Instalaţiile solare se pot dimensiona relativ uşor şi repede pe calculator cu ajutorul programelor de simulare. Programele existente pe piaţă sunt usor de utilizat şi oferă o gamă largă de posibilităţi. Acestea variază de la programe simple, unele chiar gratuite, până la programe complexe, cu simulare dinamică ce costă câteva mii de euro. Pe lnternet există şi programe gratuite pentru utilizatorii online, cum ar fi cele oferite de site-ul WWW.valentin.de. Mai mult decăt atât, aproape toate programele mentionate anterior există pe piată şi sub formă demonstrativă. Pentru o privire de ansamblu mai bună, acestea se împart în 3 categorii:

• Programe simple

Programele simple se caracterizează prin faptul că utilizarea nu presupune o perioadă mai lungă de folosire, iar configuraţiile deja existente ale instalaţiilor se pot dimensiona foarte rapid. Mai mult decât atât, efortul de calculare şi preţurile acestor programe sunt foarte reduse. Utilizatorul se loveşte însă, destul de repede, de limitele acestor programe dacă vrea să se abată de la configuraţiile deja indicate.

Un exemplu pentru această categorie este programul SW-Simu, un program destinat instalaţiilor bazinelor de inot şi disponibil pentru cca. 600 €; un alt exemplu este f-Chart, unul dintre cele mai vechi programe de simulare, actualizat mereu. Acesta din urmă reprezintă şi baza programului recunoscut la nivel internaţional, dar numai în limba engleză RET‑Screen, care funcţionează pe baza calculelor tabelare din Excel. Intrucat se poate obţine gratuit de pe lnternet, acesta se bucură de un grad mare de răspândire, indeplinind cererile majoritătii utilizatorilor.

• Programe inginereşti

Cele mai importante programe din această grupă sunt Get-Solar, T*SOL şi Polysun. Pe baza acestor programe se pot simula practic foarte detaliat şi cu un grad mare de exactitate configuraţiile instalaţiilor. Chiar şi simulările pentru o perioadă de un an sunt realizate de aceste programe în doar câteva minute. Timpul de prelucrare este de obicei scurt, însă pentru a putea utiliza aceste programe cunoştinţele specializate reprezintă o necesitate.

• Programe ştiintifice

Din această grupă fac parte de exemplu TRNSYS  si MATLAS /SIMULINK (Toolbox CARNOT).

Programele de acest tip ajută la modelarea foarte detaliată a instalaţiei solare. In domeniile de cercetare şi dezvoltare au rolul de validare, cercetare şi dezvoltare ştiinţifică a componentelor noi şi a tehnologiei sistemului; sunt indicate de asemenea şi pentru reprezentarea structurilor complexe de alimentare cu energie cum ar fi aprovizionarea aşezărilor umane din mai multe surse energetice. Timpul de prelucrare şi costurile acestor programe sunt mari. Nu sunt potrivite pentru simularea instalaţiilor mai mici despre care s-a discutat in această carte. ln funcţie de opţiuni, costurile sunt cuprinse între câteva sute şi câteva mii de euro.

Programele foarte complexe de simulare funcţionează, de obicei, şi pe un calculator obişnuit. În afară de simpla dimen­sionare, majoritatea programelor au in plus posibilitatea de a realiza calcule pentru economisire şi reducere a emisiilor substan­ţelor dăunătoare.

Tot mai multe firme oferă între-timp propriile programe potrivite pentru produsele propri. În paragrafele următoare se vor descrie pe scurt cele mai des utilizate programe, care au un suport bun şi care sunt actualizate constant.

f-Ch a rt

Este vorba despre un program de simulare foarte simplu pentru calcularea instalaţiilor solare de încălzire a apei menajere. Bazele acestuia datează înca din anii ’70, când la Universitatea din Wisconsin s-au pus bazele unei metode de calcul recunoscute international. „f” este simbolul pentru sintagma din limba engleză „(solar) fraction”, adică gradul de acoperire solară. Pentru o serie de configuraţii standard ale instalatiilor s-a lucrat cu un pachet complex de programe TRNSYS care funcţionează pe baza de tabele (Charts), calculandu-se, in principiu, gradul de acoperire solară. Cu ajutorul acestor tabele, programul indică rezultatele foarte rapid. Suprafata de utilizare este clară şi limitată la o singură parte. Se pot alege valori meteorologice pentru peste 100 de locuri diferite (valori lunare), dar trebuie să se introducă valorile lunare propri. Tipul colectorului solar se poate alege dintr-­o listă de 80 de modele des utilizate. Informaţiile referitoare la necesarul de apă şi sistemul convenţional de incălzire completează lista de informaţii.

f-Chart indică valorile lunare ae radiaţiei solare, ale necesarului de căldură, energiei suplimentare, câştigului de energie solară, precum şi a gradului de utilizare şi a ratei de acoperire solară. În plus, sunt indicate şi valorile anuale generale şi medii. Mai mult decât atat, se pot calcula şi emisiile toxice ale instalaţiei solare cum ar fi dioxidul de carbon, oxidul nitric, dioxidul de sulf, monoxidul de carbon şi praful, indicându-se totodată valorile lunare şi anuale totale.

GetSolar

GetSolar este un program de simulare pentru instalaţiile solare termice apărut pe piaţă din anul 1992. Are următoarele funcţii:

• valori meteorologice pentru peste 250 de regiuni din Germania şi Europa, pe baza carora programul calculează valorile pe oră ale radiaţiei şi temperatura.
• posibllitatea de alegere între 230 modele ale colectorilor de pe piata
• introducerea unui profil detaliat al utilizatorului şi un calcul rapid.
• introducerea oblectelor care pot crea umbră pe colector.
• Calcule pentru determinarea câştigurilor solare conforrn EnEV/DIN 4701 – 10.
• bilanţ economic referitor la economisirile de energie şi CO2.
• reprezentare tabelară şi grafică a rezultatelor şi transpunerea acesteia in programele din Windows.
• simularea instalaţiilor de apă menajeră, a instalaţiilor combi şi a instalatiilor cu rezervor tampon cu o configuraţie a instalatiei deja existentă.

Costurie acestui program sunt de cca. 240 €.

T*SOL

Programul T*SOL Professional se află pe piată de mai multi ani de zile şi este potrivit pentru calculele foarte detaliate.

În afară de programul „standard” există şi o versiune mai completă, T*SOL Express pentru dispunerea rapidă a instalatiilor solare termice, utilizată de meşteşugari şi colaboratori, şi T*SOL Expert pentru specialişti, care se ocupă de modificările fizice ale instalatiei solare. T*SOL Professional are, printre altele, şi următoarele functii:

• informatii climatice pentru aproximativ 150 de locuri din Germania şi alte 500 din Europa,
• posibilitatea de alegere între 550 modele de colectori des utilizati, cu optiunea de a introduce şi propriile date ale colectorului,
• posibilitatea de introducere a unui profil detaliat al consumatorului şi a cerintelor acestuia cu un calcul foarte rapid,
• posiblitatea de introducere a informatiilor referitoare la fiecare componentă în parte, de exemplu diametru, lungime, termoizolatia tuburilor, pierderi ale armaturilor, date ale schimbătoareior de căldură etc.
• posibilitatea de alegere între cca. 80 de configuratii ale instalatiilor pentru apă caldă şi încălzire cu diferite sisteme de încălzire, partial cu „solutii la pachet” oferite chiar de producător,
• posibilitatea de introducere a unui calcul economic dinamic pentru parametrii necesari,
• simulare (anuală) pe etape temporale şi redarea tabelară şi grafică a rezultatelor in mai multe feluri; acelaşi lucru se poate realiza, de exemplu, şi pentru o singură zi.

Fig. 5.32 indică rezultatele valabile pentru familia cu 4 membri (casă cu consum mic de energie). Programul T*SOL Express costă aprox. 190 €, T*SOL Professional 540 €, iar versiunea Expert cca. 1.500 €. In plus fată de aceasta, există şi un modul pentru bazinele de înot în aer liber (cca. 300 €) şi unul pentru instalatiile mari (cca. 350 €).

POLYSUN

Programul POLYSUN este comparabil din punct de vedere al funcţiilor cu T*SOL, axându-se însă mai mult pe componente. Acesta contine toate informatiile testului colectorilor realizate de institutul elvetian SPF (Tehnică solară, testare şi cercetare) din Rapperswil, locul unde a fost creat acest program. Prin cuplarea cu programul Helios de simulare a clădirii se pot realiza simulări relativ exacte ale clădirilor şi ale instalatiilor solare cu rol de sprijin al sistemelor conventionale de încălzire. Printre altele, are şi următoarefe functii:

• informatii climatice pentru 6300 de regiuni din întreaga lume,
• flexibilitatea schitării instalatiilor solare, caracterizăndu-se prin faptul că elementele componente se pot cupla separat,
• cataloage ale componenteor cu parametri relevanti din practică,
• realizarea unei simulări dinamice a cladirii, unde trebuie să se ia în considerare geometria clădirii, standardul de izolare, fereastra etc.,
• disponibilitatea unui număr mare de configuratii ale instalatiei, deja existente,
• evaluarea şi interpretarea rezultatelor pe baza graficelor şi rapoartelor.

In cazul programului Polysun există mai multe versiuni de o complexitate diferită. Costurile pentru versiunea Light sunt de 120 €, cele pentru versiunea Professional de 600 €, iar cele pentru versiunea Designer de cca. 1.800 €.