Tepelná bilancia predstavuje obraz prevádzky solárneho zariadenia a dejov odohrávajúcich sa pri procese ohrevu média v solárnom kvapalinovom ohrevnom systéme. Predmetom príspevku je predovšetkým poukázať na možnosti zostavenia tepelnej bilancie a rozdiely v ich interpretačnej hodnote, s čím súvisia možné dopady na proces dimenzovania solárneho zariadenia s plochými kvapalinovými solárnymi kolektormi.
Na základe známej maximálnej možnej plochy kolektorov SA, známeho uhlu sklonu kolektorov α, azimutu kolektorov as, teploty vzduchu tV, a uvažovanej spotreby tepla na prípravu teplej vody (TV) Qspot. sa zostaví tepelná bilancia pre obdobie január až december. U zariadení pracujúcich v sezónnej prevádzke sa zostavuje tepelná bilancia len na túto dobu.
Podľa toho pre aké podmienky, alebo prevádzkové parametre sa tepelná bilancia zostaví, môžeme definovať nasledovné typy:
(1) Tepelná bilancia zostavená pre teoreticky možnú energiu dopadajúcu na kolektory za slnečný deň QS deň teor, a konštantnú hodnotu teploty absorbéra tA = 40 °C
Takáto tepelná bilancia môže slúžiť na zistenie charakteru prevádzky solárneho zariadenia v čase s pretrvávajúcim slnečným žiarením, kedy čas insolácie kolektorov je kvázi rovný teoretickej dobe slnečného svitu τteor. Žltou farbou zvýraznené riadky v tabuľke označujú mesiace v ktorých je energia vyrobená solárnym zariadením väčšia ako energia potrebná na prípravu TV.
(2) Tepelná bilancia zostavená pre energiu dopadajúcu na kolektory za deň s priemernou oblačnosťou QSdeň. a konštantnú hodnotu teploty absorbéra tA = 40 °C
Táto tepelná bilancia reprezentuje prevádzku v kvázi skutočných podmienkach, avšak taktiež nezohľadňuje to, že v reálnej prevádzke je prietok teplonosného média konštantný, čoho následkom sú zmeny teploty absorbéra a tým aj teploty teplonosného média.
Predmetom uvedenej tepelnej bilancie je rovnaký solárny systém ako v predošlom prípade.
(3) Tepelná bilancia zostavená pre teoreticky možnú energiu dopadajúcu na kolektory za slnečný deň QSdeň teor, a kvázi reálnu hodnotu teploty absorbéra (tA)
V skutočnej prevádzke je teplota absorbéra tA funkciou prietoku teplonosného média. Prietok teplonosného média sa volí podľa hydraulických a tepelno-technických pomerov tak, aby vyhovoval požiadavkám na výrobcom odporúčaný prietok média kolektorom. Možnosť regulácie prietoku závisí od možnosti regulácie výkonu čerpadla v dvoch resp. troch stupňoch. Najčastejšie však čerpadlo pracuje v jednom výkonovom stupni.
(4) Tepelná bilancia zostavená pre energiu dopadajúcu na kolektory za deň s priemernou oblačnosťou QSdeň. a kvázi reálnu hodnotu teploty absorbéra (tA)
Príklad uvedenej tepelnej bilancie sa vzťahuje na rovnaký solárny systém. Teplota absorbéra tA je funkciou prietoku teplonosného média kolektormi. Uvedená tepelná bilancia je východzím typom pri navrhovaní solárneho zariadenia spôsobom, pri ktorom je možné predpokladať vysokú mieru afinity medzi v bilancii posudzovanou a skutočnou prevádzkou solárneho zariadenia.
Celý článek je uveřejněn v čísle 1/10 časopisu Energie 21.
Autor: Doc. Ing. Radim Rybár, PhD., Ing. Jana Horodníková, PhD
