Instalacja solarna dla Szpitala Rejonowego

 

I.  Opis systemu przygotowania ciepłej wody użytkowej

 

System solarny pracuje  na potrzeby wszystkich oddziałów szpitala, które zasilane są obecnie w ciepło na potrzeby c.o. i c.w.u. z centralnej kotłowni gazowo-olejowej.

Kotłownia zlokalizowana jest w budynku B, wolnostojącym, 3-kondygnacyjnym, podpiwniczonym. Paliwem podstawowym kotłowni ZOZ w Suchej Beskidzkiej jest gaz ziemny GZ-50, olej opałowy lekki stanowi paliwo awaryjn

 

Kotłownia wyposażona jest w dwa kotły parowe oraz jeden wodny firmy Viessmann, pracujące na potrzeby przygotowania c.o., c.w.u., wentylacji oraz na potrzeby technologiczne obiektu. Kotły wyposażone są w palniki gazowo-olejowe firmy OILON. Ciepła woda użytkowa magazynowana jest w zestawie 4 szt. zasobników c.w.u. o pojemności 3 m³ każdy.

 

 

 

 

 

 

Instalacja solarna  złożona jest  m.in. z:

1. 123 kolektorów słonecznych (firmy Geres –Asco G5 ) o łącznej powierzchni absorbcji 300,12m² i mocy 250,79 KW , Kolektory posiadają uznany znak jakości  SOLARKEYMARK   >> zobacz
2. trzech  zbiorników buforowych o łącznej powierzchni 12 000 l
3. zbiornikiem podgrzewu wstępnego 1500 l
4. układu sterowania (pompy mieszające, zawory dwu i trójdrogowe), 
5. pomp obiegowych – 4 szt 
6. separatorów powietrza
7. pompy układu dezynfekcji  przeciwko bakteriom Legionelli 
8. zaworów antyskażeniowych – 2 szt
9. wymienników ciepła ,
10. naczyń  przeponowych z  zaworami zabezpieczającymi  – 4 szt
11. naczynie schładzające  500 litrów
12. wymienionych   starych  rur przesyłowych c.w.u.  na preizolowane pomiędzy kotłownią, a szpitalem na  łącznej długości  około 491 m
13. manometrów – 17 szt
14. ciepłomierzy elektronicznych – 3 szt
15. czujnika nasłonecznienia  mierzącego wartość rzeczywistego  nasłonecznienia
16. rotametrów obrazujących przepływ płynu solarnego w sekcjach

 

 

 

II. Okres wykonania instalacji

 

Roboty rozpoczęto 18.08.2012r. zakończono dnia 17.12.2012 r

 

 

III.Darczyńcy, prowadzący  projekt, wartość inwestycji  

 

Przedsięwzięcie związane z wykonaniem instalacji solarnej przeznaczonej dla szpital  zostało zainicjowane i przeprowadzone przez Wydział Środowiska Starostwa Powiatowego  który pozyskał  środki finansowe na realizacje zadania z następujących  źródeł:

 

 

1. Szwajcarsko Polski  Program Współpracy – 616 244,11 zł – 62,79 % kosztów

 

 

 

2. Wojewódzki Fundusz Ochrony Środowiska i  Gospodarki  Wodnej w Krakowie-   365 192,59 zł – 37,21 % kosztów

 

 

 

Tak więc  wykonanie instalacji solarnej sfinansowano w 100 % z dotacji.  Jedynym kosztem jaki poniósł Powiat to koszt wykonania dokumentacji projektowej 

 

 

Wartość wykonanych robót :

1. kosztorysowa  - 1 063 199 zł

2. przetargowa  -  981 436 zł

 

 

 

IV.  Zdjęcia instalacji  solarnej

 

 

 

 

a)  lipiec  2014  r

 

b)  kwiecień - maj 2013 r

 

c) w dniu  odbioru - 17.12.2012

 

d)  stan prac na 7.12.2012 r.

 

 

f)  stan prac na 19.11.2012 r

 

 g) stan prac na  12.11.2012 r. 

 

 

 

 

V. Opis  przyjętych  rozwiązań

Przyjęto że proces przygotowania ciepłej wody użytkowej  będzie wspomagany  za pośrednictwem systemu solarnego, a tym samym częściowo zastąpi energie pozyskiwaną  ze źródeł konwencjonalnych – w tym przypadku za pomocą gazu ziemnego – energią słoneczną pozyskiwaną przez system solarny.

Tak pozyskana energia będzie wykorzystywana do podgrzewania ciepłej wody użytkowej dla kompleksu obiektów szpitalnych.

 

Pierwotnie projektowano system solarny jest zasilany przez baterię 128 kolektorów słonecznych o łącznej powierzchni absorpcji 296,96 m². Jednak  w związku z tym że wykonawca zastosował kolektory o większej  pow. absorpcji  ilość zastosowanych kolektorów wynosi 123 szt. niemniej jednak łączna : 

1. powierzchnia  absorpcji wszystkich kolektorów wyniesie 300,12 mkw. 
   
2. moc zainstalowanych  kolektorów  wyniesie 250,79 kW
   
3. sprawność kolektorów instalowanych 86 %
   

 tak więc  parametry instalowanych urządzeń są  lepsze  niż przyjęte w projekcie.

 

Kolektory słoneczne umieszczono na konstrukcji wsporczej na stropodachu budynku A – budynek Kolumny Transportu Samochodowego, zlokalizowanym obok budynku kotłowni  za pomocą odpowiednich systemów mocujących producenta urządzeń. Sposób rozmieszczenia i połączenia kolektorów ma zapewnia optymalne warunki pracy systemu solarnego.

System solarny składa się z trzech odrębnych obiegów:

1. pierwszy  z obiegów (solarny) łączy kolektory słoneczne z płytowym wymiennikiem ciepła WC1.
2. dwa pozostałe obiegi (wodne) łączą odpowiednio płytowy wymiennik ciepła WC1 z zasobnikami buforowymi Z1 i z płytowym wymiennikiem ciepła WC2, oraz płytowy wymiennik ciepła WC2 z istniejącym systemem przygotowania c.w.u. dla kompleksu obiektów szpitalnych.

Główne elementy instalacji solarnej to zespół kolektorów słonecznych, zasobniki buforowe, zbiorniki c.w.u., wymienniki ciepła, pompy obiegowe, armatura zabezpieczająca instalacji solarnej i wodnej.

 

W dolnej części strony umieszczono :

• schemat technologiczny instalacji
• schemat instalacji
• rzut usytuowania  kolektorów
• symulacje pracy układu solarnego

 

 

VI. Obliczenia bilansu energetycznego – dobór liczby kolektorów

 Dobór wielkości systemu solarnego, a tym samym ilości kolektorów słonecznych wyznaczono na podstawie przeprowadzonych obliczeń i wytycznych producenta kolektorów słonecznych. Obliczenia przeprowadzone zostały dla sezonu letniego tj. dla najbardziej korzystnego okresu pod względem ilości promieniowania słonecznego. Okres ten obejmuje miesiące od czerwca do sierpnia. Dobór systemu uwzględnia lokalizację geograficzną instalacji solarnej, a co za tym idzie wielkość promieniowania słonecznego na 1 m² terenu, na którym zlokalizowano instalację. W tym przypadku miejscowość w której projektuje się montaż kolektorów słonecznych znajduje się najbliżej stacji aktynometrycznej w Rabce tak więc wielkość promieniowania słonecznego wynosi tutaj 394,200 kWh/m². Wielkość tą koryguje się poprzez zastosowanie współczynnika, który uwzględnia orientację kolektorów słonecznych względem stron świata oraz ich kąt nachylenia względem poziomu terenu. W tym przypadku kolektory zlokalizowane są w kierunku południowym, a kąt ich nachylenia wynosi 45 st., dla takich warunków współczynnik ten przyjmuje wartość wynoszącą 0,94.

Do zasilania systemu solarnego dobrano kolektory o pow. absorpcji wynoszącej 2,32 m² i sprawności optycznej wynoszącej 83,5%. Obliczenia zapotrzebowania energetycznego potrzebnego do podgrzewu c.w.u. dla kompleksu obiektów Zespołu Opieki Zdrowotnej wyznaczono przyjmując średniomiesięczne zużycie ciepłej wody użytkowej w obiekcie zgodnie z informacją Użytkownika.

W projektowanym systemie dobrano instalację solarną składającą się z 128 szt. kolektorów słonecznych

 Bilans energetyczny  przedstawił także Wykonawca na etapie składania oferty >> zobacz

 

VII. Charakterystyka projektowanego systemu

Zadaniem instalacji solarnej jest pozyskiwanie energii słonecznej i jej przekazywanie do odbiornika ciepła, którym w tym przypadku jest woda zgromadzona w projektowanych zasobnikach buforowych Z1. Przekaz energii będzie możliwy dzięki zastosowaniu płytowego wymiennika ciepła WC1.

Jeżeli czujnik nasłonecznienia CN zarejestruje promieniowanie słoneczne leżące powyżej nastawionego w regulatorze progu promieniowania, pompa obiegowa instalacji solarnej P1 zostanie włączona. W przypadku, kiedy pomiędzy czujnikiem temperatury cieczy w kolektorze, zamontowanym w przewodzie powrotnym wymiennika obwodu ładowania bufora, a czujnikiem temperatury w podgrzewaczu buforowym zmierzona zostanie różnica temperatur wyższa od nastawionej na regulatorze, pompa ładowania buforów P2 zostanie włączona i rozpocznie się proces ładowania buforów. Przy włączonej pompie ładowania buforów P2 zawór DZ1 znajduje się w pozycji otwartej, a zawór DZ2 pozycji zamkniętej. Jeżeli dolna granica nastawionej różnicy temperatur nie zostanie dotrzymana, pompa P2 zostanie wyłączona. Temperatura w zbiornikach buforowych ograniczona jest przy pomocy elektronicznego ogranicznika temperatury .

W przypadku przekroczenia nastawionej temperatury, automatycznie wyłączona zostaje pompa instalacji solarnej P1. Elektroniczne ograniczenie temperatury należy ustawić na 70 °C. Jeżeli pomiędzy czujnikiem temperatury wody zasobników c.w.u., a czujnikiem wody w zasobnikach buforowych automatyka zmierzy różnicę temperatury wyższą od nastawionej na regulatorze temperatury różnicowej, rozpoczyna się cykl rozładowania buforów i podgrzewania ciepłej wody. Pompy obiegu rozładowania buforów i ładowania podgrzewacza wstępnego zostają załączone - odpowiednio zawór DZ2 zostaje otwarty, a DZ1 zamknięty Zasobniki buforowe będą ładowane do osiągnięcia temperatury ciepłej wody, nastawionej na regulatorze solarnym.

Prawidłową cyrkulację czynnika przy ładowaniu i rozładowywaniu bufora umożliwia zawór z napędem silnikowym, normalnie zamknięty TZM2. W związku z możliwością ustawienia elektronicznego ograniczenia temperatury w projektowanych zasobnikach c.w.u. Z2, projektuje się ograniczenie temperatury c.w.u. do 60°C.

Podczas okresowego przegrzewu instalacji dla ochrony c.w.u. przed rozwojem bakterii Legionella należy załączyć pompę P5 na cykl pracy ciągłej. Uzupełnianie wody w zładzie buforów odbywać się będzie z istniejącej instalacji zimnej wody, wodą zmiękczoną, pobieraną automatycznie dzięki zastosowaniu zaworu napełniania instalacji SYR.

Pomiar ilości wody uzupełniającej poprzez zamontowanie wodomierza do wody zimnej PoWoGaz.

Wstępnie podgrzana woda z zasobnika c.w.u. Z2  przekazywana będzie do istniejącego systemu zaopatrywania w ciepłą wodę użytkową.

Instalacja solarna wykonana jest  zaizolowanych cieplnie rur miedzianych. Medium transferowym obiegu kolektory słoneczne – płytowy wymiennik ciepła WC1 jest wodny roztwór glikolu propylenowego z dodatkami.

Natomiast w dwóch pozostałych obiegach medium stanowi woda.

Instalację wykonana jest  jako ciśnieniową, w której obieg nośników ciepła jest wymuszony przez pompy obiegowe. Instalacja jest zabezpieczona przed nadmiernym wzrostem ciśnienia za pomocą zaworów bezpieczeństwa, oraz za pomocą przeponowych naczyń wzbiorczych.

Przewody instalacji solarnej prowadzone po zewnątrz stropodachu budynku  Kolumny Transportu Samochodowego, następnie poprzez przebicie zostaną wprowadzone do kanału technologicznego łączącego budynki A i B.

Przewody solarne kanałem zostaną doprowadzone do pomieszczenia gdzie ustawano  zasobniki  buforowe, zasobnika c.w.u. wraz z armaturą zabezpieczającą, pomp obiegowych, płytowych wymienników ciepła oraz automatyki do projektowanego systemu.

Wymiarowanie instalacji solarnej przeprowadzono w oparciu o wytyczne producenta kolektorów słonecznych. Dobrane średnice przewodów pozwalają osiągnąć minimalne wymagane przepływy umożliwiające odpowietrzanie instalacji.

Ponadto w celu odpowietrzenia instalacji w najwyższych punktach instalacji solarnej na wyjściu z każdej grupy  kolektorów słonecznych zaprojektowano zawory automatyczne odpowietrzające poprzedzone zaworem odcinającym. Zawór automatyczny odpowietrzający ma za zadanie odpowietrzyć instalację solarną jedynie w chwili napełniania instalacji, natomiast w chwili pracy instalacji ma zapewnić, że instalacja solarna będzie instalacją zamkniętą. W przeciwnym wypadku może dochodzić do odparowywania glikolu z mieszanki, którą wypełniona będzie instalacja.