conducerea automata a instalatiilor de incalzire solare cu doua campuri de captatoare solare

Rezumat

Se prezinta trei scheme de principiu cu aparatura de automatizare pentru prepararea apei calde menajere, utilizand instalatii de incalzire solare cu doua campuri de captatoare solare.

Primele doua scheme prezinta solutii de automatizare atunci cand se folosesc doua campuri de captatoare solare, un boiler, o pompa de circulatie si un robinet de reglare, respectiv doua campuri de captatoare solare, un boiler si doua pompe de circulatie.

Ultima schema reprezinta solutia de automatizare atunci cand se folosesc doua instalatii de incalzire solare conduse de un singur regulator solar. Instalatiile solare functioneaza independent din punct de vedere hidraulic si termic.

1. Introducere

Articolul prezinta diferite scheme de principiu cu aparatura de automatizare pentru prepararea apei calde menajere (a.c.m.), utilizand instalatii de incalzire solare [1,2] cu doua campuri de captatoare solare.

Prepararea a.c.m se asigura numai cu energia captata de la soare, deci cantitatea si parametrii a.c.m. depind de conditiile meteorologice [1].

Boilerul este de tipul bivalent, dar poate fi si un boiler clasic cu o singura serpentina. Dimensionarea boilerului se va face conform specificului functionarii instalatiilor solare: se acumuleaza cat mai multa energie termica in boiler atunci cand soarele este disponibil si se consuma apa calda oricand confortul o cere.

Principalul echipament de automatizare utilizat este regulatorul solar [3,4,5,6,7,8] care este un echipament complex de conducere automata; acesta regleaza temperatura apei din boiler (boilere) actionand asupra pompei de circulatie, contorizeaza energia termica acumulata in boiler, comanda pompa de recirculare a.c.m., maximizeaza cantitatea de energie acumulata in boiler functie de valorile temperaturilor din captatorul solar si din boiler, etc. 

Se vor prezenta doua scheme de principiu cu aparatura de automatizare pentru instalatii de incalzire solare care dispun de doua campuri de captatoare solare cu un boiler si o schema tehnologica cu aparatura de automatizare pentru doua instalatii de incalzire solare distincte conduse de un singur regulator solar.

2. Schema de principiu cu aparatura de automatizare pentru prepararea

a.c.m. cu ajutorul a doua campuri de captatoare solare si un robinet de

reglare cu trei cai

Apa calda menajera se prepara intr-un singur boiler solar folosind doua campuri de captatoare solare. In figura 1 s-au folosit urmatoarele notatii:

PC – pompa de circulatie pentru agentul termic din circuitul solar;

TD – traductor de debit;

T₁ – senzor de temperatura pentru captatorul solar 1;

T₂ - senzor de temperatura pentru apa din partea inferioara a boilerului;

T₃ - senzor de temperatura pentru captatorul solar 2;

T₄ – senzor de temperatura pentru turul circuitului solar;

T₅ – senzor de temperatura pentru returul circuitului solar.

Figura 1.

Mentinerea temperaturii apei in boiler la valoarea prescrisa se asigura cu ajutorul robinetului de reglare cu trei cai; astfel, va fi utilizat mai mult campul de captatoare solare care este mai bine expus radiatiei solare la momentul de timp curent.  Se utilizeaza o singura pompa de circulatie pentru agentul termic solar.

Regulatorul solar comanda pompa de circulatie si robinetul de reglare;  regulatorul contorizeaza energia termica acumulata in boiler folosind traductorul de debit TD si traductoarele (senzorii) de temperatura T₄ si T₅.

Procesul de incarcare a boilerului incepe in momentul in care unul dintre circuitele solare indeplineste conditiile de pornire. Pompa de circulatie porneste iar robinetul de reglare cu trei cai blocheaza circuitul solar care nu indeplineste conditiile de pornire:

- circuitul solar 1 este comutat in functie de diferenta de temperatura dintre senzorul de temperatura pentru panoul solar T₁ si senzorul de temperatura pentru boiler T₂;

- circuitul solar 2 este comutat in functie de diferenta de temperatura dintre senzorul de temperatura pentru panoul solar T₃ si senzorul de temperatura pentru boiler T₂;

Comutarea intre circuitele solare 1 si 2 este controlata automat prin intermediul diferentei de temperatura de comutare, care de obicei are valoarea de 8K:

- se comuta de la circuitul solar 1 la circuitul 2 in cazul in care T₃ ≥ T₁ + 8K;

- se comuta de la circuitul solar 2 la circuitul 1 in cazul in care T1 ≥ T3 + 8K.

In momentul atingerii limitei superioare de temperatura impuse in boiler, pompa pentru circuitul solar si robinetul de reglare cu trei cai sunt oprite, indiferent de conditiile de pornire ale sistemului de reglare a diferentei de temperatura si de temperatura de comutare.

3. Schema de principiu cu aparatura de automatizare pentru prepararea

a.c.m. cu ajutorul a doua campuri de captatoare solare si doua pompe

de circulatie

Apa calda menajera se prepara intr-un singur boiler solar folosind doua campuri de captatoare solare, conform figurii 2. In circuitul solar se utilizeaza pompe de circulatie PC₁, PC₂ distincte pentru fiecare captator solar. Regulatorul solar va comanda pornirile sau opririle pompelor PC₁ sau PC₂ pentru mentinerea temperaturii apei din boiler la valoarea impusa. Va fi utilizat campul de captatoare solare care este mai bine expus radiatiei solare la momentul de timp curent.

Regulatorul solar contorizeaza energia termica trimisa de la captatoare la boiler cu ajutorul traductorului de debit TD si al traductoarelor de temperatura T₄ si T₅.

Figura 2.

Semnificatiile notatiilor din figura 2 sunt urmatoarele:

PC₁ – pompa de circulatie pentru circuitul solar 1;

PC₂ - pompa de circulatie pentru circuitul solar 2;

T₁ – senzor de temperatura pentru captatorul solar 1;

T₂ – senzor de temperatura pentru boilerul solar;

T₃ – senzor de temperatura pentru captatorul solar 2;

T₄ – senzor de temperatura pentru turul circuitului solar;

T₅ – senzor de temperatura pentru returul circuitului solar;

TD - traductor de debit.

Stocarea energiei termice in boiler incepe in momentul in care unul din  circuitele solare indeplineste conditiile de pornire:

- pompa PC₁ pentru circuitul solar 1 este pornita daca diferenta  temperaturilor masurate de senzorul T₁ al captatorului solar 1 si de senzorul T₂ al boilerului este mai mare de 8K;

- pompa PC₂ pentru circuitul solar 2 este pornita daca diferenta  temperaturilor masurate de senzorul T₃ al captatorului solar 2 si de senzorul T₂ al boilerului este mai mare de 8K.

Pompele PC₁, PC₂ din circuitele solare se opresc, indiferent de conditiile de pornire ale sistemului, daca este atinsa limita superioara de temperatura in boiler.

4. Schema de principiu cu aparatura de automatizare pentru prepararea

a.c.m. folosind doua instalatii de incalzire conduse de un regulator solar

Regulatorul solar [5,6,7,8] se poate configura astfel incat sa conduca doua instalatii de incalzire solare care functioneaza independent din punct de vedere hidraulic si termic (figura 3). Cele doua campuri de captatoare solare sunt orientate spre sud, dar sub unghiuri diferite spre sud-est si spre sud-vest, astfel incat sa poata fi preparata o cantitate cat mai mare de a.c.m. pe durata unei zile.

Figura 3.

Semnificatiile notatiilor din figura 3 sunt urmatoarele:

PC₁ – pompa de circulatie pentru circuitul solar 1;

PC₂ - pompa de circulatie pentru circuitul solar 2;

T₁ – senzor de temperatura pentru captatorul solar 1;

T₂ – senzor de temperatura pentru boilerul solar 1;

T₃ – senzor de temperatura pentru captatorul solar 2;

T₄ – senzor de temperatura pentru boilerul solar 2.

Bibliografie

1. Popescu, D., 2007, Energia solara – energie nepoluanta pentru instalatiile termice din cladiri, Lucrarile sesiunii de comunicari stiintifice cu participare internationala a Facultatii de Pompieri, SIGPROT 2007, editia a X-a.

2. Popescu, D., Ionescu, D., Petcu, A., Dumitrache, L., Iliescu, M., 2007, Detalii constructive si functionale ale instalatiilor solare, Conferinta tehnico-stiintifica cu participare internationala „Instalatii pentru Constructii si economia de energie”, editia a-XVII-a, Iasi, 5-6 iulie, 107-114, ISBN (13)978-973-667-254-5.

3. Popescu D., Ionescu, D., Ghiaus, A.-G., Iliescu, M., 2007, Aspecte specifice automatizarii instalatiilor de incalzire solare, Instalatorul, nr. 7, cod CNCSIS 326, categoria C, ARTECNO Bucuresti, ISSN 1223-7418.

4. Popescu, D., Ionescu, D., Ghiaus, G., Petcu, A., Dumitrache, L., Iliescu, M., 2007, Conducerea automata a instalatiilor de incalzire solare pentru prepararea apei calde menajere, a 42-a Conferinta Nationala de Instalatii Electrice si Automatizari, Sinaia, 17-20 octombrie.

5. www.junkers.ro – Documentatie tehnica Junkers, Germania, 2007.

6. www.viessmann.com – Documentatie tehnica Viessmann, Germania, 2007.

7. www.sonnenkraft.com – Documentatie tehnica Sonnenkraft, Germania, 2007.

8. www.REHAU.com - Documentatie tehnica REHAU, 2007.