ABC instalacji solarnej. Układ z kolektorem

zobacz artykuł w formie pdf zobacz pdfa zobacz pdfa zobacz pdfa

Można powiedzieć, że w instalacji solarnej kolektory i zasobnik to nie wszystko, choć to dwa najważniejsze elementy. Jednak bez prawidłowego dobrania elementów między nimi instalacja nigdy nie będzie funkcjonowała poprawnie. Tak jak istnieje wiele typów kolektorów słonecznych – wyróżnić możemy też parę typów samej instalacji pod względem ich zasady działania. A są to:

* instalacje ciśnieniowe, gdzie do „wprawienia w ruch” czynnika odbierającego ciepło z kolektorów potrzebna jest pompa oraz cały system zabezpieczenia instalacji – najczęściej wykonywane;

* instalacje bezciśnieniowe, też z pompą, ale ze względu na brak ciśnienia nie mają zabezpieczeń, bo do prawidłowej pracy nie muszą ich mieć. Te z kolei są bardzo rzadko wykonywane ze względu na brak doświadczeń instalatorów o możliwości wykonania takich instalacji;

* instalacje grawitacyjne – ze względu na swą specyficzność prawie w ogóle niewykonywane.

Zajmijmy się budową pierwszych dwóch instalacji, bo one zawsze będą wykonywane przez instalatorów. Różnice między pierwszymi dwoma i zasadą działania między nimi zostały wcześniej opisane w „Magazynie Instalatora” z grudnia ubiegłego roku w artykule pt. „Moduł na przegrzanie”.

W obu pierwszych instalacjach zastosowane pompy różnią się między sobą. A w każdym razie dobór ich jest na innych zasadach. W instalacji ciśnieniowej pompa jest zawsze elementem tak zwanej grupy solarnej, w skład której wchodzi rotametr (jako wskaźnik przepływu), separator powietrza, manometr, zawór bezpieczeństwa, termometry oraz zawory do napełniania instalacji. Jest również w grupie króciec do podłączenia naczynia wzbiorczego redukującego ciśnienie instalacji wraz ze wzrostem temperatury czynnika chłodzącego. Pompa w grupie solarnej jest na ogół o takiej wydajności, jak wynika to z sumy prawidłowego przepływu przez zastosowane kolektory.

W układzie bezciśnieniowym pompę trzeba dobrać na podstawie jej charakterystyki, ale za to układ ten nie wymaga żadnych zabezpieczeń, natomiast jest potrzebne nowe urządzenie, które nazywamy naczyniem drenażowym. Jest to naczynie wykonane ze stali nierdzewnej, gdzie z boku przymocowany jest tak zwany wodowskaz. Jest on po to, by można było wizualnie zobaczyć, na jakim poziomie jest woda w instalacji, bo głównie na wodzie oparte są te instalacje pomimo pracy całorocznej.

Nie bez znaczenia jest w instalacji solarnej elektronika. Obecnie sterowniki te są dość mocno rozbudowane pod względem sprzętowym i programowym. Można do nich podłączyć nie tylko pompę w instalacji solarnej, ale również takie urządzenia jak zawory zwrotne i pompy cyrkulacyjne. Dobór sterownika zależy od lokalnych uwarunkowań samej instalacji oraz sposobu wykorzystania ciepła z kolektorów. Dla bardziej wymagających inwestorów sterowniki posiadają liczniki ciepła i w każdej chwili można w prosty sposób odczytać ilość energii odzyskiwanej z instalacji, pokazywane statystyki odczytywane są wprost z wyświetlacza lub po podłączeniu np. modułu ethernet, parametry instalacji można przesłać do internetu, gdzie będą oglądane przez wszystkich zainteresowanych. Są również takie moduły ethernet, które z pozycji internetu pozwolą na zdalną konfigurację parametrów pracy takiej instalacji. Innym urządzeniem podłączonym do sterownika może być również moduł GSM, który pozwoli nam na odczyt parametrów instalacji bezpośrednio na naszym telefonie komórkowym. A w razie pojawiających się alarmów w instalacji automatycznie powiadomi nas smsem. Praktycznie wszystkie sterowniki posiadają funkcje automatycznej regulacji obrotów pompy w zależności od różnicy temperatur między kolektorem a zasobnikiem, co pozwala na większe wykorzystanie ciepła z instalacji solarnej.

Tak jak zmienia się technika, tak i instalacje z biegiem czasu ulegają zmianom. W przeciągu ostatnich paru lat widać, jak wielu instalatorów same instalacje wykonuje już nie z rur miedzianych a z rur nierdzewnych karbowanych. Najważniejszą zaletą tych rur jest ich „wiotkość”, a więc możliwość wykonywania kolan czy łuków bez specjalnych narzędzi – robi się to w „palcach”. Natomiast zakończenie rury wykonywane jest w postaci nakrętki, którą możemy poprzez uszczelkę podłączyć do jakiegokolwiek urządzenia instalacji. Po obcięciu takiej rury i włożeniu nakrętki wystarczy założyć specjalny zaciskany ręcznie pierścień, który trzyma i centruje tę nakrętkę, a następnie w razie braku tak zwanego zakuwaka trzeba wkręcić nypel o zmniejszonym otworze, zgniatając pierwsze karby rury.  Po wykręceniu nypla otrzymujemy połączenie w postaci tak zwanego półśrubunku. Szybkość, z jaką wykonywana jest instalacja z rury nierdzewnej, bije na głowę te wykonywane z miedzi. Brak jakichkolwiek lutów także przemawia za jej stosowaniem.

Oczywiście nasza rura musi posiadać otulinę cieplną. Otulina ta musi posiadać podwyższone parametry cieplne ze względu na możliwość przesyłania gorącego glikolu czy wody w instalacji bezciśnieniowej. Najpowszechniejsze są otuliny kauczukowe wytrzymujące temperatury dochodzące do 150oC i te zazwyczaj wystarczają. Jednak niedoceniana przez instalatorów jest grubość tej otuliny. Najpowszechniej stosowana jest otulina o grubości 13 mm. Jednak nadaje się ona do instalacji bardzo krótkich i wynoszących do 5-6 metrów odległości między kolektorem a zasobnikiem. Przy większych odległościach należy zastosować otuliny grubsze, co najmniej 18 mm, wychodząc z założenia, że im dłuższa instalacja, tym większe straty.

W instalacjach ciśnieniowych czynnik przenoszący ciepło musi wytrzymywać wysokie i ujemne temperatury, a ze względu na prawie bezpośredni kontakt z wodą pitną glikol nie może być związkiem trującym. Te warunki spełniają glikole propylenowe. Jednak ze względu na maksymalną temperaturę pracy w instalacjach kolektorów płaskich i próżniowych stosujemy też nieco inne glikole. Wychodząc naprzeciw, producenci proponują inne mieszanki do kolektorów płaskich o nieco mniejszych temperaturach krytycznych, np. ECO MTG-P, a do instalacji z kolektorów próżniowych, np. ECO MTG-SOL o większej temperaturze krytycznej. Bardzo często producenci glikoli zalecają jego wymianę co 5 lat. Jednak z doświadczenia wynika, że jeżeli instalacja pracuje bez zakłóceń i kolektory nie są wprowadzane w stan tak zwanej stagnacji, glikolu nie trzeba wymieniać, nawet po okresie pięcioletnim, a może pracować o wiele dłużej. Z kolei jeżeli okresy stagnacji powtarzają się notorycznie, to nawet po roku glikol ulega degradacji i nie spełnia swoich podstawowych wymogów. Wystarczy jednak co roku zlać niewielką ilość i wizualnie ocenić, a dla pewności włożyć do zamrażarki.

Niedocenianym urządzeniem w instalacji solarnej jest urządzenie podtrzymujące napięcie na pompie solarnej w razie zaniku napięcia sieciowego – popularny UPS. Niedoceniany dlatego, że czasami koszt tego UPS-a jest mniejszy niż wymiana zdegradowanego glikolu. Jeżeli instalacja składa się z kolektorów próżniowych o przepływie bezpośrednim (te osiągają najwyższe temp. stagnacji) i w czasie pełnego nasłonecznienia nastąpi zanik napięcia sieciowego, to wzrost temperatury jest natychmiastowy, dochodzący czasami do 350oC. Żaden glikol nie jest wytrzymały na taką temperaturę. Natomiast jeżeli UPS podtrzyma nam napięcie pochodzące z baterii, to nic się nie stanie, bo instalacja będzie dalej pracowała tak długo, jak pojemny jest akumulator. Jednak aby pompa była prawidłowo zasilana, trzeba wiedzieć, że UPS powinien dać napięcie sinusoidalne – takie, jakie jest w sieci – a nie sinusoidę tak zwaną aproksymowaną.

Warto przy okazji poruszanej tematyki wspomnieć o niewielkim urządzeniu montowanym już na wyjściu ciepłej wody. Szczególnie latem kolektory doprowadzają wodę w zbiorniku do temperatur w zakresie 60-80oC. Korzystanie wody o takich parametrach jest niemożliwe. A więc warto na wyjściu ciepłej (czy też gorącej) wody założyć zawór mieszający. Ma on możliwość ustawienia pokrętłem temperaturę wody, która popłynie do baterii, czy też prysznica. Zastosowanie takiego zaworu ma szczególne znaczenie, gdy w domu są małe dzieci. Mając na instalacji taki zawór mieszający możemy ze spokojem patrzeć na przyrosty temperatury w zasobniku solarnym.

Jak już mamy zmontowaną instalację solarną to czas na jej napełnianie. I tu znów musimy powrócić do rozróżnienia samych instalacji. W instalacji ciśnieniowej najlepszym rozwiązaniem będzie napełnienie tej instalacji mechaniczną pompą. Jest to pompa o dość dużej mocy i dużej wydajności. Stosują taką pompę napełnimy instalację i jednocześnie odpowietrzymy z pozycji kotłowni. Sam proces napełniania odbywa się w ten sposób, że w grupie solarnej są dwa specjalne zawory do podłączenia węży. Jednym wpompowujemy glikol do instalacji i jednocześnie drugim tą instalację opróżniamy do specjalnego zbiornika nad pompą, tak, ze glikol przejdzie przez całą instalację i z powrotem wyleci Takie pompowanie z jednoczesnym opróżnianiem powoduje to, ze pompowany glikol zabiera z sobą resztki powietrza z instalacji, które są usuwane na zewnątrz. Po stwierdzeniu, że w usuwanym glikolu nie ma już powietrza wystarczy wpompować jeszcze tyle glikolu aby stworzyć w instalacji odpowiednie ciśnienie i instalacja jest gotowa do prawidłowej pracy.

Jeżeli jednak się coś stanie i spadnie ciśnienie w instalacji przyjazd instalatora z pompą będzie konieczny.

Natomiast napełnianie instalacji bezciśnieniowej to proces polegający tylko na takim napełnieniu wodą instalacji, aby woda pokazała się na wodowskazie naczynia drenażowego. Do tego jest potrzebna tylko pompa ręczna do napełniania instalacji. Nawet, gdy spadnie poziom wody w instalacji bezciśnieniowej to użytkownik sam ją wpompuje.

Witold Jabłoński

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