Badanie niezawodności kolektorów słonecznych.Jakość pod lupą.

Przyczyniło się to do poprawienia jakości oferowanych (i tak już dobrych) produktów. Kolektory słoneczne bada się na zgodność z normą PN-EN-12975-2:2007, z tym, iż w warunkach polskich przeprowadza się głównie tzw. badania wydajności cieplnej (pkt 6 normy) obejmujące: badanie sprawności cieplnej (m.in. „osławione η0”), wyznaczenie efektywnej pojemności cieplnej i stałej czasowej kolektora oraz określenie modyfikatora kąta padania. Rzadziej producenci mogą pochwalić się kompletnymi badaniami obejmującymi 5 pkt normy, tzw. badaniami niezawodności, chyba najbardziej istotnymi z punktu widzenia klienta oczekującego bezawaryjnej pracy kolektora. Badania te obejmują całe spektrum testów wytrzymałościowych na: ciśnienie, temperaturę, nacisk, przeciekanie, zamarzanie, uderzenie. Poniżej opisane zostaną poszczególne rodzaje badań.

Odporność na ciśnienie wewnętrzne Badanie odporności na ciśnienie absorbera wykonuje się w celu ustalenia wytrzymałości kolektora na ciśnienie panujące w instalacji (mogące wystąpić podczas pracy instalacji). Instalacje słoneczne pracują przy określonym ciśnieniu, które w warunkach stagnacji może znacznie wzrosnąć. Badania wykonuje się w temperaturze pokojowej. Polega ono na podniesieniu ciśnienia do ciśnienia badawczego (1,5 razy większe niż deklarowane przez producenta ciśnienie robocze) i utrzymywaniu go przez okres 15 min. W tym czasie kontrolowany jest kolektor pod względem wystąpienia przecieków, odkształceń (absorbera).

Odporność na wysoką temperaturę Kolektor słoneczny pracować może przy wysokim natężeniu promieniowania słonecznego. Przy jednoczesnym braku odbioru ciepła kolektor poddawany jest wysokiemu obciążeniu cieplnemu, podczas którego mogą wystąpić uszkodzenia obudowy kolektora – degradacja, deformacja. Badania przeprowadza się w warunkach naturalnych lub pod symulatorem na opróżnionym i zaślepionym kolektorze (w celu zapobieżenia wentylowaniu – chłodzeniu kolektora), z otwartym jednym króćcem w celu zapobieżenia wzrostowi ciśnienia. Podczas badania określa się temperaturę absorbera. Badania trwają co najmniej godzinę po ustabilizowaniu się warunków, przy natężeniu promieniowania wyższym niż 1000 W/m2, temperaturze wyższej niż 20 st C i przy omywaniu kolektora powietrzem z prędkością mniejszą niż 1 m/s. Po badaniu kontroluje się kolektor pod kątem wystąpienia deformacji absorbera.

Badanie ekspozycyjności Badanie symuluje warunki naturalnego oddziaływania atmosfery na kolektor. Prowadzi się je przez okres 30 dni dla odpowiedniej mocy promieniowania słonecznego. Kolektor zamknięte ma wszystkie króćce poza jednym. Podczas badania rejestrowane są: temperatura otoczenia, natężenie promieniowania słonecznego. Po badaniach kontroluje się wystąpienie ewentualnych uszkodzeń.

Badanie zewnętrznego szoku cieplnego Badanie ma na celu sprawdzenie zachowania się kolektorów w przypadku wystąpienia ulewy w gorące, parne dni. Przeprowadza się je w warunkach naturalnych lub sztucznych. Pierwszy etap obejmuje wygrzanie kolektora. Kolektor zamknięte ma wszystkie króćce poza jednym. Po wygrzaniu kolektora trwającym co najmniej godzinę przeprowadza się intensywne, równomierne polewanie kolektora w czasie 15 min. Badania przeprowadza się dwukrotnie. Po badaniu kolektor poddaje się oglądowi na obecność powstałych uszkodzeń (pęknięcia, wypaczenia, penetracja wody itd.).

Badanie wewnętrznego szoku cieplnego Badanie sprawdza zachowanie kolektora w przypadku gwałtownego dopływu zimnego płynu do nagrzanego kolektora. Sytuacja taka może nastąpić, gdy kolektor przywracany jest do ruchu po okresie przestoju. Wygrzewanie pustego kolektora następuje w warunkach naturalnych lub sztucznych, trwa co najmniej godzinę. Mierzy się temperaturę absorbera. Następnie należy połączyć hydraulicznie i pozwolić na wychłodzenie płyty absorbera do temperatury 50oC. Po wykonanym badaniu sprawdza się kolektor, zwracając uwagę na pęknięcia, przedostawanie się wody, deformację.

Odporność na deszcz Badanie ma na celu sprawdzić odporność (szczelność) kolektora na padający deszcz. Szczególnie newralgicznym punktem mogą być nieprawidłowo wykonane otwory wentylacyjne. Kolektor bada się pod minimalnym kątem, jaki zaleca producent przy montażu danego kolektora, zaś w przypadku braku określenia go bada się pod kątem 30o do poziomu. Przed badaniem kolektor się wygrzewa. Można stosować dwie procedury badawcze. Pierwsza zakłada podłączenie kolektora do instalacji, która ogrzewa krążące medium do co najmniej 50oC; druga metoda polega na wygrzaniu absorbera do tej temperatury, poprzez wystawienie nieodłączonego hydraulicznie kolektora na promieniowanie słoneczne. Po wygrzaniu uruchamia się spryskiwanie, trwające 4 godziny, wodą o temperaturze niższej niż 30oC z normowym natężeniem przepływu. Po badaniu kolektora sprawdza się wystąpienie kropel wody, kondensacji wody na szybie lub innych oznak mogących świadczyć o braku szczelności, wykorzystując przy tym specjalistyczne normowe metody badawcze.

Odporność na zamarzanie Badanie ma na celu określenie trwałości kolektora na cykle zamarzania i odmrażania. W zależności od charakterystyki kolektora stosuje się jedną z dwóch metod: badanie odporności na zamarzanie kolektora napełnionego wodą, badanie odporności kolektora po opróżnieniu. Kolektor umieszcza się w komorze zimna pod najmniejszym zalecanym kątem (przy braku określonego kąta jest to 30o), napełnia wodą pod ciśnieniem roboczym. Następnie wykonuje się cykliczne zamrażanie (-20oC) i odmrażanie (+10oC). Każdy z etapów trwa co najmniej 30 min. Badanie powinno być powtarzane 3-krotnie.

Badanie dodatniego nacisku na osłonę kolektora Badanie ma na celu sprawdzenie wytrzymałości obudowy i osłony kolektora na nacisk na jego powierzchnię, który imitować ma nacisk powodowany przez śnieg i wiatr. Kolektor umieszcza się poziomo na równej powierzchni. Następnie przygotowuje się stosowne obciążenie, które ma być rozkładane równomiernie na całej powierzchni kolektora. Wykonuje się to skokowo co 250 Pa. Obciążenie zwiększa się do wartości podanej przez producenta lub do wartości co najmniej 1000 Pa albo do momentu wystąpienia uszkodzenia kolektora. Po wykonaniu badania sprawdza się kolektor na odkształcenia i uszkodzenia.

Badanie ujemnego nacisku kolektora To badanie sprawdza odporność kolektora na siły unoszące (wywołane przez wiatr) – „odessanie szyby” od obudowy kolektora. Wykonuje się je, stosując jedną z dwóch metod: wykorzystując przyssawki lub wtłaczając powietrze do przestrzeni kolektora pomiędzy absorberem a szkłem. Nacisk przykłada się skokowo co 250 Pa. Obciążenie zwiększa się do wartości podanej przez producenta lub do wartości co najmniej 1000 Pa albo do momentu wystąpienia uszkodzenia kolektora. Odporność na uderzenie Badanie ma na celu określenie wytrzymałości kolektora na uderzenie spowodowane gradem w warunkach naturalnych. Przy badaniu posługuje się kulami (stalowymi lub lodowymi). Badanie przeprowadza się 10 razy dla różnych wysokości do momentu uszkodzenia albo do wysokości podanej przez producenta lub od wysokości 2,0 m. Uderzenia dokonuje się w ściśle określonym punkcie kolektora niedaleko jego krawędzi. Podsumowanie Przedstawione powyżej badania pozwalają zasymulować możliwe przypadki pracy kolektora oraz sprawdzić jego zachowanie w warunkach ekstremalnie niekorzystnych, jednak występujących podczas wielu lat pracy instalacji. Sprawdzenie uwzględnia warunki pogodowe, jak i techniczne pracy instalacji.
dr inż. Krystian Kurowski
Źródło: PN-EN 12975-2, 2007 Słoneczne systemy grzewcze i ich elementy – Kolektory słoneczne – Część 2: Metody badań

Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf


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