Aktuální vydání

celé číslo

10

2017

Systémy pro řízení výroby, PLM, SCADA

celé číslo

Tecomat Foxtrot a termické solární systémy

Článek referuje o použití řídicího systému Tecomat Foxtrot k řízení termického solárního systému. V roce 2016 vybudovala společnost Propuls Solar velkoplošný solární systém pro předehřev teplé užitkové vody se sto termickými panely Suntime 2.1 své výroby. Zadavatelem a investorem bylo SVJ bytového domu Slévačská 905 v Praze-Hloubětíně, který má 166 bytových jednotek a je napojen na dálkový rozvod tepla společnosti Pražská Teplárenská, a. s. Po dohodě s ní byl vytvořen projekt pro předehřev teplé vody s využitím solárního tepla. 

 Jde o solární termický systém s maximálním výkonem 100 kW. Solární kolektory jsou instalovány na čtyřech střechách na ocelové konstrukci s balastní betonovou zátěží (obr. 1). Část solárních kolektorů je umístěna na fasádě domu. Solární pole je rozděleno do devíti sekcí. V nich jsou osazeny snímače teploty, doplněné optickým snímačem slunečního svitu. Primární čerpadlo solárního systému je řízeno dvěma PID regulátory na základě rozdílu teplot mezi solárními kolektory a deskovým výměníkem. Zároveň je hlídáno správné předávání tepla. Vytvořené teplo je „uskladňováno“ v akumulační nádrži o objemu 8 700 l (obr. 2). Teplota nádrže je hlídána v několika vrstvách a podle ní jsou řízena čerpadla vybíjení tepla – opět řízená několika PID regulátory, které hlídají maximální a minimální teplotu na sekundárním výměníku a vychlazení. Kritické pro správné fungování a hospodárnost solárního systému je vrstvení tepla v akumulační nádrži (studená dole, teplá nahoře). Čerpadla jsou řízena tak, aby vodu v nádrži nerozmíchala. Systém je dále osazen měřiči tepla, komunikujícími sběrnicí M-bus, pro průběžné sledování efektivity solárního systému. Primárně je solárním systémem předehřívána voda před vstupem do výměníku centrálního zásobování teplem (CZT), původně určeného pro vstup studené vody. V případě vyšších solárních zisků je předehříván i cirkulační oběh teplé vody. Teplota teplé užitkové vody (TUV) je omezena na 55 °C termostatickým směšovacím ventilem. Solární systém je řízen originálním řídicím systémem Energy Face se zabudovaným PLC Tecomat Foxtrot, který komplexně řídí a sleduje celý systém a realizuje i internetové připojení. K ovládání otáček oběhových čerpadel jsou využívány měniče frekvence, a to tak, aby byla solární energie využita v maximální míře. Předpokládaný solární zisk je 116 000 kW·h/rok. 

Účinnost systému

Instalace celého systému trvala od prosince 2015 do ledna 2016. Půlroční provoz potvrzuje správnost předpokládaných solárních zisků a úsporu tepelné energie. Od 10. 2. 2016 (kdy byl solární systém uveden do provozu) do 26. 8. 2016 spotřeboval solární systém pro vlastní provoz 804 kW·h elektrické energie a do přívodu studené vody dodal 66 640 kW·h tepelné energie. Poměr využité solární energie ke spotřebované elektrické energii je tedy 83 : 1. Podle informací předsedy bytového družstva zajistil solární systém v době týdenní odstávky CZT (v červenci 2016) přípravu teplé vody pro celý dům. Solární systém tak v letních měsících (v případě slunných dnů) zajišťuje energetickou soběstačnost domu v přípravě teplé vody. 

Řídicí systém

Jádrem řídicího systému Energy Face je programovatelný automat Tecomat Foxtrot z Teco, a. s., v sestavě: centrální jednotka CP1006, dva rozšiřující moduly vstupů IT1604 a komunikační modul SX1181. Vše je umístěno v plechovém rozváděči vystrojeném firmou Propuls Solar (obr. 3), která je i autorem řídicího programu nahraného v systému Foxtrot. Vizualizace je řešena s využitím webových stránek systému Foxtrot (obr. 4). 

Dodavatel

Výrobcem solárních kolektorů Suntime je společnost Propuls Solar, s. r. o., která byla dodavatelem celého popsaného solár­ního systému – od projektové dokumentace, statických posudků, návrhu ocelové konstrukce přes samotnou montáž solárního systému včetně řídicího systému a elektroinstalace až po vyřízení žádosti o dotaci. Solární systém byl podpořen z dotačního programu SFŽP Nová zelená úsporám – bytové domy. Společnost Propuls Solar má odborníky z oboru obnovitelných zdrojů energie se zaměřením na solární teplo. Divize měření a regulace se stará o dodávku řídicích systémů tzv. na klíč.

Firma Propuls Solar se zabývá dodávkami tepelných systémů – instalacemi s programovatelnými automaty Tecomat Foxtrot – již šest let. Za tu dobu realizovala přibližně čtyřicet instalací – od rodinných domů až po teplárenské celky s rozvody tepla a distribučními stanicemi. Většina projektů je zaměřena na výrobu a distribuci tepla ze solárních systémů nebo kotelen na pelety a plyn. Nejvýkonnější realizované zdroje mají tepelný výkon kolem 3 MW. Tvůrci programového vybavení se dlouhodobě zaměřují na specializované funkce a funkční bloky pro optimalizaci řízení, energetické statistiky a komunikaci s výrobky třetích stran. 

(Zpracováno podle podkladů firmy Propuls Solar, s. r. o., a s využitím jejích obrázků (další lze najít na https://goo.gl/photos/cWfzHmAdd4wqeiYt7),) 

Ladislav Šmejkal

Obr. 1. Pohled na část pole solárních kolektorů na střeše bytového domu

Obr. 2. Teplo ze solárních panelů je „uskladňováno“ v akumulační nádrži o objemu 8 700 l (vlevo)

Obr. 3. Pohled do skříně řídicího systému Energy Face s programovatelným automatem Tecomat Foxtrot

Obr. 4. Hlavní vizualizační obrazovka názorně informuje o stavu termického systému

Obr. 5. Časové průběhy hodnot teploty vody 24. 6. 2017: horní (fialová křivka) odpovídá vodě ze solárních panelů, modrá, oranžová a zelená křivka odpovídají teplotě ze tří vrstev tepelného zásobníku (vrchní, střední a spodní), červená křivka odpovídá teplotě výstupní vody

Obr. 6. Časové průběhy tepelné energie předané solárním systémem v jednotlivých dnech června 2017