Rozwiązanie krok po kroku: Przeglądy i konserwacja instalacji OZE

Arkusz podaje wyniki kontroli (tabela 1), ale nie podaje wartości wzorcowych dla glikolu - ocenę trzeba oprzeć na tym, jak zmienia się zużywający się płyn. Klucz CKE ocenia według trzech reguł:

• barwa: świeży płyn solarny ma barwę nadaną przez producenta (tu czerwoną albo różową); brązowienie i czernienie świadczy o degradacji glikolu po przegrzaniu,
• odczyn pH: płyn ma odczyn zasadowy (pH powyżej 7) - wtedy chroni metal przed korozją; odczyn kwaśny (pH poniżej 7) oznacza rozkład glikolu,
• temperatura zamarzania: płyn ma chronić instalację przed mrozem w zimie; za właściwą klucz uznaje tylko -26 °C, a -10 °C i wyższe - za niewłaściwe.

Glikol trzeba wymienić, jeśli choć jedna cecha jest niewłaściwa.

Barwa czerwona - właściwa, pH 8,1 - zasadowe, właściwe, ale zamarza już przy -5 °C - niewłaściwa.

Oceny: WŁAŚCIWA, WŁAŚCIWA, NIEWŁAŚCIWA. Co najmniej jedna cecha jest niewłaściwa, więc w kolumnie zaleceń: glikol należy wymienić - TAK.

Barwa ciemnobrązowa - płyn zdegradowany, niewłaściwa; pH 11,4 - zasadowe, właściwe; -3 °C - niewłaściwa.

Oceny: NIEWŁAŚCIWA, WŁAŚCIWA, NIEWŁAŚCIWA. Dwie cecha jest niewłaściwa, więc w kolumnie zaleceń: glikol należy wymienić - TAK.

Barwa czarna - silna degradacja, niewłaściwa; pH 10,8 - właściwe; 0 °C - płyn praktycznie nie chroni przed mrozem, niewłaściwa.

Oceny: NIEWŁAŚCIWA, WŁAŚCIWA, NIEWŁAŚCIWA. Dwie cecha jest niewłaściwa, więc w kolumnie zaleceń: glikol należy wymienić - TAK.

Barwa różowa - właściwa, pH 9,8 - właściwe, -10 °C - za mało, niewłaściwa.

Oceny: WŁAŚCIWA, WŁAŚCIWA, NIEWŁAŚCIWA. Co najmniej jedna cecha jest niewłaściwa, więc w kolumnie zaleceń: glikol należy wymienić - TAK.

Barwa brązowa - niewłaściwa; pH 6,5 - kwaśne, niewłaściwe; -26 °C - jedyna właściwa temperatura zamarzania.

Oceny: NIEWŁAŚCIWA, NIEWŁAŚCIWA, WŁAŚCIWA. Dwie cecha jest niewłaściwa, więc w kolumnie zaleceń: glikol należy wymienić - TAK.

W każdym budynku jest co najmniej jedna ocena NIEWŁAŚCIWA, więc we wszystkich pięciu wierszach zaleceń jest TAK. Klucz sprawdza nie tylko same wpisy, ale też to, czy zalecenie wynika z ocen - „TAK” przy samych ocenach WŁAŚCIWA byłoby błędem.

• barwa - wzrokowo (ocena barwy i klarowności próbki w przezroczystym naczyniu),
• odczyn pH - papierkiem lakmusowym (wskaźnikowym) albo pH-metrem,
• temperatura zamarzania - refraktometrem (odczyt temperatury zamarzania z próbki płynu): kropla płynu na pryzmacie i odczyt ze skali wyskalowanej w °C dla glikolu.

Tym samym sprzętem sprawdzono glikol w budynkach 1 ÷ 5 - tabela 1 podaje dokładnie te trzy cechy.

Wzory z tabeli 5:

• moc elektryczna: Qel = QC / COP = 15 000 W / 3,0 = 5000 W,
• moc cieplna wytwarzana przez pompę - z tabeli 3: 15000 W,
• moc pobierana z gruntu: Qo = QC - Qel = 15 000 - 5 000 = 10000 W.

Pompa oddaje do budynku ciepło pobrane z gruntu powiększone o energię napędu sprężarki - dlatego z gruntu bierze się tylko dwie trzecie mocy grzewczej.

Przepisuję z jednostkami: głębokość ułożenia 2,4 m, współczynnik przewodzenia gruntu 1,16 W/(m·K), temperatura gruntu na tej głębokości 8,5 °C.

Wzór z tabeli 5 (Dz w metrach: 40 mm = 0,04 m):

[ \frac{4x}{D_z} = \frac{4 \cdot 2{,}4}{0{,}04} = 240, \qquad \ln 240 = 5{,}4806 \ \text{(z tabeli w arkuszu)} ]

[ L = \frac{Q_o \ln\frac{4x}{D_z}}{2\pi\lambda_g (T_\infty - T)} = \frac{10\,000 \cdot 5{,}4806}{2\pi \cdot 1{,}16 \cdot (8{,}5 - 4)} = \frac{54\,806}{32,798} \approx 1671,005\ \text{m} ]

Zaokrąglenie w górę (przypis do tabeli C): nawet ułamek metra wymaga kolejnego metra rury, więc 1672 m.

⚠️ Rozbieżność arkusz-klucz: ze wzoru i tabeli ln z arkusza (ln 240 = 5,4806) wychodzi 1671,005 m, po zaokrągleniu w górę 1672 m; klucz CKE podaje 1678 m z tolerancją ±2% (1644 ÷ 1712 m), więc przyjmuje obie wartości.

1 dm³ = 0,001 m³, a 1 h = 3600 s, więc 1 dm³/s = 3600 · 0,001 = 3,6 m³/h. Każdy odczyt z tabeli 2 mnożę przez 3,6 (dwa miejsca po przecinku):

• odczyt 1: 1,35 · 3,6 = 4,86,
• odczyt 2: 2,50 · 3,6 = 9,00,
• odczyt 3: 0,85 · 3,6 = 3,06,
• odczyt 4: 1,10 · 3,6 = 3,96,
• odczyt 5: 1,55 · 3,6 = 5,58.

W pierwszej kolumnie wpisuję numery odczytów 1 ÷ 5.

Z siedmiu pozycji tabeli 4 spadek mocy powodują te, które zmniejszają ilość światła docierającego do ogniw albo pogarszają ich pracę:

• nagrzewanie modułów - moc ogniw krzemowych spada wraz ze wzrostem ich temperatury,
• zaprószenie śniegiem i zabrudzenie - mniej promieniowania dociera do ogniw,
• zacienienie - zacieniona część modułu ogranicza prąd całego łańcucha.

Nie wpisuję pozostałych: niska temperatura otoczenia poprawia sprawność ogniw, silny wiatr je chłodzi, a pobór energii w budynku nie zmienia mocy wytwarzanej przez moduły. Klucz ocenia też to, że w tabeli nie ma żadnej błędnej przyczyny.

Pierwsza czynność: Wyłączenie instalacji z użytkowania (falownik, rozłączniki AC i DC). Moduły na słońcu cały czas wytwarzają napięcie stałe, więc przed pracą z wodą trzeba odłączyć instalację od falownika i sieci. Tę samą zasadę zapiszę w wymaganiach bhp pod tabelą: przed rozpoczęciem prac odłączyć instalację od napięcia (klucz uznaje jeden z tych dwóch wpisów, warto mieć oba).

Czynność: Mycie modułów PV. Środki: woda albo środek przeznaczony do mycia modułów PV, sprzęt: szczotka miękka - twarde szczotki i ostre środki rysują szybę i jej powłokę.

W wymaganiach pod tabelą zapiszę też: nie stosować sprzętu ciśnieniowego - silny strumień może uszkodzić uszczelnienia ramy i wtłoczyć wodę do puszek przyłączeniowych. Klucz uznaje sprzęt tylko wtedy, gdy nie jest wymieniony sprzęt ciśnieniowy.

Dla pełnej kolejności technologicznej dopisuję jeszcze dwie czynności, których klucz nie ocenia:

• Spłukanie modułów czystą wodą (woda, miękka tkanina) - resztki środka myjącego zostawiłyby smugi,
• Włączenie instalacji po wyschnięciu modułów - instalację włącza się dopiero, gdy jest sucha.

Na liniach pod tabelą zapisuję wszystkie wymagania: odłączenie od napięcia i zakaz sprzętu ciśnieniowego (omówione przy poprzednich krokach) oraz:

• nie chodzić po panelach - nacisk może popękać ogniwa (mikropęknięcia obniżają moc),
• nie myć w dni słoneczne - zimna woda na nagrzanej szybie grozi jej pęknięciem, a woda szybko wysycha i zostawia zacieki,
• stosować szelki bezpieczeństwa albo podnośnik koszowy lub rusztowanie - instalacja jest na dachu, to praca na wysokości.

Kolumnę „Wartość dla instalacji istniejącej” wypełniam danymi z tabeli 3 (poz. 8-12), z jednostkami: 150 dm³, 13 827 kJ/d, 0,81 m², 0,96, 2,11 m². Tych wpisów klucz nie ocenia, ale bez nich nie da się porównać instalacji z wymaganiami.

Dla n = 4 osób:

• Vzas = n · Vcw · kko = 4 · 50 · 1,5 = 300,00 dm³,
• Q = n · Vcw · cw · (Tps - Tz) = 4 · 50 · 4,19 · (45 - 12) = 27654,00 kJ/d.

Obie wartości są dokładnie dwa razy większe niż dla 2 osób - liczba mieszkańców wchodzi do wzorów liniowo.

[ A = \frac{W_p \cdot Q \cdot 365}{H \cdot 3600} = \frac{0{,}6 \cdot 27\,654 \cdot 365}{1034{,}752 \cdot 3600} = \frac{6056226}{3725107,2} \approx 1,6258\ \text{m}^2 ]

Wpis z dwoma miejscami: 1,63 m² (klucz dopuszcza też 1,62 m²). Liczba 3600 zamienia kJ na kWh, bo H jest podane w kWh/m².

• ηz = (100% - a) / 100% = (100% - 4%) / 100% = 0,96 - ta sama wartość co w instalacji istniejącej, bo kolektor się nie zmienia,
• Ar = A / (ηks · ηz) = 1,6258 / (0,4 · 0,96) ≈ 4,23 m² (z zaokrąglonego A = 1,63 wychodzi 4,24 m² - klucz przyjmuje 4,22 ÷ 4,24 m²).

Uwaga do arkusza: tabela 3 opisuje kolektor skierowany na SE, a objaśnienie wzoru na ηz mówi o kierunku SW - do obliczenia wystarczy podane a = 4%.

Porównanie z instalacją istniejącą:

• zasobnik: potrzeba 300,00 dm³, jest 150 dm³,
• kolektor: potrzeba 1,63 m², jest 0,81 m²,
• absorber: potrzeba 4,23 m², jest 2,11 m².

Każdy parametr jest za mały mniej więcej o połowę, więc bez modernizacji instalacja nie spełnia wymagań 4 użytkowników. Skreślam „spełnia wymagania”, zostawiam „nie spełnia wymagań”.