Nowy właściciel domu pod Zakopanem zlecił przegląd instalacji fotowoltaicznej 4 kW i słonecznej instalacji grzewczej z trzema kolektorami płaskimi. Kontrola PV jest już udokumentowana (tabela 3), a w instalacji solarnej wstępna kontrola wykazała tylko utratę właściwości płynu. Trzeba więc: nazwać usterki PV i sposoby ich usunięcia, zaplanować pomiary po stronie DC, policzyć i dobrać płyn solarny do wymiany, zaplanować resztę przeglądu i sprawdzić, czy instalacja solarna wystarczy latem dla 5 osób zużywających 210 dm³ c.w.u. na dobę. Rozwiązanie zapisuje się w tabelach A ÷ F.
Kroki idą za kolejnością tabel. Każdy zaczyna się poleceniem z arkusza, wyjaśnia, skąd bierze się wpis i dlaczego taki, a na końcu podaje kryteria klucza. Wszystkie obliczenia (pojemności, płyn, sprawność kolektora, powierzchnia apertury, naczynie wzbiorcze, zasobnik) wykonałem w skrypcie i porównałem z kluczem oceniania CKE.
Co widać w podglądzie. Tabele z arkusza odtworzone na stronie, a tam, gdzie coś się odczytuje - wycinki arkusza (fotografie usterek, tabela 5 instrukcji, wzory z tabeli 7). Wpisy zdającego są granatowe i pisane ręcznie (model „d”), skreślenia są granatową kreską, a pola z bieżącego kroku są podświetlone na żółto.
Najważniejsze dane, do których wracamy w wielu krokach:
Jak liczą się punkty. Klucz ma 39 kryteriów w 6 rezultatach, każde za 1 punkt. Próg zdania części praktycznej to 75%, czyli 30 punktów - można stracić 9 kryteriów i nadal zdać.
Kroki 1-6 · po tym etapie masz 6 z 39 kryteriów (pkt)
Na podstawie dokumentacji z kontroli instalacji fotowoltaicznej zidentyfikuj usterki i nieprawidłowości oraz zaproponuj sposób ich usunięcia.
Na fotografii palce zgarniają z modułu gruby osad - to zabrudzenie modułów. Brud ogranicza ilość światła docierającego do ogniw, więc obniża prąd i produkcję całego łańcucha. Sposób: umyć moduły - czystą wodą i miękką szczotką albo myjką do paneli, bez środków ściernych, które rysują szkło.
Na podstawie dokumentacji z kontroli instalacji fotowoltaicznej zidentyfikuj usterki i nieprawidłowości oraz zaproponuj sposób ich usunięcia.
Kamera termowizyjna pokazała 5 złączy MC4 znacząco cieplejszych od pozostałych. Złącze nagrzewa się, gdy ma zwiększoną rezystancję styku (źle zaciśnięty pin, korozja, niedopasowane złącza różnych producentów), a przez łańcuch płynie pełny prąd - to ryzyko stopienia złącza i pożaru. Sposób: wymienić 5 złączy MC4 i poprawnie zacisnąć przewody.
Na podstawie dokumentacji z kontroli instalacji fotowoltaicznej zidentyfikuj usterki i nieprawidłowości oraz zaproponuj sposób ich usunięcia.
Pod klemami końcowymi brakuje podkładek uziemiających (z zębami przebijającymi anodowaną warstwę ramy). Bez nich rama modułu nie ma pewnego połączenia elektrycznego z konstrukcją, a więc z uziemieniem i połączeniem wyrównawczym. Sposób: uzupełnić podkładki uziemiające pod klemami.
Na podstawie dokumentacji z kontroli instalacji fotowoltaicznej zidentyfikuj usterki i nieprawidłowości oraz zaproponuj sposób ich usunięcia.
Kod 2061 „Nieprawidłowe uziemienie” sprawdzam w tabeli 6 (instrukcja falownika): przyczyną jest niepodłączony przewód neutralny lub kabel uziemienia falownika albo brak połączenia z transformatorem separacyjnym przy uziemionym zespole PV. Sposób z instrukcji: wyłączyć falownik (przełącznik AC i DC, odczekać 5 minut), sprawdzić podłączenie przewodu PE do falownika i przewodu neutralnego (sieć TN) oraz napięcie względem uziemienia.
Klucz wymaga wyłączenia falownika i co najmniej jednej z czynności z instrukcji.
Na podstawie dokumentacji z kontroli instalacji fotowoltaicznej zidentyfikuj usterki i nieprawidłowości oraz zaproponuj sposób ich usunięcia.
Przycisk „Test” wymusza sztuczny prąd różnicowy - sprawny wyłącznik musi wtedy natychmiast wyłączyć obwód. Brak zadziałania oznacza niesprawny wyłącznik różnicowoprądowy, czyli brak ochrony przeciwporażeniowej po stronie AC. Sposób: wymienić wyłącznik (naprawa wyłącznika nie wchodzi w grę).
Na podstawie dokumentacji z kontroli instalacji fotowoltaicznej zidentyfikuj usterki i nieprawidłowości oraz zaproponuj sposób ich usunięcia.
Na zbliżeniu ogniwa widać jasne, nieregularne plamy i pęcherze między szkłem a ogniwem - to delaminacja folii EVA (odspojenie warstwy, w której zatopione są ogniwa). Do szczeliny dostaje się wilgoć, ogniwa korodują, a moc modułu spada. Tego nie da się naprawić na dachu - sposób: wymienić moduł.
„Mikropęknięcia ogniw” albo „gorące punkty” - fotografia pokazuje odspojenie folii, a nie pęknięcia ogniwa (R.1.6).
Krok 7 · po tym etapie masz 8 z 39 kryteriów (pkt)
Zaplanuj testy i pomiary kontrolne instalacji fotowoltaicznej po stronie DC.
Strona DC to moduły, łańcuchy, przewody DC i złącza aż do wejścia falownika. Planuję pięć pomiarów (klucz wymaga co najmniej trzech):
Nie wpisuję pomiarów strony AC (impedancja pętli zwarcia, test wyłącznika różnicowoprądowego) - klucz wymaga, żeby wszystkie pozycje dotyczyły strony DC.
Dopisanie testu wyłącznika różnicowoprądowego - jest po stronie AC (R.2.2).
Kroki 8-13 · po tym etapie masz 15 z 39 kryteriów (pkt)
Oblicz ilość płynu solarnego, potrzebnego do wymiany w słonecznej instalacji grzewczej oraz dobierz pojemność opakowań i określ ich liczbę. Pamiętaj przy tym o uwzględnieniu naddatku oraz o zasadzie zrównoważonego gospodarowania odpadami. Naddatek przyjmij w ilości 10 % pojemności naczynia wzbiorczego.
Wzór 4 z tabeli 7: Vk = Vk1 · Lk = 1,72 dm³ · 3 = 5,16 dm³ (dwa miejsca po przecinku, przypis *).
Oblicz ilość płynu solarnego, potrzebnego do wymiany w słonecznej instalacji grzewczej oraz dobierz pojemność opakowań i określ ich liczbę. Pamiętaj przy tym o uwzględnieniu naddatku oraz o zasadzie zrównoważonego gospodarowania odpadami. Naddatek przyjmij w ilości 10 % pojemności naczynia wzbiorczego.
Wzór 5: objętość rury to pole przekroju razy długość, a 10³ zamienia m³ na dm³:
Vr = π · d² / 4 · L · 10³ = π · 0,02² / 4 · 15 · 10³ = π · 0,0001 · 15 000 = 4,7124 ≈ 4,71 dm³.
Podstawienie średnicy w milimetrach (20) albo pominięcie 10³ - wynik wychodzi milion razy za duży lub tysiąc razy za mały (R.3.2).
Oblicz ilość płynu solarnego, potrzebnego do wymiany w słonecznej instalacji grzewczej oraz dobierz pojemność opakowań i określ ich liczbę. Pamiętaj przy tym o uwzględnieniu naddatku oraz o zasadzie zrównoważonego gospodarowania odpadami. Naddatek przyjmij w ilości 10 % pojemności naczynia wzbiorczego.
Te pojemności odczytuję wprost z tabeli 2 (rubryka obliczeń jest przekreślona): Vgp = 0,70 dm³, Vw = 9,40 dm³ (wężownica dolna - przez nią płynie płyn solarny; górna wężownica zasilana jest z innego źródła ciepła).
Oblicz ilość płynu solarnego, potrzebnego do wymiany w słonecznej instalacji grzewczej oraz dobierz pojemność opakowań i określ ich liczbę. Pamiętaj przy tym o uwzględnieniu naddatku oraz o zasadzie zrównoważonego gospodarowania odpadami. Naddatek przyjmij w ilości 10 % pojemności naczynia wzbiorczego.
Wzór 6: VA = Vk + Vgp + Vw + Vr = 5,16 + 0,70 + 9,40 + 4,71 = 19,97 dm³. Naczynia wzbiorczego tu nie liczymy - płyn wchodzi do niego dopiero przy rozszerzaniu.
Oblicz ilość płynu solarnego, potrzebnego do wymiany w słonecznej instalacji grzewczej oraz dobierz pojemność opakowań i określ ich liczbę. Pamiętaj przy tym o uwzględnieniu naddatku oraz o zasadzie zrównoważonego gospodarowania odpadami. Naddatek przyjmij w ilości 10 % pojemności naczynia wzbiorczego.
Naddatek (wiersz 6): 10 % pojemności naczynia wzbiorczego = 0,10 · 35 dm³ = 3,50 dm³ - płyn, który przy napełnianiu trafia do naczynia i pokrywa straty przy odpowietrzaniu.
Ilość do wymiany (wiersz 7): 19,97 + 3,5 = 23,47 dm³. Przypis każe podać liczbę całkowitą - zaokrąglam w górę do 24 dm³, bo zaokrąglenie w dół do 23 dm³ dałoby mniej płynu, niż trzeba (klucz uznaje 24 dm³ albo dokładne 23,47 dm³).
Zaokrąglenie 23,47 do 23 dm³ - do instalacji zabrakłoby płynu.
Oblicz ilość płynu solarnego, potrzebnego do wymiany w słonecznej instalacji grzewczej oraz dobierz pojemność opakowań i określ ich liczbę. Pamiętaj przy tym o uwzględnieniu naddatku oraz o zasadzie zrównoważonego gospodarowania odpadami. Naddatek przyjmij w ilości 10 % pojemności naczynia wzbiorczego.
Płyn nr 2 (zamarza w -35 °C). Płyn nr 1 z temperaturą zamarzania -15 °C nie zabezpiecza instalacji na dachu w górskim klimacie okolic Zakopanego - zimą kolektory są najzimniejszym miejscem instalacji, a zamarznięty płyn rozsadza rury i kolektory.
Opakowania na 24 dm³ przy zasadzie zrównoważonego gospodarowania odpadami - najmniej niewykorzystanego płynu i najmniej opakowań:
Trzeci wiersz pozostaje pusty.
Wybór płynu nr 1 tylko dlatego, że jest wymieniony jako pierwszy, albo 2 × 20 dm³ „na zapas” - zostaje 16 dm³ płynu do utylizacji (R.3.7).
Kroki 14-15 · po tym etapie masz 25 z 39 kryteriów (pkt)
Na podstawie zamieszczonej tabeli 5 fragmentu instrukcji serwisu i eksploatacji zaplanuj pozostałe czynności przeglądu technicznego słonecznej instalacji grzewczej.
W tabeli 5 biorę tylko wiersze z kropką w kolumnie „podczas przeglądu technicznego” - jest ich dwanaście. Odrzucam te, które według treści zadania już wykonano we wstępnej kontroli: kontrolę przyłączy elektrycznych, kontrolę pomp solarnych, kontrolę armatury zabezpieczającej oraz sprawdzenie temperatury zamarzania i pH. Zostaje osiem czynności, które wpisuję w kolejności, w jakiej je wykonam:
Odpowietrzenie, ciśnienie i przepływ po wymianie płynu i tak trzeba sprawdzić od nowa.
Na podstawie zamieszczonej tabeli 5 fragmentu instrukcji serwisu i eksploatacji zaplanuj pozostałe czynności przeglądu technicznego słonecznej instalacji grzewczej.
Wykaz kończy się na ośmiu pozycjach. Nie dopisuję:
Klucz osobno sprawdza, że wszystkie wpisy dotyczą przeglądu i że żadna z tych czynności się nie pojawiła.
Przepisanie całej kolumny „podczas przeglądu technicznego” razem z czynnościami już wykonanymi (R.4.10).
Kroki 16-17 · po tym etapie masz 32 z 39 kryteriów (pkt)
Sporządź zestawienie istotnych parametrów technicznych słonecznej instalacji grzewczej zainstalowanej w budynku.
Z tabeli 2 i treści zadania:
Podanie powierzchni brutto 3 · 2,49 = 7,47 m² zamiast apertury (R.5.4).
Sporządź zestawienie istotnych parametrów technicznych słonecznej instalacji grzewczej zainstalowanej w budynku.
Tabela 2: zasobnik biwalentny (dwie wężownice - dolna solarna, górna z drugiego źródła ciepła), pojemność 300 dm³; naczynie wzbiorcze 35 dm³.
Kroki 18-22 · po tym etapie masz 39 z 39 kryteriów (pkt)
Zweryfikuj parametry słonecznej instalacji grzewczej, zainstalowanej w budynku, pod kątem możliwości zapewnienia przygotowania c.w.u. na potrzeby 5-osobowej rodziny. W tym celu wykonaj niezbędne obliczenia i wyciągnij wnioski.
Najpierw średnia sprawność kolektora (wzór 1) dla warunków z tabeli 2:
η = 0,753 - 4,10 · 33 / 660 - 0,02 · 33² / 660 = 0,753 - 0,205 - 0,033 = 0,515
Potem wzór 2 - energia na podgrzanie 210 dm³ wody od 13 do 55 °C (w kJ) podzielona przez 3600 (kJ → kWh) i przez energię, jaką 1 m² apertury zbierze w ciągu doby:
Fkol = 210 · (55 - 13) · 4,19 / (3600 · 0,515 · 2,9) = 36955,8 / 5376,6 ≈ 6,87 m²
Wartość aktualna: 6,90 m², jednostka m².
Wstawienie sprawności optycznej 0,753 zamiast średniej η - powierzchnia wyjdzie za mała (R.6.1).
Zweryfikuj parametry słonecznej instalacji grzewczej, zainstalowanej w budynku, pod kątem możliwości zapewnienia przygotowania c.w.u. na potrzeby 5-osobowej rodziny. W tym celu wykonaj niezbędne obliczenia i wyciągnij wnioski.
Wzór 3: Lk = Fkol / Fap = 6,87 / 2,30 = 2,99 → 3 (do liczby całkowitej). Zainstalowane są 3 kolektory - wystarczą.
Zweryfikuj parametry słonecznej instalacji grzewczej, zainstalowanej w budynku, pod kątem możliwości zapewnienia przygotowania c.w.u. na potrzeby 5-osobowej rodziny. W tym celu wykonaj niezbędne obliczenia i wyciągnij wnioski.
Wzór 7 i objaśnienia pod nim:
Vn = 1,5 · (2,6 + 3 + 5,16) · (5,5 + 1) / (5,5 - 2,5) = 34,96 dm³. Zainstalowane naczynie ma 35 dm³.
Przyjęcie V2 = 0,10 dm³ bez sprawdzenia minimum 3 dm³ - wynik wychodzi ok. 28 dm³ (R.6.3).
Zweryfikuj parametry słonecznej instalacji grzewczej, zainstalowanej w budynku, pod kątem możliwości zapewnienia przygotowania c.w.u. na potrzeby 5-osobowej rodziny. W tym celu wykonaj niezbędne obliczenia i wyciągnij wnioski.
Wzór 8: zasobnik trzyma wodę 55 °C, a w kranie potrzeba 50 °C, więc po zmieszaniu z zimną wodą z zasobnika bierze się mniej niż 210 dm³; współczynnik 1,5 daje zapas:
Vz = 1,5 · 210 · (50 - 13) / (55 - 13) = 277,5 dm³. Zasobnik ma 300 dm³.
Zweryfikuj parametry słonecznej instalacji grzewczej, zainstalowanej w budynku, pod kątem możliwości zapewnienia przygotowania c.w.u. na potrzeby 5-osobowej rodziny. W tym celu wykonaj niezbędne obliczenia i wyciągnij wnioski.
Każdy parametr instalacji jest nie mniejszy od wymaganego:
W każdym zdaniu skreślam „jest”. Instalacja zapewni latem c.w.u. dla 5-osobowej rodziny.
Krok 23 · po tym etapie masz 39 z 39 kryteriów (pkt)
Rozwiązanie zadania zapisz w tabelach od A do F.
Na koniec czytam tabele jako całość:
Symulacja ekranu w przeglądarce - w Android Studio / Visual Studio wygląd może się nieco różnić.
To jedno z możliwych rozwiązań. Egzaminator ocenia spełnienie kryteriów z klucza odpowiedzi, a nie zgodność z tym rozwiązaniem - inna, poprawna droga też daje punkty.
Autor rozwiązania: Bartosz Bryniarski. Licencja CC BY-NC 4.0 - kopiowanie i przeróbki do celów niekomercyjnych, z podaniem autora i źródła (link do tej strony). Treść arkusza i klucza oceniania pochodzi z CKE.