Zasobnik solarny to urządzenie przeznaczone do gromadzenia energii słonecznej. Przy doborze zasobników istotne są zasadniczo dwa parametry pojemność zasobnika oraz jego straty cieplne. Jeżeli w przypadku pojemności sprawa jest dość prosta i im większy zasobnik tym lepiej pamiętając, że do prawidłowego funkcjonowania instalacji solarnej i miarę pełnego wykorzystanie energii słonecznej wielkość zasobnika musi być przynajmniej 1,5 razy większa od naszego dziennego zapotrzebowania na C.W.U.

Kwestia strat cieplna zasobnika również nie jest bardzo skomplikowana gdyż większość producentów podaje znormalizowane straty. Problem jest jedynie w tym, że są to wielkości znormalizowane dla określonych wartości temperatur pomiędzy wodą w zasobniku a otoczeniem.

Poniżej został podany przykład obliczeń strat ciepła z zasobnika solarnego w przypadku, gdy nie posiadamy danych producenta lub sami chcemy wykonać obliczenia dla innych niż znormalizowane różnic temperatur.

Straty z zasobnika

 [Wh/dobę] (1.2)
gdzie:
Qz – strata cieplna zasobnika
kr – współczynnik przenikania ciepła przewodów rurowych [W/mK]
DT2 – różnica temperatur między zasobnikiem a temperaturą otoczenia tego zasobnika [K]
h –wysokość zasobnika [m]
tp – czas pracy, czyli okres dla którego liczone są straty. W tym przypadku wynosi 24 h (doba).

Kr, czyli współczynnik przenikania ciepła, oblicza się według następującej zależności:

 [W/mK] (1.3)

gdzie:
ai – wewnętrzny współczynnik wnikania ciepła [W/m2K]
aa – zewnętrzny współczynnik wnikania ciepła [W/m2K]
di – przekrój wewnętrzny izolacji [m] = średnica zewnętrzna

da – przekrój zewnętrzny izolacji [m] = średnica zewnętrzna razem z izolacją
l - wsp. przewodności cieplnej izolacji. W naszym przypadku wynosi on 0,035 [W/mK]

Wartość kr oblicza się z pominięciem przeważnie niewielkiego wewnętrznego współczynnika wnikania ciepła
Wzór (4.2) w zamyśle autora, projektowany był do obliczania strat cieplnych przewodów rurowych, jednak w tym przypadku będzie on również przydatny. Zasobnik solarny potraktowano jako przewód rurowy o bardzo dużej średnicy. Znając wysokość zbiornika a także grubość jego izolacji, można wykorzystać zależność (4.2). Tak policzone straty nie byłyby jednak do końca zgodne z rzeczywistością. Zbiornik solarny powinno się potraktować jako zamknięty przewód, który oprócz ciepła traconego przez boczne ścianki, traci również energię cieplną przez powierzchnię górną i dolną (górę i spód zasobnika). Obie te powierzchnie potraktowano jak powierzchnie płaskie. Z tego powodu, obliczenie strat cieplnych spodu i góry zasobnika odbywa się na podstawie zależności (4.4)

 [Wh/dobę] (1.4)
gdzie:
kp – współczynnik przenikania ciepła dla powierzchni płaskich [W/m2K]
A – pole powierzchni płaskiej [m2]

Zależności (4.2) i (4.4) są do siebie bardzo podobne, różnią się jedynie sposobem obliczania niektórych elementów a mianowicie wsp. kp oraz pola powierzchni A.
Współczynnik przenikania ciepła 1/ kp oblicza się na podstawie wzoru (4.5) [14]

 [W/m2K] (1.5)

gdzie:
d – grubość materiału izolacyjnego

Współczynnik kp podobnie jak kr oblicza się z pominięciem wewnętrznego współczynnika wnikania ciepła.
Dopiero tak policzone i zsumowane straty Qz i Qzp dają pełny obraz strat energii cieplnej z zasobnika solarnego.

Opracował :
Bogdan Szymański
Kolektorek.pl