Montaż instalacji z kolektorami słonecznymi Czym przylutować?

Przez wiele lat podejmowane były próby zastosowania uproszczonej metody dokonywania połączeń instalacyjnych. Biorąc pod uwagę pracę danej instalacji, musimy określić, z jaką temperaturą mamy do czynienia, jeżeli chodzi o czynnik roboczy, jak również o elementy urządzeń odbierających ciepło, np. obudowa kolektora, rodzaj absorbera, w tym wymiennika itd.

Każda instalacja słoneczna pracuje w różnych warunkach nie tylko klimatycznych, ale też eksploatacyjnych. Mówiąc prościej:

* jeden zestaw kolektorów montujemy na terenie górzystym, narażonym na silne podmuchy i długi okres zalegania śniegu, z wykorzystaniem do celów działalności gospodarczej, np. w schronisku górskim,

* inny zestaw montujemy w domu jednorodzinnym na nizinie mazowieckiej,

* jeszcze inny montujemy w ośrodku wypoczynkowym nad jeziorem.

Każdy z tych zestawów instalacyjnych montowany był w inny sposób:

* w pierwszym wypadku zastosowano połączenie zaciskowe Viega,

* w drugim użyto lutu miękkiego,

* w kolejnym użyto lutu twardego.

Ktoś mógłby powiedzieć, że przecież można użyć najprostszego rozwiązania. Tym najprostszym rozwiązaniem jest w większości połączenie trwałe. Połączenie takie można wykonać w odniesieniu do rur w formie lutowania miękkiego, ale do rur miedzianych. Nie należy zapominać, że w minionych latach, kiedy miedź była materiałem deficytowym, używano rur stalowych, ocynkowanych i różnego rodzaju połączeń wielomateriałowych. Po etapie transformacji wypracowano dla instalacji słonecznych jedynie rury miedziane z powodu dużej wytrzymałości materiałowej i odporności na wahania temperatur czynnika roboczego od -35oC do 175oC (temperatury osiągane na terenie Polski). W takich warunkach, szczególnie w okresie lutego i marca, kiedy temperatura w nocy spada właśnie do –20 (a czasem do -30oC), a w dzień nagrzewa się do +10 (niekiedy do +20oC) następuje największe odkształcenie materiałowe i występują największe naprężenia w instalacji. Z tego też powodu należy stosować elementy uchwytowe z pewnym luzem, tak iż tak naprawdę mamy do czynienia ze „ślizgaczami” rur. Wykonanie takie jest jak najbardziej poprawne. Kiedy jednak zastosujemy ścisłe obejmy i uchwyty metalowo-gumowe, może nastąpić takie rozszerzenie rur, które potrafi wypchnąć kolektor z mocowania. Efektem może być zerwany panel lub rozerwana instalacja.

Z dokonanych obserwacji praktycznych udało mi się po wielu latach doświadczeń wykazać, że instalacje słoneczne mogą ulegać:

* I – przewymiarowaniu

* II – przegrzaniu.

Wytrzymałość a lut  Wymienione pojęcia zostały umieszczone w Polskiej Normie na temat kolektorów słonecznych. Pozornie wydaje się śmieszna sytuacja, kiedy mówimy o „przegrzaniu instalacji słonecznej”. Niestety, zjawisko takie można zaobserwować szczególnie wtedy, kiedy instalacje są zbyt duże do naszych potrzeb („przewymiarowanie instalacji”), a na dodatek brak jest rozbioru czynnika roboczego (nie używamy c.w.u. i innych obiegów). W takich sytuacjach następuje stały wzrost temperatury, który doprowadza do przekroczenia progu 100oC i wraz ze wzrostem temperatury rośnie również ciśnienie, a w efekcie prowadzi to do uruchomienia systemu bezpieczeństwa i wycieku płynu. Instalacja pracuje w temperaturze 110-125oC. Następuje ciągła zmiana nacisków wzdłuż połączeń rurki oraz lutów, które są ścinane przez rozciąganie i ściskanie. Jednym z powodów unikania rozszczelnienia instalacji było zastosowanie połączenia z lutem twardym. Topniki i pasty do lutowania miękkiego wytrzymują temperaturę do 110-115oC, ale stałego obciążenia termicznego. W skrajnych przypadkach instalacja jest w stanie wytrzymać przegrzanie do 120-125oC. I właśnie o taką wytrzymałość chodzi nam w większości instalacji domowych. Instalacje zaś średnie (>20-50 m2) i duże (<50 m2) muszą być bezwzględnie łączone lutem twardym. Dotyczy to głównie instalacji o zwiększonych obciążeniach termicznych i zwiększonych obciążeniach mechanicznych. Kryterium decyzji o wyborze lutu twardego może odnosić się również do średnicy instalacji, która w przypadku powyżej 32 mm musi sugerować zastosowanie lutu twardego. Pasty używane w tego typu połączeniach określane są mianem Hart. Przykładowa pasta Amasa – HS typ F-Sh1 ma zakres temperatur topnienia 500-800oC górna i dolna. Natomiast proszek HKM wskazuje na topnienie dopiero od 750 do 1100oC – dolna i górna granica. Luty twarde Hartlot mają zastosowanie również w chłodnictwie. Luty twarde używa się z topnikiem i bez niego, głównie z dodatkiem srebra, miedzi i fosforu.

Substancje połączeniowe  Czy ma znaczenie sposób połączenia rur miedzianych? Jak najbardziej tak. Do połączeń należy używać specjalnych substancji połączeniowych, do których zaliczamy:

* topniki i pasty do lutowania miękkiego,

* topniki i pasty do lutowania twardego,

* luty miękkie z topnikiem i bez,

* luty twarde w otulinie i bez.

Topniki i pasty używa się głównie do cynku tytanowego, ocynkowanych blach stalowych, wykorzystywanych głównie w dekarstwie. Niektórzy instalatorzy jednak próbują tych materiałów, co nie daje dobrych rezultatów.

W większości przypadków stosujemy luty miękkie do kształtek miedzianych w instalacjach. W lutach tych zawartość procentowa obejmuje 50% cyny i 50% ołowiu. Luty bardziej wyrafinowane i stosowane w bardziej odpowiedzialnych połączeniach obejmują 97% cyny i 3% srebra. Czasami używa się w tych samych proporcjach miedzi (97% Sn 3% Cu). W układach solarnych należy posługiwać się lutami do połączeń termicznych lub połączeń specjalnych, np. SD-3 (230oC-250oC dolna i górna granica topnienia).

Doświadczenie w cenie!  Ocena używania lutów, past lub topników jest sprawą bardzo otwartą i wymagającą dużego doświadczenia zawodowego. Osobiście do małych instalacji zalecam połączenia lutowane na miękko z wykorzystaniem lutów miękkich do kształtek. Połączenia takie są bardziej bezpieczne niż połączenia lutowane na twardo. Wynika to z faktu, że często przy lutowaniu twardym następuje osłabienie materiałowe rury (nie mylić ze szwem), gdzie w przypadku przegrzania instalacji może nastąpić rozerwanie rury tuż za wykonanym lutem. Jeżeli takie rozerwanie nastąpi na poddaszu zabudowanym, w miejscu, gdzie instalacja przechodzi przez lokal mieszkalny do kotłowni, może nastąpić zagrożenie dla zdrowia i życia ludzkiego. Rozgrzana ciecz robocza (np. glikol) wytryskująca pod ciśnieniem 3,5 bara i temperaturze 125oC jest poważnym zagrożeniem. Jeżeli ktoś raz w swoim życiu doświadczył stopienia skóry na ręku lub osobiście widział moment rozerwania instalacji, nigdy tego nie zapomni i będzie z całą ostrożnością wykonywał połączenia w taki sposób, że ewentualne uszkodzenie połączenia, np. przy ścięciu lutu miękkiego spowoduje wypływ wzdłuż rury, a nie wytrysk na bok rury. Uszkodzenia związane z rozerwaniem instalacji następują na odcinku rury wylotowej z kolektorów. Jeżeli instalacja jest właściwie zaizolowana izolacją termiczną, to wyciek nawet gorącego czynnika jest stosunkowo małym zagrożeniem, aczkolwiek nadal istniejącym, szczególnie dla małych dzieci w domu. Rozerwanie rurki charakteryzuje się zazwyczaj pęknięciem podłużnym lub też wyrwaniem punktowym (rozerwanie ziarniste), które jest najbardziej niebezpieczne.

Nie można jednoznacznie określić rodzaju połączenia bez analizy całej instalacji. Jednakże w układach instalacyjnych, gdzie używa się kształtek i rur do średnicy 22 mm, połączenia z wykorzystaniem lutu miękkiego są w moim mniemaniu lepsze, bezpieczniejsze i bardziej estetyczne, a także pozwalające na zachowanie zwiększonej wytrzymałości materiału. Należy jednak pamiętać o doborze najlepszych topników, past i lutów. Jeżeli będziemy używali materiałów niewiadomego pochodzenia lub też stosowali rozwiązania bez wcześniejszego sprawdzenia, może dojść do poważnych uszkodzeń instalacji. Z tego też powodu instalator powinien przy wykonywanych pracach korzystać z ubezpieczenia od odpowiedzialności cywilnej.

dr inż. Zbigniew T. Grzegorzewski

Zobacz artykuł w wersji pdf pdfpdf 

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij