Menu

Instalacje solarne basenowe

WSTĘP

 

Ogrzewanie solarne wody w basenie na świeżym powietrzu ma pewne decydujące zalety w porównaniu z innymi metodami termicznego wykorzystania energii słonecznej:
Poziom temperatury. Wymagany poziom temperatury jest stosunkowo niski i wynosi 18–25 ° C (64,4–77 ° F). Pozwala to na zastosowanie tańszych absorberów np. polipropylenowych.
Promieniowanie słoneczne i czas użytkowania. Sezon kąpielowy zbiega się z czasem największego nasłonecznienia. Zwykle na szerokościach geograficznych w Europie Środkowej baseny otwarte są eksploatowane od początku lub połowy maja do połowy września. W tym okresie występuje około 65–75% rocznego promieniowania słonecznego. Na niższych szerokościach, w basenie Morza Śródziemnego, sezon kąpielowy może być dłuższy. Ze względu na wyższe temperatury powietrza potrzeba ogrzewania basenu może się zmniejszyć, ale z mniejszym można osiągnąć wysoką sprawność kolektora i ich mniejszą ilość.
Prosty projekt systemu. Woda w basenie może przepływać pośrednio lub bezpośrednio przez absorber. W obu przypadkach wyeliminowane są zbiorniki magazynowe, bowiem sam basen pełni rolę bufora energii

 

Schematy instalacji

W systemie bezpośrednim czynnik obiegowy (woda) przepływa pomiędzy kolektorem a zbiornikiem basenowym. Regulacja temperatury może sie odbywać za pośrednictwem zaworu mieszającego trójdrożnego lub za pomocą pompy mieszającej.

ozekol392.jpgozekol393.jpg

W systemie pośrednim wykonane są dwa oddzielne obiegi:

- obieg kolektora w którym krąży glikol

- obieg wody basenowej

Oba obiegi rozdzielone są wymiennikiem ciepła płytowym lub rurowym basenowym (rys. u dołu)

ozekol148.jpg

 Glikol w takich układach przepływa zwykle w rurkach, a woda basenowa w przestrzeni międzyrurkowej

Sprawność układu

Jest bardzo wysoka i z reguły wyższa, niż przy kolektorach przeszklonych. Dzieje się tak, ponieważ różnica temperatur pomiędzy absorberem a otaczającym powietrzem nie przekracza 20K, podczas gdy w kolektorach przeszklonych wynosi zwykle 40 i więcej K. Tutaj decydujący wpływ na sprawność ma wiatr. Poniżej na wykresie przestawiam zależność sprawności kolektora basenowego bezszybowego od prędkości wiatru. Na osi poziomej znajduje sie stosunek różnicy temperatur pomiędzy absorberem i otaczającym powietrzem, a globalnym nasłonecznieniem.

ozekol391.jpg

 

Elementy systemu

 

Absorbery (kolektory)

W Polsce w instalacjach basenoozekol389.jpgwych stosowane są zwykle te same typy kolektorów słonecznych co w systemach podgrzewania wody użytkowej, czy wspomagania ogrzewania, czyli kolektory rurowe i kolektory płaskie, szybowe. Na świecie, szczególnie w krajach o cieplejszym klimacie, standardem jest stosowanie absorberów bezszybowych, bezpośredniego działania. Jest to najczęściej kopolimer polipropylenowy w kolorze czarnym, rzadziej EPDM. Ten drugi materiał jest bardzo elastyczny. Ta prosta konstrukcja jest możliwa, ponieważ systemy działają przy niewielkich różnicach temperatur między absorberem, a otoczeniem oraz przy stosunkowo jednolitych temperaturach powrotu (10–18 ° C; 50–64,4 ° F).

 

Fot. Powyżej kolektor z EPDM, poniżej kolektor z polipropylenu. 

 

ozekol390.jpg

Jak widać, oba typy kolektorów różnią się tylko sztywnością, zasady łączenia są zwykle identyczne.

Brak sztywności i podatność na odkształcenia z powodu nasłonecznienia powoduje, że montaż obu rozwiązań odbywa się najczęściej na dachach płaskich lub stromych. Przy montażu wolnostojącym konieczne są specjalne konstrukcje wsporcze usztywniające konstrukcję.

Do podgrzewania wody basenowej mogą być też wykorzystywane klasyczne kolektory z wymiennikami ciepła miedzianymi. W tym przypadku z uwagi na możliwość korozji, zaleca się jednak stosowanie ozekol375.jpgukładów pośrednich z wymiennikiem ciepła płytowym lub rurowym. Bezpośredni przepływ wody przez rurki miedziane wymaga korekty pH wody >7,7. Na rynku możemy znaleźć kolektory basenowe aluminiowe z miedzianymi rurkami do lutowania o nazwie Sun Ray (fot. po prawej). Zaletą tego ostatniego rozwiązania jest wysoka sztywność konstrukcji preferująca montaż wolnostojący w bezpośredniej bliskości basenu. Panele Sun Ray wytrzymują temperatury do 120°C i są w przeciwieństwie do ich tworzywowych odpowiedników, odporne na ogień.

Generalnie wszystkie rozwiązania powinny zakładać zawsze montaż paneli powyżej lustra wody w basenie, aby ułatwić ich późniejsze opróżnianie z wody w sezonie zimowym.

Konstrukcje absorberów pokazuje poniższy rysunek. Generalnie wszystkie absorbery bezszybowe można dalej dzielić na rurowe i płaskie. Te pierwsze mogą być wykonywane jako sztywne i elastyczne. z rurami umieszczonymi w uchwytach liniowych lub z rurami zespolonymi.

ozekol395.jpg

ozekol394.jpg  

Rys. Przegląd systemów bezszybowych rurowych.

 

Rury elastyczne mocowane w uchwytach liniowych produkowane są np. przez firmę SOLAR-RIPP (fot. u góry). Rury wykonane z czarnego polipropylenu mają średnicę 25mm i są elastyczne (karbowane). Montaż następuje za pomocą klipsów. Wydajność cieplna 1 m2 przy różnicy temperatur ΔT = 5,6K i sprawności  91% wynosi około 685W. Spadek ciśnienia wynosi 4,8Pa na 1m.

Wymienniki SOLAR-RIPP mogą być mocowane niemal na każdej dostępnej powierzchni, poziomo, pionowo, a nawet, dzięki elastyczności i karbowanej budowie,  po łuku (fot.) łączna powierzchnia jednego pola może sięgać od 5-2000m2. 

 

 

ozekol396.jpg

Fot. Kolektory SOLAR-RIPP na basenie olimpijskim o pojemności 2000m3 w hotelu Las Playitas na Wyspach Kanaryjskich.

ozekol397.jpg

Rys. Absorbery płaskie

 

Absorbery płaskie w odróżnieniu do rurowych są łatwiejsze w utrzymaniu czystości. Płaska powierzchnia sprzyja spływowi wody, nie gromadzi na sobie brudu, liści, czy nasion.

ozekol398.jpg

Fot. Kolektor płaski z wysokiej gęstości polietylenu (HDPE) o powierzchni czynnej 2,22m2. (BENCKE)

Powyżej jeden z przykładów takich kolektorów firmy Bencke, o powierzchni czynnej 2,22m2. Kolektor ma postać tłoczonej płyty o wysokości 15mm i wymiarach 2000x1100mm. Może być łączony w baterie horyzontalnie do 8 sztuk i vertikalnie do 4szt.

ozekol399.jpg

Łączenie odbywa sie za pomocą tulei i opasek ze stali nierdzewnej.

ozekol400.jpg  ozekol401.jpg

Pompy

ozekol404.jpgMateriały użyte do produkcji pomp muszą również spełniać wymagania dotyczące ochrony przed korozją.  Wirnik jest zwykle wykonany z odlewanego brązu, a wał ze stali chromowo-niklowej. Obudowa z żeliwa szarego, ale można również zastosować tworzywa sztuczne. Niektórzy producenci oferują pompy basenowe wykonane w całości z tworzywa sztucznego, takiego jak PP wzmocniony włóknem szklanym lub POM (polioksymetylen). Na rynku dostępne są również pompy, w których wał   ze względu na konstrukcję nie styka się z wodą basenową. Jeśli wydajność istniejącej pompy filtrującej nie jest wystarczająca do przepompowania wody basenowej przez system absorberów, należy zastosować jedną lub więcej pomp dodatkowych. Ze względu na duży przepływ objętościowy w porównaniu do domowych instalacji solarnych do wody użytkowej i wynikającą z tego średnicę rur pompy są odpowiednio zwymiarowane i mają moce rzędu kilku kW lub nawet więcej w przypadku bardzo dużych systemów. Zasilanie może być jedno- lub trójfazowe.

ozekol402.jpgozekol403.jpg

Fot. Pompy basenowe, u samej góry z brązu, powyżej z PP wzmocnionego włóknem szklanym.

Wymienniki ciepła

Standardowe systemy solarne do ogrzewania basenu na świeżym powietrzu  o przepływie bezpośrednim, nie wymagają wymienników ciepła. W systemach dwuobiegowych, z osobnym obiegiem kolektora wypełnionym glikolem, konieczny jest wymiennik ciepła.  Wymiennik taki musi  spełniać takie same wymagania materiałowe jak materiały użyte po stronie wody basenowej. ozekol405.jpgNajczęściej stosowana jest tutaj stal nierdzewna (V4A lub St.1.4571), ale także tytan, czy tworzywa sztuczne (głównie obudowa) 

Fot. Wymiennik basenowy z tytanu (Pahlen)

Wymienniki wykonywane są zwykle jako rurowe z rurami ze stali nierdzewnej karbowanymi, dla większej powierzchni wymiany ciepła. Układ wymiennika może być poziomy lub pionowy. Woda basenowa  płynie zwykle w przestrzeni międzyrurkowej, a glikol wewnątrz rurek wymiennika

ozekol406.jpg

ozekol407.jpg

Rys. Schemat instalacji basenowej. 1- skimer, 2-oświetlenie, 3- Jet, 4- dopływ, odpływ wody, 6- pompa basenowa, 7- filtr, 8 wymiennik ciepła, 9-zawór zwrotny, 10- instalacja sozekol151.jpgolarna, 11- spust wody (Rys. Pahlen)

 Wymiary wymienników basenowych są relatywnie małe, najmniejsze modele zaczynają się od 30cm długości, dzięki czemu mieszczą się w zwykłych szafkach rozdzielaczowych (fot.).

 

 

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});