Na kłopoty z solarami… Moduł na przegrzanie

zobacz artykuł w formie pdf zobacz pdfa   zobacz pdfa  

Obecnie instalacje solarne, składające się z kolektorów płaskich oraz próżniowych, wykonywane są jako instalacje ciśnieniowe, to znaczy takie, w których glikol jako ciecz niezamarzająca wpompowywany jest pod ciśnieniem z jednoczesnym procesem usuwania z niego powietrza. Prawidłowa praca takiej instalacji nastręcza czasami wiele kłopotów, ponieważ zdarza się, że na wakacje w czasie największego nasłonecznienia pragniemy wyjechać z rodziną na urlop. O ile instalacje składające się z kolektorów płaskich ze względu na budowę mają możliwość wyprowadzenia nagromadzonego ciepła z powrotem do atmosfery poprzez tak zwaną funkcję wakacyjną realizowaną w module elektroniki, to instalacje składające się z kolektorów próżniowych nie są w stanie wytracić tego ciepła. Spowodowane jest to tym, że próżnia jako idealny izolator nie wypuści nagromadzonego ciepła z wnętrza rury próżniowej. Również zanik napięcia sieciowego w czasie dużego nasłonecznienia spowoduje, że instalacja solarna przejdzie w stan „stagnacji”, to znaczy taki, gdzie w kolekt

orach prawie natychmiast wypełniający kolektory glikol zaczyna się gotować. Dobrze wykonana instalacja zawsze jest wyposażona w urządzenia kompensujące wzrost ciśnienia, a więc zwiększone ciśnienie nie pociągnie za sobą rozszczelnienia układu i tu nic się nie stanie, natomiast ze względu na panujące temperatury w unieruchomionym kolektorze doprowadzają do degradacji samego glikolu. Aby do takich sytuacji nie dochodziło, część instalacji wyposażana jest w tak zwane UPS-y, czyli urządzenia, które po zaniku prądu sieciowego podtrzymują napięcie na pompie solarnej. Jednak niewielka ilość inwestorów decyduje się na takie wyposażenie instalacji ze względu na koszty takiego UPS-a.

Kiedy glikol się gotuje?
Do zagotowania glikolu w kolektorach może dojść w momencie, gdy w zasobnik osiągnie temperaturę 85oC, a słońce nadal świeci. Ta sytuacja może również wystąpić, gdy zużycie ciepłej wody jest stosunkowo niskie lub instalacja jest „przewymiarowana” w stosunku do normalnego zużycia ciepłej wody. Z opisanymi wyżej sytuacjami zawsze trzeba się liczyć, bo należą one do „specyfiki” instalacji solarnych. Producenci glikoli, wychodząc naprzeciw, zaczynają produkować glikole, których temperatura wrzenia jest w granicach 180oC. Jednak przy kolektorach próżniowych to nie wystarcza, bowiem przy unieruchomionej instalacji temperatura w kolektorze dochodzi do około 250-300oC i proces degradacji glikolu będzie jednak następował. Zagotowanie glikolu w kolektorach czasami doprowadzi jednak do wytrącenia się powietrza, co może skutecznie doprowadzić do blokady całej instalacji. Po takim unieruchomieniu wizyta serwisu już jest konieczna, co jest związane z dodatkowymi kosztami odpowietrzenia instalacji. Po wyliczeniu tych jakże istotnych niedogodności pracy instalacji solarnych można by się spytać, czy istnieje możliwość wykonania takiej, bez tych wszystkich wad.

Rozwiązanie problemu
Otóż większość instalacji solarnych można wykonać tak, aby nie miały one przedstawionych wyżej wad. W przypadku kolektorów płaskich nie nadawać się będą kolektory o tak zwanej podwójnej harfie, a w przypadku kolektorów próżniowych – kolektory o budowie i zasadzie działania heat pipe. Najlepiej będą nadawały się kolektory płaskie o budowie pojedynczej harfy, a w przypadku kolektorów próżniowych tak zwane u-rurki. System pokazano na rysunku.

Proszę zwrócić uwagę na prostotę systemu. Do jego budowy, prócz kolektorów i zbiornika, będą potrzebne tylko trzy elementy: pompa, moduł elektroniki oraz nowy element zbiornik drenażowy. Zbiornik ten to naczynie wykonane na ogół ze stali nierdzewnej o pojemności od kilku do kilkudziesięciu litrów (w zależności od ilości kolektorów), posiadające u góry ciekawie ukształtowany wlot wody, tak aby przelewała się ona bezgłośnie, oraz wylot u dołu. Jest to bardzo proste urządzenie i trudno się tu rozpisywać nad jego budową.

W stosunku do „klasycznej” instalacji nie mają tu zastosowania takie elementy jak: naczynie kompensujące ciśnienie, rotametr, manometr, separator powietrza, zawór zwrotny, odpowietrznik przy kolektorze oraz ręczna lub mechaniczna pompa do napełniania instalacji pod ciśnieniem. Wszystkie te elementy należały do tak zwanej grupy solarnej, z której pozostała tylko pompa.

Prostota tego systemu polega na tym, że jest to system bezciśnieniowy, gdzie kolektory pozostają w stanie „suchym” bez płynu do momentu, kiedy moduł elektroniki poda napięcie do pompy. Woda w momencie, gdy pompa zaczyna pracę, pobierana jest ze zbiornika drenażowego, który jednocześnie napełniany jest powietrzem z kolektorów. Ta sytuacja trwa tak długo, jak pracuje pompa. W momencie, gdy stanie pompa, woda siłą ciężkości spływa po jednej stronie instalacji, natomiast drugą powietrze zgromadzone w zbiorniku drenażowym wypełnia kolektory, przejmując jednocześnie ciecz, która uprzednio je wypełniała.

Nie bez znaczenia jest moduł elektroniki. Ponieważ w „klasycznych” ciśnieniowych układach można było stosować różne moduły elektroniki do różnych kolektorów, to w przedstawionym układzie praca modułu nieco się różni i w związku z tym napisano nowy algorytm działania, pozostawiając ze starych układów systemy zabezpieczeń instalacji przed przegrzaniem.

W tej sytuacji, posiadając taki system, nie straszny będzie w słoneczny dzień wyjazd na urlop, zanik prądu czy temperatura w zasobniku na poziomie 85oC, bo w tych sytuacjach kolektory pozostają puste bez płynu.

Szacuje się, że tak wykonana instalacja jest tańsza od „klasycznej” o około 10%, a na pewno tańsza w eksploatacji, co nie jest bez znaczenia.

Pierwsze tego typu instalacje zostały wprowadzone do użytku w 1980 roku. Pomimo swoich zalet w Polsce nie wykonuje się ich wcale, a jedynymi użytkownikami są amatorzy budujący swoje instalacje  w zaciszu garaży. To oni, można powiedzieć szeroko we własnym środowisku, wprowadzają ten system z dużym powodzeniem. Natomiast przeglądając wiele profesjonalnych projektów instalacji solarnych, w ani jednym przypadku nie natrafiłem na tego typu instalacje. Prawdopodobnie nasi projektanci w ogóle nie wiedzą, że instalację solarną można wykonać w ten sposób. I to nie tylko instalacje składające się z małej ilości kolektorów. Największa, jaką udało mi się znaleźć, to instalacja składająca się z 100 kolektorów płaskich, a więc taka, która do małych nie należy. Co prawda niektórzy producenci nieśmiało zaczynają już wprowadzać ten system, jednak proponowane naczynia drenażowe są zintegrowane ze zbiornikiem i pompą w jednej obudowie, co mocno ogranicza ich zastosowanie, a i cena takiego modułu jest dla przeciętnego inwestora zbyt duża.

Witold Jabłoński

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