Trochę matematyki

Ponieważ każdy zastanawia się, czy solary sie opłacają trzeba w końcu siąść i policzyć. Matematyka na poziomie szkoły podstawowej, więc wszyscy powinniśmy sobie z nią poradzić.

Najpierw policzmy zapotrzebowanie:

• Średnio zakłada się, że 1 osoba potrzebuje 36 L (dom jednorodzinny) do 48 L (mieszkanie w bloku) wody ciepłej dziennie. Zatem do naszych obliczeń weźmy "krakowskim" targiem 40 litrów dziennie.
• Załóżmy, że średnio zimna woda w naszych kranach ma 10 stopni
• Załóżmy, że chcemy ją podgrzać do 50 stopni do mycia i to ma lecieć z kranu
• Pomijam straty na rurkach, obiegach - cyrkulacjach bo to każdy może mieć lub nie

Zatem 1 osoba x 40L dziennie x 350 dni (czasami jedziemy na wakacje ) to będzie nasze zapotrzebowanie na jedną osobę. Czyli 14 m3 wody (1 m3 = 1000L).

Ile kosztuje podgrzanie 1 L wody ?

• temperatura wody z wodociągu 10°C (czyli 283,15°K)
• temperatura c.w.u. w kranie 50°C (323,15°K), 
• cp = 0,00116 kWh/kg x K.  
• Średnia objętość właściwa wody w zakresie temperatury obliczeniowej wynosi 1,0062 l/kg, więc dla naszych obliczeń można przyjąć, że masa 1 litra wody wynosi 1 kg. 

Zatem obliczenia:
Qsub = 1000 [kg] x 0,00116
[kWh/kg x K] x (283,15 – 323,15) [K] = 46,4 kWh, czyli około 0,167 GJ

Zatem zaokrąglając na podgrzanie 1 m3 wody potrzeba 0,167 GJ ciepła i z naszych założeń wynika:

• Rodzina 4 osobowa
• Rocznie potrzeba podgrzać 56 m3 wody
• Rocznie potrzeba 9,35 GJ energii
• Dziennie (350 dni = rok) trzeba podgrzać 0,16 m3, czyli 160 L wody
• Dziennie trzeba uzyskać co najmniej 0,02672 GJ energii

Dlaczego mam zbiornik 300L (c.w.u) + 1000L (akumulator) ?

Bo słońce nie świeci non-stop :) Są dni kiedy świeci i solary produkują ile wlezie. Jednak potem przychodzą dni pochmurne (mniejsza ilość światła dla solarów) lub nawet deszczowe o całkowitym zachmurzeniu (niska sprawność solarów).

Jeżeli ustawicie się na minimalne rozwiązanie - w naszym przykładzie postawicie zbiornik 200L i ilość solarów do jego dziennego ogrzania, to jak łatwo sobie przewidzieć, następnego dnia zaczynacie od zera (ciepła woda została zużyta). Jeśli kolejny dzień będzie słoneczny, to co najwyżej rano nie macie ciepłej wody, na wieczór zbiornik się już nagrzeje. Ale co jeśli pada ? Włączacie piec i ogrzewacie po staremu.

Dlatego według mnie bardzo rozsądnym rozwiązaniem jest zbiornik akumulacyjny (gromadzący nadmiar ciepła) na wypadek pochmurnych dni i na ciepłe poranne mycie.

Mój układ solarny działa nastepująco:

1. Ładuje zbiornik 300L do temp. 45 stopni
2. Przełącza się na akumulator i ładuje 1000L (nie do końca 1000 L, ale o tym w innym wpisie) do 45 stopni
3. Przełącza się ponownie na 300L zbiornik i ładuje go do górnej granicy - my ustaliliśmy w domu, że nie chcemy z kranu wody cieplejszej niż 55 stopni. Zatem ładuję do 60 stopni, bo mam cyrkulację, straty ciepła na rurkach, pompkach etc.
4. Jeśli załadował 300L na 60 stopni, ładuje do upadłego zbiornik 1000L.

Zużycie przykładowe:

1. 300L pełne na 60 stopni
2. 1000L załadowane na 50 stopni
3. 5 osób x 40L = 200 L wody schodzi na mycie codziennie
4. 100 L zabiera zmywarka, pralka i straty. Acha - tak, jak już mam ciepłą wodę "darmo" ze słońca to zysk jest wtedy gdy ją maksymalnie wykorzystuję. Zatem zamiast grzać wodę prądem w pralce i zmywarce - biorę ciepłą wodę i dogrzewam jeśli trzeba.
5. Tak więc na koniec dnia 300L jest puste w ciepło
6. Na drugi dzień, wali deszcz, chmury i słońca ani widu ani słychu
7. Rano wstaję i idę się myć. W kranie ciepła woda z solarów, bo w trakcie zużywania 300L z małego zbiornika, sterownik "przewala" ciepło ze zbiornika 1000L.
8. W efekcie potrafiłem na takiej kombinacji ciągnąć spokojnie 2-3 dni, zanim musiałem patrzeć na piec gazowy z filuternym spojrzeniem.

I teraz odpowiedź na stawiane non-stop pytanie : ile solarów ? Ile wlezie, bo do nagrzania wody w zbiorniku 1000L + 300L trzeba sporo rurek - u mnie 100 sztuk. Koszty rurek (zestawów) są niższe relatywnie im więcej ich załadujemy do instalacji. Już tłumaczę, jeśli mam na dachu stelaż z 30 rurami i 4 stelaże z 100 rurami, koszt instalacji, koszt dodatkowych rurek, płynu więcej etc. podnosi mi koszty instalacji (bez kolektorów) o 5%. Czyli jak wydam przy 30 rurach 1000 zł na dodatki, to przy 100 rurach wydam 1050 zł. Gdzie tu sens oszczędzać, jeśli zysk na energii mam 300% ? Zysk jest wtedy gdy mamy ciepło za darmo ze słońca w ilościach abym nie musiał się liczyć z kąpielami.

Ja użyłem rurek, które mają prosty przelicznik wydajności 100 rur = minimum 1000L zbiornik.

Teraz z trochę innej strony podejdźmy do wyliczeń, które może Was zachęcą do instalacji solarnych:

1. Cena gazu dla odbiorców indywidualnych jest regulowana, czytaj narzucona i sztucznie hamowana
2. Planuje się uwolnienie cen energii, co wstępnie wszyscy szacują na wzrost cen energii o 30-50%
3. Roczna inflacja podnosząca koszt energii około 5%
4. Dzisiaj koszt wytworzenia 1 GJ energii w piecyku gazowym przy sprawności 92% wynosi około 55 zł netto, czyli 68 zł brutto. Dla zaokrąglenia policzmy 70 zł
5. Dla naszego przykładu z góry, koszt dla 4 osobowej rodziny dzisiaj to około 655 zł rocznie na wodę c.w.u.

Przy instalacji stawianej w gminach, możecie zapomnieć o akumulatorach, wydajnościach na poziomie 40L wody dla mieszkańca. Przy instalacjach wymiarowanych na więcej, zyskujecie:

1. Obsługę pralki i zmywarki (można liczyć średnio 15L na każde urządzenie dziennie) - to tak jakby przybył Wam nowy członek rodziny do zużywania wody
2. Dogrzewanie wody lub kaloryferów zimą - moja instalacja już mi to udowodniła, że jest to w okresie wyżowym zimą (a więc najbardziej mroźnym, jak najbardziej możliwe)
3. Uodpornienie na wzrost kosztów energii - inwestycja poniesiona obecnie już się amortyzuje i może co najwyżej amortyzować się szybciej, jeśli cena gazu pójdzie w górę
4. Obecnie macie 45% dopłat do instalacji i pominięto głupie ograniczenia początkowe (np. instalacja nie mogła produkować ciepła dla kaloryferów)

_________________________________

Dowód na pracę zimą przy wyżu "rosyjskim"

29 stycznia 2012

2 luty 2012

 

 

Jak widać w 4 dni otrzymałem z moich oszronionych solarów 0,191 GJ energii. Łatwo sprawdzić, że starczyło mi to na ogrzanie 1147 L wody z 10 do 50 stopni, czyli 287 L dziennie. I co warto wspomnieć nie mam ustawienia optymalnego - kukułki domów zabierają mi efektywnie około 1h ze słońca dziennie oraz ustawienie solarów mam pośrednie, nie regulowane tzn. 50 stopni.

Aby solary działały najbardziej efektywnie powinny być zimą na 70 stopni, latem na maks 43 stopnie w pionie. Ponieważ nie miałem pomysłu na wachlowanie nimi, wybrałem kompromis 50 stopni - latem trochę mniej ciepła, ale wtedy też go najmniej potrzebujemy. Poza tym mam oczywiście ochotę trochę popróbować najpierw z lustrami od dołu, zanim będę kombinował z ustawieniem pionowym.

Pozdrawiam.