului E1/CS = 75 × 12,48 = 936. Calculul f ăcut cuSOLO pentru 26,7 m2

dă o fracţie solară de 68% şi o productivitate anuală de 636 kWh/an,adică un raport R/CS de 936.

Proporţionalitatea între rapoartele R/CS , E1j/CS şi Vj/Sc arată că alegerea unui raportspecific de dimensionare Vj/Sc, are acelaşi effect ca impunerea unor valori specifice pentrurapoartele de performanţă R/CS şi E1j/CS.

În particular: Dacă se reduce raportul Vj/Sc, creşte fracţia solară şi, în acelaşi timp, randamentulscade; ca urmare se reduce raportul R/CS (mai repede decât fracţia solară). Dacă se măreşte raportul Vj/Sc, fracţia solară se reduce, şi în acelaşi timp, creşterandamentul, ca urmare, se măreşte raportul R/CS (mai repede decât fracţia solară).



72

Se poate observa că randamentul (sau productivitatea) şi fracţia solară sunt două obiectiveantagoniste de dimensionare. În fine, trebuie reţinut faptul că deoarece Cs şi R nu suntindependente, doar un singur cuplu (Cs,R) poate atinge un raport R/CS dat.

În exemplul nostrum de la Perpignan, raportul R/CS = 0,55 este atins de cuplul (R = 37,7%;CS = 68%). Cuplul (44%; 80%) care asigură acelaşi raport nu se poate atinge fiindcă

atunci când fracţia solară creşte de la 68% la 80%, randamentul scade.

Exemple complementare

Rapoartele k, k’, k’’ depend foarte mult de condiţiile de pe teren; acest lucru traducediferenţa de performanţă a sistemelor cu energie solară în raport de localitatea şi denecesarul specifice.Alegerea unui raport fix Vj/Cs = 75 l/m2

pentru pre-dimensionare, în absenţa oricăror altorcriterii, înseamnă că se încurajează o creştere a fracţiei solare în relaţie cu randamentul, latrecerea de la condiţii mai puţin favorabile la condiţii mai favorabile.

Iată câteva exemple de rezultate obţinute pentru diferite configuraţii:

Cazurile 1 & 5 corespund necesităţilor standard: 2000 l/zi de apă la 45 °C în Perpignan (1)sau în Paris (5). Se poate observa că fracţia solară este mult mai mică la Trappes în timp cerandamentul este puţin mai ridicat. Fracţia solară este mult inferioară la Trappes deoarece necesităţile sunt mai mari (apă rece) iar radiaţia solară este mai puţin importantă. Randamentul este puţin mai ridicat la Trappes deoarece captatoarele funcţionează latemperatură joasă şi vara există mai puţină energie în surplus.

Cazurile 2, 3 şi 4 sunt stabilite pentru o temperatură de furnizare a apei calde de 60 °C. Vjrămâne la 2000 l în cazul 2, aceasta echivalând cu creşterea necesarului. În cazurile 3 & 4,s-a redus Vj pentru a se asigura acelaşi necesar de energie. În cazul 3, se menţine suprafaţacaptatorului Sc, în cazul 4, Sc se recalculează pentru a se asigura că raportul Vj/Sc = 75.

Efecte de sezon

Efectele de sezon întăresc fenomenele observate. Pentru clarificarea acestui aspect, luaţi înconsiderare exemplul de la 3.2.1.2. Se poate vedea că pentru studiul nostru de caz, nu seobţine nimic mai mult de 100 m2. Un studiu detaliat arată că cel de-al 120-lea m2

a produsmai puţin de 10 kWh de energie utilă pe durata anului. Aceasta înseamnă câte 3 kWh pelună din noiembrie până în ianuarie, şi un total de 1 kWh pentru cele 9 luni din februariepână în octombrie.Explicaţie: exceptând iarna, fracţia solară este mai mare de 100% aproape în fiecare zi(ultimul m2

nu este util). Totuşi, pe vreme nefavorabilă, producţia este mică sau inexistentă.



73

Cel de-al 120-lea m2 se foloseşte doar pe vreme rea şi produce foarte puţin iar totalul produs în 9 luni este neglijabil.

Acest effect se poate accentua sau reduce când consumul şi necesarul variază pe parcursulanului. Dacă luăm în considerare acelaşi exemplu cu acelaşi consum zilnic mediu, dar cuvariaţii în timpul anului ; se pot trasa trei diagrame diferite, în func ţie de distribuţia din

perioada de consum:

Un consum mai mare vara ameliorează puţin performanţa.Un consum mai mare iarna are un effect drastic deoarece supra-producţia din vară estefoarte mare.

În funcţie de necesarul sezonier, acelaşi sistem (40 m2) furnizează 64%, 80% sau 86% dinacelaşi necesar anual de energie.

Productivitatea captatorului este de 400, 500 sau 540 kWh/m2 /an. Pentru 30 m2, cantităţilesunt de 475, 600 sau respectiv 635 kWh/m2 /an la o fracţie solară de 57%, 72% sau 76%.

De aceea raportul (suprafaţă captator/consum) trebuie redus pentru a menţine oproductivitate bună când consumul este esenţial iarna.Se poate observa că aceste caracteristici trebuie luate în considerare pentru ameliorareapre-dimensionării.Efectele de sezon sunt evident legate de problema supra-producţiei din vară, aşa cum sevede în diagrama de mai jos care subliniază evoluţia producţiei lună de lună, în raport cuenergia solară disponibilă şi cu necesarul de apă caldă (studiu de caz: 2000 l/zi la unconsum constant, Perpignan, 30 m2).



74

Efecte sezoniere asupra produc ţ iei solare



75

Influen ţ a înclinării

Diagrama de mai jos prezintă influenţa relativă a înclinării şi a consumului sezonier asupraproductivităţii captatorului (kWh/m2 /an) în cazul unui sistem cu energie solară din Perpignan

şi pre-dimensionat la 75 l/m2

.

Productivitatea în raport cu înclinarea şi consumul sezonier

Principii utile pentru volumul de stocare

Rolul rezervei zilnice

Dimensionarea volumului de stocare este mai puţin importantă decât suprafaţa captatoruluidar nu trebuie neglijată. Impactul asupra performanţei se observă numai când volumul destocare este mult sub-dimensionat. Definiţia pentru pre-dimensionare conform căreiavolumul de stocare egalează consumul pentru o zi, continuă să rămână un compromisacceptabil. În ultimă instanţă volumul poate fi uşor micşorat pentru reducerea costurilor.

Analiza rolului stocului justifică această estimare de bază şi arată condiţiile în care ar putea finecesară o adaptare.

Volumul de stocare limitează efectul de stabilizare a producţiei pentru satisfacereanecesităţilor, prin defazarea parţială între producţie profilurile de consum, care urmează înprincipal un ciclu cotidian: Radiaţia solară, inexistentă noaptea, urmează un grafic în formă de clopot, Consumul este concentrat în general în 2 sau 3 ore de vârf. Cele mai frecvente vârfuri deconsum sunt în jurul orelor 7-8 dimineaţa, în jurul orelor 18-20 seara, şi uneori în jurulamiezii. Vârfurile sunt uneori foarte clar marcate : consumul poate creşte de la 1 la 10 întreperioadele de consum mic şi mare.



76

Luăm în considerare un system dintr-un hotel dimensionat astfel încât producţia zilnică acoperă doar necesităţile care sunt de 300 kWh, într-o zi însorită din martie. Profilele oraresunt indicate în graficul de mai jos (cantităţi în kWh).

Producţia teoretică de energie solară este de circa 300 kWh dar producţia utilă, f ără stocare,este de doar 132 kWh, ceea ce este mai puţin de 50% din alimentarea potenţială.La un volum de stocare egal consumului unei zile, se evită efectul supra-producţiei dintimpul unei zile şi se limitează creşterea temperaturii din captatoare, care ar putea afectarandamentul acestora.

Influen ţ a varia ţ iilor asupra volumului de stocare cotidian

Defazarea nu se poate compensa în perioadele de timp lungi (mai mari de o zi) în cazulaplicaţiilor cu apă caldă menajeră. Volumul de stocare ar trebui mărit considerabil pentru caacest lucru să fie posibil iar aceasta ar determina: o creştere semnificativă a costului de investiţie s, la un beneficiu relativ modest; o scădere a temperaturii medii de stocare şi deci a calităţii energiei solare furnizate : dacă apa rece are 10 °C, volumul de stocare la 40 °C şi temperatura necesară a apei este de 50°C, rezerva trebuie să asigure 25% din necesităţi (încălzirea de la 40 °C la 50 °C) indiferentde cantitatea de energie stocată.

Se pot observa două aspecte importante de dimensionare în graficul următor: Variaţiile sezoniere au effect. Utilitatea volumului de stocare depinde mai mult deconsumul de vară decât de cel de iarnă. Dimensionarea volumului de stocare depinde de dimensionarea suprafeţei de captare :din aceleaşi motive, volumul de stocare poate fi mărit dacă se măreşte şi suprafaţacaptatorului, iar micşorarea stocării cere reducerea suprafeţei de captare.



77

3.2.6 Ajustarea datelor referitoare la suprafaţa captatorului şi la volumul de stocare

Se pot testa difeite metode, în funcţie de experienţa proiectanţilor şi de complexitateaproblemei. Totuşi, abordarea descrisă dă în general rezultate satisf ăcătoare:

a) Definirea suprafeţei optime din punct de vedere teoretic Se folosesc cifrele de pre-dimensionare pentru unghiul de înclinare a captatorului „Incl0” şi pentru volumul de stocare V0. Se foloseşte apoi metoda SOLO pentru calcululperformanţelor pentru trei suprafeţe pre-dimensionate diferite : Smin, S0, Smax. Seobţinperformaţele detaliate ale acestor sisteme (necesităţi energetice, fracţie solară,productivitate…). Se calculează apoi ceilalţi parametri implicaţi de criteriile şi restricţiile de proiectare, înspecial costurile (investiţie şi energie). Se deduce fie plaja inferioară (Smin, S0) fie plaja superioară (Smax - Smin)/2 centrată pe S0. (La o anumită experienţă de proiectare, diferenţa între extreme se poate împărţi la2). Această operaţie se repetă până la găsirea unui rezultat theoretic optim S’0. Precizia seva limita la dimensiunea unui captator.

b) Ajustarea înclinării şi a volumului de stocare Se fac apoi simulări pentru cei trei parametri (S’0,Incl0,Vmin), (S’0,Incl0,Vmax),(S’0,InclMin,V0), (S’0,IncMax,V0). Se calculează apoi ceilalţi parametri implicaţi de criteriile şi restricţiile de proiectare, în

special costurile (investiţie şi energie). Cel mai bun unghi de înclinare se allege în general în mod direct. Pentru volumul destocare, gama de dimensiuni se reduce prin calcule repetate, ca în cazul suprafeţei decaptare.

c) Optimizarea suprafeţei captatoruluiDacă există o diferenţă notabilă între cifrele de pre-dimensionare pentru panta captatoruluişi volumul de stocare, se poate face o ajustare de precizie a suprafe ţei captatorului prinfolosirea cifrelor finale pentru panta captatorului şi volumul de stocare. Se obţine o gamă



78

mult redusă, centrată pe S’0 optim teoretic: se testează apoi fie [S’0 - 10%, S’0 + 10%],sau mai adesea [S’0 - 5%, S’0 + 5%], referitor la diferenţa care se poate observa înrezultatele obţinute.

Exemple: baza: 7500 l/zi apă la 50 °C (S0 = 100, V0 = 7500)Exemplu 1: Perpignan, criterii TR restric ţ ie CS>50%

Exemplu 1’: Perpignan, criterii TR restric ţ ie CS>50%, consum de var ă Exemplu 1: Perpignan, criterii TR restric ţ ie CS>50%, consum de iarnă Exemplu 2: Trappes, criterii TR restric ţ ie CS>50%Exemplu 2’: Trappes, criterii TR restric ţ ie CS>50%, suprafa ţă limitat ă

3.2.7 Dimensionarea schimbătorului de căldură

Sistemele cele mai uzuale folosesc un schimbător de căldură între circuitul primar (circuitulcaptatorului) şi circuitul secundar (circuitul de stocare energie solară), în special pentru unlichid antigel în captatoare; acest lucru este indispensabil în Europa dacă utilizareasistemului nu se limitează la vară.Schimbătorul de căldură reduce randamentul global al sistemului fiindcă el este cauza

creşterii temperaturii apei din captatoare şi deci a creşterii pierderilor de căldură.

Randamentul util al sistemului Pu se poate estima în două cazuri (cu sau f ără schimbător decăldură) într-o zi însorită:

Captator: specificaţii B = 0,8; K = 5 W/m2 /°C, Pierderi neglijabile în circuitul primar şi secundar, Izolaţie : I = 1000 W/m2

şi temperatura exterioară = 20 °C, Temperatura medie a apei din captator: Tm = 60 °C, Schimbător de căldură: coeficient schimb unitar Kéch1 = 100 W/°C pe m2

decaptator.

a) Fără schimbător de căldură: Temperatură intrare stocare TUa = TSCa (ieşire captator)

Pua = B I - K (Tma - Text) = 0,8 × 1000 - 5 (60 - 20) = 600 W/m

2

b) Cu schimbător de căldură: Temperatură intrare stocare TUb = TSE2a (ieşire secundară)Transferul randamentului util prin schimbătorul de căldură necesită o diferenţă detemperatură ΔTéch = TEE1 - TSE2 între intrarea de pe latura primară şi ieşirea de pe laturasecundară.



79

Deoarece pierderile din circuitul primar sunt neglijabile, aflăm:TSCb - TUb = TSCb - TSE2 = TEE1-TSE2 = ΔTéch = Pu/Kéch1 = 700/100 = 7 °C

Pentru a avea aceeaşi temperatură la intrarea de stocare: TUb = TUa, trebuie să avem:TSCb -TSCa = TSCb - TUa = TSCb - TUb = 7 °C

Ca estimare preliminară, Tmb - Tma = TSCb - TSCa.

Creşterea temperaturii din captator reduce randamentul util proporţional cu coeficientul Kpentru captator:

Pub = B.I - K (Tmb - Text) = 0,8 × 1000 - 5 (60+7-20) = 565 W/m2

Se pierd 35 W şi 5% randament. Se poate nota cifra: 5 W/m2 pierdere la fiecare grad dediferenţă de temperatură din schimbătorul de căldură.

Pierderea de randament Δr într-o zi însorită se poate estima în jurul valorii de:Δr = K/Kéch1 (în exemplul nostru, _r = 5/100 = 5%)

Δr este de circa 3% dacă Kéch1 = 150 W/m2 /°C şi 10% dacă Kéch1 = 50 W/m2 /°C. Estecifra aleasă pentru calculele cu SOLO. În practică, nu se merge sub 100 W/m2 /°C, ceea ce

limitează pierderile de randament la 5% dacă Kcaptator = 5.

În cazul unui schimbător de căldură interior, specificat în mod normal de către fabricantulrezervoarelor de stocare, trebuie să se verifice dacă, coeficientul de schimb este similar cu100 W/m2 /°C.

3.2.8 Dimensionarea circuitului primar: ţevi şi pompe

Rolul circuitului primar este acela de a asigura curgerea apei între captatoare şi schimbătoulde căldură .

Acest circuit conţine: Ţevi de circulaţie izolate, O pompă, Un lichid de transfer de căldură antigel, Accesorii de siguranţă (vane de închidere, clapete de reţinere, supape de reglare debit,robineţi de evacuare, rezervor de echilibrare)





81

Izola ţ ia termic ă

Izolaţia necorespunzătoare a ţevilor poate avea un effect notabil asupra performanţeisistemului cu energie solară.

Pentru a reduce pierderile de căldură, ţevile trebuie să fie cât mai scurte cu putinţă.Ca regulă generală, nu se vor folosi mai mult de 3 până la 5 metri liniari pe m2 de suprafaţă

captator solar.

Grosimea izolaţiei termice a ţevilor depinde de caracteristicile termice. Rezistenţa termică amaterialului de izolare trebuie să fie echivalentă cu cea a materialului la o conductivitatetermică de λ = 0,04 W /m2. °C, pentru care grosimea, f ără acoperire, este indicată în tabelulde mai jos.Diametrul conductei

Materialele de izolare protejate corespunzător contra uzurii exterioare trebuie să asigureizolaţia termică a circuitului primar: Pentru utilizarea la interior, acoperirea de protecţie trebuie consolidată cu o căptuşeală din metal sau plastic, Pentru utilizarea la exterior, izolaţia trebuie protejată împotriva intemperiilor şi etanşată la apă cu o acoperire corespunzătoare (benzi de bitum şi materiale de izolare rezistente la

apă, de exemplu).

Dacă se foloseşte izolaţie de ţeavă semi-tubulară turnată, aceasta trebuie instalată cu îmbinările puse alternative şi ţinută pe poziţie cu accesorii circulare, din frângie sau metalrezistent la rugină, la intervale de cel mult 0,50 m., cel puţin 3 pentru fiecare lungime deizolaţie turnată.



82

3.2.9 Dimensionarea accesoriilor de siguranţă

Rezervor de echilibrare

Măsurile de siguranţă care se aplică sistemelor cu energie solară sunt specificate în DTU65.11. Ele se ocupă în principal de rezervoarele de echilibrare închise.

Ţevile de expansiune trebuie să asigure curgerea lichidului de transfer căldură cu o viteză mai mică de 0,1 m/s, când dilatarea are valoarea cea mai mare.Diametrul nominal d (mm) al ţevilor de expansiune se poate calcula cu ajutorul următoareiformule:

d = 120 (α. P/ρ. Cp)Unde: P : randament maxim al reţelei de captatoare (kW), Cp : capacitatea termică a lichidului de transfer căldură (J/kg), α : coeficient de expansiune medie volum a lichidului de transfer căldură de la 0 °C la 110°C, ρ : masa lichidului de transfer căldură la 110 °C şi presiunea corespunzătoare.

Capacitatea utilă a rezervorului de echilibrare trebuie să fie cel puţin la fel de mare ca şi

creşterea volumului datorată dilatării lichidului de transfer căldură din circuitul primar între 0°C şi 110 °C (adică circa 10 % din volumul circuitului primar).

În cazul rezervoarelor închise, această condiţie trebuie respectată referitor la presiuneamaximă admisă în toate părţile circuitului.Când rezervorul de echilibrare utilizează o membrană, aceasta trebuie să fie compatibilă culichidul de transfer căldură.Pe ţevile dintre rezervorul de echilibrare şi circuitul primar nu trebuie să existe robineţi.

Rezervorul de echilibrare trebuie să compenseze dilatarea lichidului de transfer căldură dinsistem.Volumul rezervorului V trebuie să fie puţin mai mare decât dilatarea lichidului.

El se stabileşte pornind de la volumul total al circuitului cu ajutorul ecuaţiei:V = Vc.Kd / η

În care: Vc este volumul lichidului de transfer căldură (l), Kd este coeficientul de expansiune a temperature maximă de funcţionare (temperaturede echilibru a captatorului) (%), η este efectul util al rezervorului de echilibrare [η = (P2-P1) /P1 la P2 : presiunea absolută la care se deschid vanele de siguranţă şi P1 : presiunea absolută de umflare a rezervoruluide echilibrare].

Robinet de golire

Toate punctele superioare din circuitul primar trebuie prevăzute cu robineţi de golire(robineţi de golire automată sau butelii de evacuare). Se va acorda o atenţie specială punctelor superioare de pe cazane. În cazul în care se folosesc robineţi de golire automată,pompele trebuie instalate astfel încât să menţină întregul circuit sub presiune ridicată.



83

Supape de siguran ţă

Supapele de siguranţă trebuie să se conformeze normei NFP 52-001 şi trebuie reglate pentruo presiune inferioară temperaturii maxime de funcţionare a sistemului.Ele trebuie puse direct pe colectorul de ieşire a captatorului, f ără obstacole între captatoareşi supapa de siguranţă.

Dacă nu există niciun alt dispozitiv de siguranţă împotriva supra-încălzirii, şi pentru a evitaorice risc de supra-presiune într-un circuit închis, supapa de siguranţă trebuie selectată astfel încât să poată evacua un flux de vapori în raport cu presiunea maximă atinsă decaptatoare, f ără o supra-presiune efectivă mai mare de 0,5 bar, în ceea ce priveştepresiunea nominală de funcţionare din captatoare.

Diametrul interior minim al tubului de siguranţă se poate calcula în raport de randamentulmaxim al reţelei de captatoare P, cu ajutorul următoarei ecuaţii:

d (mm) = 15 + 1,4PUnde: d > 26 mm iar P în kW

3.3 Estimarea proiectului

3.3.1 Estimare tehnico-economică

În faza de studio preliminar, evaluarea tehnico-economică trebuie f ăcută ţinând cont de GSR(Guaranteed Solar Results/ Rezultate Garantate prin Folosirea Energiei Solare).

Studiul trebuie să cuprindă: O estimare a costurilor de construcţie pentru instalarea sistemului cu un obiectiv decosturi global, O estimare a costurilor de exploatare anuală, costurile de întreţinere a echipamentelor şi

costurile de monitorizare (tele-monitorizare, tele-supraveghere…), Ipoteze pentru costurile de referinţă referitoare la energii convenţionale (alimentare cuenergie de înlocuire sau alimentare cu energie de rezervă), Furnizareade energie anuală prevăzută, Impactul cu mediul ambiant (C02 evitat) Durata globală de amortizare Costurile globale de system pe durata de funcţionare, transformate în valoare curentă.

InvestiţiaInvestiţia cuprinde toate costurile ce implică proiectarea de system, furnizareacomponentelor şi instalarea acestora şi costul aferent şcolarizării personalului pentruadministrarea şi întreţinerea sistemului.

Costuri de exploatareCosturile de exploatare sunt deseori greu de estimate deoarece ele depend în principal deperformanţa sistemului şi de felul în care se foloseşte efectiv apa caldă (necesităţi, tipul şidurata de utilizare…).

Costurile de exploatare se calculează pornind de la costul energiei folosite de sistemul derezervă şi de echipamentele auxiliare (pompe, preîncălzitoare…). Ele includ şi costurile de



84

întreţinere şi tele-monitorizare precum şi costul cu personalul de administrare a sistemului.În anumite cazuri, costurile de administrare a sistemului pot include costul anual al împrumutului bancar necesar finanţării investiţiei.

la formule ne sort pas nettement à l’impressionÎn care: Opco : costuri de administrare sistem exprimate în Euro M : indică lunile luate în considerare Enco : costuri lunare cu energia exprimate în Euro Adopco : costrui adiţionale exprimate în Euro

Costuri de întreţinere

Costurile de întreţinere include toate costurile legate de întreţinere, reparaţii sau înlocuire atuturor sau a unei părţi de echipamente dintr-un system de furnizare a apei calde care

funcţionează cu energie solară.

Durata globală de amortizare

Durata globală de amortizare este perioada de timp la sfârşitul căreia totalul economiilorfinanciare datorate înlocuirii energiei convenţionale cu energia solară este egală cu investiţia.Perioada este în general numărul de ani necesari pentru satisfacerea următoarei ecuaţii:

idem

În care: Savi : economii în administrarea şi întreţinerea sistemului pentru anul i, în Euro i : indicaţia anului luat în considerare Invco : valoarea investiţiei exprimată în Euro

Durata globală de amortizare este un criteriu deseori folosit de finanţatori în prima analiză,pentru aprecierea unui sistem cu energie solară.

Costul global transformat în valoare curentă Analiza diverselor soluţii în termeni de cost global asigură o estimare a tuturor costurilor

iniţiale cu investiţia şi cu administrarea sistemului: funcţionare, întreţinere, rambursări ale împrumutului şi costuri bancare, la un orizont economic dat pentru o perioadă de timp dată.Se foloseşte în general pentru afectarea unui buget unei operaţii sau pentru apreciereainteresului economic al diverselor soluţii.Costul global transformat în valoare curentă (Coût Global Actualisé CGA) se poate formula înmai multe feluri diferite; noi am ales formula următoare:



85

unde: CI : Costuri de investiţie CE : Costuri de administrare sistem τa : Rata anuală de conversie în valoare curentă nH : Perioada pentru care s-a stabilit actualizarea costului global

3.3.2 Rezultate Garantate prin Folosirea Energiei Solare (GSR)

Contractul pentru Rezultate Garantate prin Folosirea Energiei Solare (GSR) este unangajament f ăcut de fabricantul captatoarelor solare, de contractorul şi de administratorulsistemului asistaţi de consultantul tehnic, referitor la producţia anuală de energie asistemului pe bază de energie solară planificat.

Sistemul pe bază de energie solară este prevăzut cu un aparat de tele-monitorizare care înregistrează furnizarea energiei solare lună de lună.

După funcţionarea timp de un an de zile, se face o apreciere a performanţei:

a) Dacă energia furnizată de sistemul pe bază de energie solară ajunge la cel puţin 90% dinestimarea calculată, monitorizarea va continua timp de încă patru ani

b) Dacă energia furnizată este în cantitate mai mică, companiile implicate au o dublă alegere: Ameliorarea instalaţiei pe propria lor cheltuială pentru ca sistemul să-şi atingă obiectivele, Compensarea clientului pentru energia solară lipsă.

În toate situaţiile şi în următorii cinci ani, producţia măsurată a sistemului cu energie solară trebuie să fie de cel puţin 90% din producţia calculată.

Performanţa sistemului cu energie solară se va calcula folosind „Metoda de estimare lunară aperformanţei sistemului cu energie solară termică” (Metoda Solo).Producţia de energie necesară duce la necesitatea supravegherii constante a buneifuncţionări a sistemului şi la măsurătorile performanţei pe durata contractului.

De aceea, sistemul cu energie solară trebuie prevăzut cu un tele-monitor conectat la reţeauatelefonică (linie simplă de telefon pe cheltuiala clientului).

Echipamentul de tele-monitorizare care poate fi interogat de la distanţă are o dublă funcţie: Asigurarea controlului permanent al sistemului cu energie solară şi a stării de funcţionarea tuturor componentelor sale, Informarea imediată a administratorului sistemului în cazul unei defecţiuni sau în stareade funcţionare normală a uneia din componentele sistemului.De aceea acesta este un instrument esenţial pentru obţinerea de rezultate „garantate”.



86

Plan tipic de studiu de fezabilitate

În cadrul procedurii GRSThermique, toate studiile de fezabilitate pentru sistemele cu energiesolară de furnizare a apei calde menajere trebuie să fie alcătuite din următoarele elemente

detaliate:1. Introducere - Prezentare- Prezentarea clientului şi a motivaţiilor proiectului- Tip de amenajare, situaţie şi mărime- Tip de proiect: neou sau renovare

2. Descrierea instalaţiei prevăzute (nouă sau existentă)- Tipuri de necesităţi, frecvenţă, caracterul sezonier- Consumul zilnic şi profile anuale, lunare şi săptămânale- Sistemul energetic: Existent sau planificat, de înlocuit sau de utilizat ca rezervă auxiliară.- Mărimea rezervoarelor de stocare, existente sau planificate.

3. Principii de operare, f ără sistemul cu energie solară - Funcţii asigurate de cazan. Comenzi- Descrierea echipamentelor de pe amplasament (sau planificate)

4. Lucrări propuse- Descrierea noilor principii de funcţionare- Descrierea tehnică a lucrărilo propuse:- Captatoare solare, circuitul primar, inclusiv construcţiile civile- Construcţia incintelor tehnice: construcţie hidraulică, clădiri- Electricitate şi comenzi- Testare şi punere în funcţiune- Tele-monitorizare

5. Costul lucrărilor- Estimarea costului, articol cu articol- Obiectiv costuri totale- Costuri exploatare anuală: întreţinere şi tele-monitorizare pe an.- Ipoteze economice:- Cost de referinţă pentru energia convenţională (energie de înlocuire sau de rezervă)- Energie anuală prevăzută, impact asupra mediului ambiant (CO2).- Durata globală de amortizare, Costuri globale transformate în valoare curentă

6. Anexe- Rezultate de performanţă pentru energia anuală planificată în cifre lunare (metoda SOLO)- Schema de dispunere a tuturor instalaţiilor existente sau planificate

- Schema de dispunere a sistemului de energie solară planificat- Schema de dispunere a construcţiei (captatoare, rezervoare de stocare, sistem derezervă).



87

3.3.3 Impactul asupra mediului ambiant

Temperatura medie a pământului este rezultatul echilibru între radiaţiile solare de intrare şifluxul de radiaţii infraroşii emise în spaţiu.

Temperaturile de la nivelul solului depind de cantitatea gazelor cu efect de seră (GES)

prezente în atmosferă.Fără ele, temperatura medie ar fi de -18 °C iar pământul ar fi nelocuibil. Prezenţa acestorgaze menţine temperature la 15 °C.

Gazele responsabile pentru efectul de seră sunt dioxidul de carbon (CO2), metanul (CH4),oxidul de azot (N2O), ozonuldin troposferă (O3), gazele sintetice CFC şi HCFC care atacă stratul de ozon precum şi înlocuitorii CFC: HFC, PFC şi SF6.Gazele cu effect de seră nu abundă în mod natural. Totuşi concentraţia acestor gaze înatmosferă s-a schimbat semnificativ din cauza activităţii omului: concentraţia de CO2,principalul GES (Gaz cu efect de seră), a ajuns la 30% faţă de era preindustrială.

Înprezent, efectul combinat al tuturor GES echivalează cu o creştere a CO2 de faţă de era

pre-industrială.Conversia sistemelor existente la utilizarea energiei solare face posibilă reducerea emisiilorde dioxid de carbon (CO2) în atmosferă.Cantitatea de CO2 evitat pentru fiecare kWh economisit, de la producţie la utilizarea finală (după transformarea de către echipamentul de furnizare a apei calde menajere) în Franţaeste indicată mai jos:

Sursă energie CO2 evitat (kg/kWh)

Păcură 0,35

Gaz natural 0,28

Cărbune 0,36

Electricitate 0,55

Pentru a vizualiza impactul pozitiv a unui încălzitor de apă cu energie solară, cantitatea deCO2 economisită poate fi comparată cu emisiile unei maşini de capacitate mică.

Un captator solar cu o suprafaţă de 1 m2 care înlocuieşte un cazan cu păcură evită emisia a

350 kg de CO2 pe an, ceea ce echivalează cu CO2 emis de o maşină de capacitate mică pe odistanţă de 2500 km.



88

4. Administrarea şi întreţinerea sistemului

4.1 Umplerea

Înainte de umplerea unei instalaţii şi cu excepţia cazului unor reguli speciale de instalare,

circuitul primar trebuie limpezit de mai multe ori.Când se instalează captatoarele, trebuie evitat contactul acestora cu lichidele care ar puteadeteriora protecţia rezistentă la apă sau materialele de acoperire. Procedura de umpleretrebuie protejată de grupul de siguranţă printr-o setare de limitare a presiunii care este maimică decât presiuneamaximă de operare, marcată pe placa de identificare a captatorului.Sistemul trebuie să conţină un dispozitiv de deconectare prevăzut pentru umplerea cu lichidde transfer căldură. Acest dispozitiv de umplere trebuie să asigure că lichidul de transfercăldură sau apa de limpezire din circuitul primar nu revine în alimentarea cu apă potabilă.Un contor de apă amplasat în amonte faţă de punctual de umplere măsoară atât frecvenţacât şi importanţa adaosurilor la circuitul primar. Fiecare operaţie de umplere a circuituluiprimar trebuie notată în registrul din camera cazanului (Articolul 16.7 de la Reglementărisanitare)

4.2 Punerea în funcţiune

Etanşeitatea la apă a sistemului trebuie verificată în timpul procesului de punere înfuncţiune.Testul de etanşeitate la apă trebuie realizat la presiunea normală de funcţionare. În timpulprimei creşteri de temperatură, creşterea presiunii şi starea de funcţionare a protecţiei şidispozitivelor de siguranţă trebuie supravegheate.Toate componentele trebuie verificate dacă nu au fost cumva deteriorate, dacă nu se mişcă în suporţii lor şi dacă dilatarea are loc f ără emiterea de sunete sau f ără deformări anormale.Comenzile dispozitivului de reglare trebuie setate în conformitate cu indicaţiile fabricanţilor.Dacă există un mijloc de control al debitului, acesta trebuie setat între 40 şi 80 kg/h pe m2

de suprafaţă de captator, dacă nu există indicaţii specifice în raportul studiului.



4.3 Darea în exploatare

Exemplu de transcriere a unei proceduri de dare în exploatare a sistemului cu energie solar ă

RAPORT DE DARE ÎN EXPLOATARE

Tip instalaţie: Client /

Adresa: Tehnolo

Data 1:

Instalator: Data 2:

REPER / FUNC Ţ IA OBSERVAŢ II Valo

M ăsu

CAPTATOAREtip număr

marcă

aspect

acces

racorduri

instalaţie orientare

unghi înclinare

umbre

supor ţi coroziunerezistenţamecanică

demontaj

armături fundaţiialtele

ŢEVI PRINCIPALE lungime diametru izolaţie

între captatoare

captatoare >> baterii



baterii >> ţevi principale

ţevi >> schimbător

COMANDĂ situaţie

tip, marcă

acces

poziţia senzorilor

acces pentru întreţinere

lumini

setări limită

electro-valve

teste

PROTECŢII împământare

manta princ.

REZERVOR ENERG SOLARĂ tip, marcă

volum/unitate

număr

situaţie

izolaţie

racorduri

SCHIMBĂTOR



tip/marcă

intern/extern

mărime/putere

ţevi

izolaţie

situaţie

TELEMONITORIZAREsituaţie

senzori temperatur ă

senzor iradiere

debitmetru tip

marcă

diametru

raport impulsuri

intr ări logice

putere

linie telefonică

protecţii electrice

DOCUMENTAŢIE

dispunere ţevischeme electrice

listă piese de schimb

rezultate teste

instrucţiuni de siguranţă

instrucţiuni de întreţinere



DIVERSEasigur ări

OBSERVAŢII GENERALE, RECOMANDĂRI, CONCLUZII

SEMNĂTURIClient / Beneficiar Firmă Proiectare Instalator



93

4.4 Întreţinerea periodică

Fiecare system trebuie acoperit de un contract de întreţinere tip P2 pentru instalaţia de apă caldă cu energie solară care este exclusiv solară, şi legat de o clauză din contractul pentrurezultate Garantate prin Folosirea Energiei Solare. El trebuie să intre în vigoare la data dării în exploatare.

4.4.1 Periodicitatea şi conţinutul intervenţiilor de întreţinere

Persoana care răspunde de întreţinere poate interveni oricând consideră necesar. Totuşitrebuie realizată o inspecţie generală a instalaţiei trimestrial care să fie înregistrată înregistrul de întreţinere care trebuie păstrat în cutia de comenzi electrice din incinta tehnică.

Se vor face următoarele verificări în timpul fiecăreia din aceste inspecţii:

a) în incintele tehnice: Verificarea presiunii din circuitul primar pe manometrul instalat în apropierea rezervoruluide echilibrare, (presiunea normală >2 bars când este rece), Funcţionarea supapei cu robinet de siguranţă din circuitul primar (mişcare rapidă pentru

deblocarea supapei, pentru a evita opierdere de presiune din circuit), Inversarea pompelor duble din circuitul primar (P1/P2) şi din circuitul secundar (P3/P4)cu golirea finală a pompei. Măsurarea diferenţei de presiune din circuitul primar, Măsurarea debitului din circuitul primar folosind debitmetrul şi un ceas, Citiri temperatură schimbător de căldură (intrarea şi ieşirea pentrucircuitele primar şisecundar), şi temperature rezervor de stocare, Controlul purjelor automate de aer, Funcţionarea tuturor vanelor f ără excepţii cu revenirea la starea iniţială, Operarea vanelor de 7 bar de la intrarea pentru fiecare stocare, Verificarea stării de funcţionare a contoarelor de apă (rotaţia la curgere), Absenţa generală a pierderilor, buna stare de funcţionare a tuturor componentelor şi mai

ales, absenţa sunetelor anormale (zgomot de pompă).b) Referitor la captatoare: Controlul general al captatoarelor şi mai ales starea de curăţenie a lustrului şi a filtrelor. Controlul purjelor automate de aer, Controlul temperaturii de ieşire pentru fiecare reţea de captatoare în timpul unei perioade însorite, folosind un termometru de contact sau prin simpla atingere, Verificarea poziţiei corecte a supapelor de comandă şi mişcarea acestora cu un sfert ¼ detură.

NOTA: Purjele de aer automate sunt prevăzute cu o vană care face posibilă demontarea lorşi curăţirea f ără golirea sistemului (în cazul unei pierderi permanente).

4.4.2 Justificarea inspecţiilor şi a intervenţiilor de întreţinere

Următoarele puncte trebuie notate în registru, după fiecare vizită trimestrială: Numele membrului din personalul de întreţinere, Data, ora, timpul, vremea (însorit, noros, întunecat), Presiune circuit primar, Starea pompelor din circuitele primar şi secundar, Locul pompelor în funcţiune (primar şi secundar),



94

Rezultate măsurătoare pentru diferenţa de presiune din circuitul primar, Debitul din circuitul primar, Temperaturile de intrare şi ieşire pentru schimbătoare de căldură din circuitul primar şisecundar. Temperatura pentru fiecare rezervor de stocare, Indexul celor 2 contoare de apă,

Şi orice anomalie observată şi toate intervenţiile executate (curăţare captatoare, scoatere şicurăţare robinet de golire.....)Clientul sau reprezentantul acestuia trebuie informat imediat în cazul apariţiei unei anomalii.

4.4.3 Limite la serviciile de întreţinere

Serviciul de întreţinere trebuie să acopere:- Înlocuirea (furnizare şi instalare) tuturor consumabilelor (îmbinări etanşe, siguranţe, luminide avertizare),- Posibile reparaţii ale pierderilor din circuitul hidraulic,- Posibila completare a lichidului din circuitul primar,- Presiune de umplere: 2,5 bars la rece,

- Presiune minimă: 1,5 bar la rece,- Posibila înlocuire a componentelor din stoc (lustruirea captatoarelor),- Alte verificări decât cele deja descries, cerute de instalator sau de client.Înlocuirea componentelor importante se poate face numai după ce toţi cei implicaţi auaprobat o estimare.

4.5 Tele-monitorizarea

Tele-monitorizarea unui system cu energie solară are două obiective principale: Permiterea întocmirii unei evaluări de execuţie pentru energie Facilitarea detectării şi diagnosticării unei eventuale funcţionări necorespunzătoare,

pentru ameliorarea randamentului sistemului şi securizarea mai bună a acestuia.În particular, tele-monitorizarea este indispensabilă pentru sistemele cu contracte pentruRezultate Garantate Garantate prin Folosirea Energiei Solare deoarece trebuie îndeplinitedouă funcţii:- Stabilirea performanţelor energiei pentru verificarea respectului garanţiei,- Detectarea penelor de funcţionare care ar putea duce la nerespectarea garanţiei.Costurile de tele-monitorizare includ: Investiţia iniţială (dispozitiv de tele-monitorizare şi senzori de măsurare), Costuri de exploatare (transmisie şi procesare date).

Aceste costuri sunt mai mult sau mai puţin independente de mărimea sistemului pe bază deenergie solară. De aceea ele sunt acceptabile pentru instalaţiile colective dar sunt prea mari

pentru încălzitoatele individuale de apă cu energie solară.

În prezent, tele-monitorizarea se justifică pentru sistemele cu o suprafaţă a captatoarelormai mare de 40 m2. Procesarea automată a datelor şi dezvoltarea echipamentelor necesaretrebuie să facă posibilă coborârea pragului de rentabilitate.

Descrierea tele-monitorizării

Procesul de tele-monitorizare se compune în general din trei componente:



95

Măsurarea parametrilor esenţiali de operare, Achiziţia, procesarea şi transmiterea datelor, Analiza rezultatelor.

O staţie locală conectată la senzorii de măsurare şi prevăzută cu un processor, o memorie şiun system de transmisie (modem sau altceva), gestionează măsurătorile, stocarea de scurtă

durată a datelor, o parte a calculelor şi transmisia.O staţie centrală şi un expert asigură stocarea de lungă durată a datelor, calcule adiţionale şianaliza rezultatelor.

Alegerea măsurătorilor şi procesarea acestora trebuie adaptate la obiectivele detelemonitorizare. În general aceasta implică starea bună de funcţionare a sistemului şideterminarea performanţelor energetice.

În acest caz, sistemul de telemonitorizare trebuie să respecte următoarele condiţii minime:

a) Parametri măsuraţi (perioadă maximă de timp: 1 minut) Consum de apă caldă menajeră, Temperatură intrare schimbător de căldură (circuit primar), Temperatură intrare rezervor de stocare (circuit secundar), Temperatură ieşire rezervor de stocare (circuit distribuţie), Temperatură ieşire rezervor de stocare auxiliar (circuit distribuţie), Stare pompă P1, Stare pompă P2.

b) Parametri calculaţi dar ne-stocaţi (Perioada de timp: 1 minut). Necesar energie, Energie solară produsă, Energie de rezervă, Durată funcţionare pompa P1, Durată funcţionare pompa P2.

Perioada de timp dintre măsurători şi calculele energetice trebuie să fie scurtă deoarecevariaţiile de temperatură ale apei şi cele de consum de apă caldă necesită un calcul integralcare nu are la bază mediile. Ţinând cont de inerţia termică, o perioadă de timp de 1 minuteste un compromis rezonabil.

c) Parametri stocaţi, date detaliate (perioada de timp recomandată Δt = 10 minute) Consum de apă caldă menajeră (adaos peste Δt), Durată funcţionare pompa P1 (adaos peste Δt), Durată funcţionare pompa P2 (adaos peste Δt), Temperatură intrare schimbător de căldură (circuit primar) (medie peste Δt), Temperatură intrare rezervor de stocare (circuit secundar) (medie peste Δt), Temperatură ieşire rezervor de stocare (circuit distribuţie) (medie peste Δt), Temperatură ieşire rezervor auxiliar (circuit distribuţie) (medie peste Δt).

d) Parametri stocaţi, date zilnice (perioada de timp Δt = 1 zi) Consum de apă caldă menajeră (adaos zilnic), Durată funcţionare pompa P1 (adaos zilnic), Durată funcţionare pompa P2 (adaos zilnic), Necesar energie (adaos zilnic), Producţie energie solară (adaos zilnic), Consum energie auxiliar (adaos zilnic).



96

e) Parametri stocaţi, date statistice şi adaosuri de lungă durată (lună, an) Consum zilnic de apă caldă menajeră (medie lunară), Necesar zilnic energie (medie lunară), Producţie zilnică de energie solară (medie lunară), Fracţie solară (medie lunară şi anuală),

Producţie energie solară (adaos anual), Productivitate anuală a sistemului pe m2

de suprafaţă captator.

Datele de lungă durată asigură rezultatele de performanţă energetică ale sistemului. Acestedate se calculează şi se stochează în staţia centrală apoi se diseminează regulat, în principalcătre utilizatori (frecvenţă lunară, anuală).Datele zilnice asigură un mijloc de detectare a unei eventuale funcţionări necorespunzătoare.Datele sunt transferate şi analizate la intervale regulate (o dată pe săptămână, de exemplu).

Datele detaliate asigură o viziune a comportamentului sistemului: profile de consum şiproducţie, starea de funcţionare şi reglarea… şi ajută la diagnosticare în caz de funcţionarenecorespunzătoare. Aceste date se transmit regulat în faza de punere în funcţiune asistemului, apoi ocazional, şi atunci când analiza detectează o disfuncţionalitate.



97

5. Pentru informaţii suplimentare

http://www.ademe.fr http://www.cstb.fr http://www.tecsol.fr http://www.costic.asso.fr http://www.sigma-consultants.fr http://www.outilssolaires.com http://europa.eu.int/en/comm/dg17/programs.htm http://www.agores.org/ http://www.greentie.org/iea_coll.htm http://www.unesco.org/science/wsp/ http://www.worldbank.org/html/extdr/thematic.htm http://www.satel-light.com) http://eosweb.larc.nasa.gov/sse/ http://wrdcmgo.nrel.gov/html/get_data-ap.html

Slovenia

http://www.ee.uni-lj.si/http://www.soncnikolektorji.si/

Bulgaria http://www.sec.bg http://www.meteo.bg/meteorology http://www.bas.bg http://www.erato.bg http://www.apexexperts.com http://www.kovex.biz http://www.ecothermal-bg.com http://www.nes-bg.com

Romania

http://www.ovm-iccpet.ro/

6. Exemple de sisteme colective cu energie solară

Bulgaria Căminul vârstnicilor „St. Vassilij Veliki” din Plovdiv-BG Clădire de locuinţe – Bl. 25 în cartierul „Levski” din Sofia-BG Clădire de locuinţe în cartierul Simeonovo – Sofia-BG NEK Holiday Home „Energi 1” – „St.St. Konstantin and Helena”, Varna-BG Hotel Arabella Beach, staţiunea Albena - BG Hotel Elit, Balchik - BG Hotel Iberostar, staţiunea Sunny Beach - BG Căminul vârstnicilor din oraşul Silistra - BG Hotel Albatros, staţiunea Primorsko - BG NEK Holiday home din Primorsko - BG

Franţa Instituţia medicală Héliomarin de Vallauris - FR Instituţia medicală Castelluccio - FR



Instituţia medicală Rhône-Azûr - FR Locuinţa socială Les Tilleuls, Carcassonne - FR Căminul universitar Foucques (Crous 1), La Réunion - FR Spital la Castres - FR

Slovenia

Centrul tehnologic Špan, Brezovica pri Ljubljani - SLO Dom Tisje, Šmartno pri Litiji - SLO Župnijska cerkev Sv. Petra in Sv. Pavla, Zagorje ob Savi - SLO Therme Snovik, Kamnik - SLO Dom paraplegikov, Pacug - SLO Dom starejših obcanov Preddvor, Preddvor – SLO

Romania

Hotel Belvedere, Brasov Hotel Siret , Mamaia District heating, Mangalia District heating, Giurgiu

Spania Instituţia medicală d'Alt Rendiment (locuinţă) - SP Complex balnear la Mataro - SP Spitalul Sant Miquel, Barcelona - SP Hotel Hipocampo Playa, Balears Islands - SP

Tunisia Hotel Kheops, TU

Documents

EAST-GSR WP4 Professional Handbook Romania