W roku 2012 napisałem o wadach konstrukcyjnych kolektorów słonecznych o budowie typu heat pipe („Czas na wymianę”). W ostatnich latach pojawił się jeszcze gorszy problem z tymi kolektorami, ciepłe rurki pod wpływem mrozów całkowicie się rozszczelniały.

Na przestrzeni ostatnich dwóch lat niepokojąco wzrosła liczba osób zwracających się do mnie z pytaniem, dlaczego sprawność instalacji po okresie zimowym drastycznie spadła. Aby faktycznie to stwierdzić, trzeba było pofatygować się na miejsce montażu instalacji. Po zdjęciu rur próżniowych oraz blaszek przekazujących ciepło z rury szklanej do rurki ciepła pokazał się nam widok jak na fotografii powyżej.

Rozdęta rurka

Już na pierwszy rzut oka widać, że koniec tej rurki ciepła jest rozdęty, a sama rurka jest pęknięta. A więc na wstępie trzeba było stwierdzić, co właściwie w tej rurce jest czynnikiem transportującym ciepło do skraplacza. Podejrzenie padło na wodę, w tym celu odnaleziono w zestawie całą rurkę, jeszcze nieuszkodzoną, gdzie po odcięciu końca wylano płyn do probówki i poddano prostej analizie. Faktycznie, pierwotne przypuszczenie okazało się prawdą. W kolektorach o budowie heat pipe zastosowano wodę jako czynnik transportujący ciepło. Ale aby woda dobrze transportowała ciepło z dolnej części rurki do skraplacza, w takiej rurce trzeba obniżyć ciśnienie w celu „obniżenia” temperatury wrzenia. Zasadę działania prezentuje wykres.

Jablonski208wykres

Na przedstawionym diagramie wyraźnie widać, że wraz z obniżeniem ciśnienia woda, jako ciecz zaznaczona kolorem zielonym, przechodzi w parę przy coraz to niższej temperaturze, natomiast granica zamarzania, aż do „punktu potrójnego”, pozostaje na stałym poziomie i wynosi 0°C. Czyli obniżając ciśnienie, przesuwamy temperaturę wrzenia w dół, natomiast temperatura zamarzania pozostaje na stałym poziomie, aż do punktu potrójnego.

Jablonski208rys

Jakość wody

Aby transport ciepła odbywał się na prawidłowym poziomie, wystarczy w takiej rurce obniżyć ciśnienie do ok. 2 kPa i woda w takiej rurce zaczyna wrzeć w temperaturze 20°C, przenosząc ciepło, co w kolektorach tego typu zupełnie wystarczy. Jednak zastanawiające jest to, że kolektory w dwóch pierwszych sezonach eksploatacji, kiedy również były znaczne mrozy, nie rozszczelniły się. Dopiero w trzecim sezonie rurki zostały rozerwane. Prawdopodobnie zastosowano wodę destylowaną lub zdemineralizowaną, gdzie można doprowadzić do takiej sytuacji, kiedy woda destylowana lub zdemineralizowana nie zamarznie w temperaturze 0°C, a dużo niższej. A to dlatego, że jest pozbawiona „zarodków krystalizacji”. W „normalnej” wodzie jest ich dużo. Występują np. w formie węglanów wapnia i magnezu (popularny kamień kotłowy). Jednak podczas eksploatacji kolektorów słonecznych rurki ciepła poddawane są stosunkowo wysokim temperaturom, a ponieważ rurki wykonane są z miedzi, to na zewnątrz, jak i wewnątrz powoli pokrywają się tlenkiem. Ten po pewnym czasie w formie płatków zaczyna odrywać się od samej rury miedzianej. A więc jeżeli luźny tlenek miedzi zaczyna nam zanieczyszczać czystą wodę wewnątrz rurki ciepła, to jest on właśnie zarodkiem krystalizacji i zmienia temperaturę zamarzania do 0°C. Dlatego rozerwanie rurek ciepła nie następuje w czasie pierwszych mrozów, a dopiero po pewnym czasie eksploatacji kolektora.

Zmywacz do rurki

Oczywiście istnieje metoda naprawy i regeneracji takich uszkodzonych rurek. W tej sytuacji wodę należy zastąpić innym czynnikiem, gdzie temperatura zamarzania będzie o wiele niższa niż wody. Najbardziej popularny (i też niedrogi) jest związek chemiczny propanon, popularnie zwanym acetonem (zmywacz do paznokci). W warunkach normalnych wrze on w temperaturze około 56°C, a zamarza w -95°C. A więc wydaje się idealnym czynnikiem transportującym ciepło w kolektorach słonecznych i przez niektóre firmy produkujące kolektory heat pipe jest również wykorzystywany. Ale jednak aby transport ciepła z dolnej części rurki do skraplacza był możliwy, trzeba w tej rurce obniżyć ciśnienie, aby temperatura wrzenia acetonu z 56°C była gdzieś też na poziomie około 20°C. A do tego wystarczy już najprostsza pompa próżniowa. Po wlaniu niewielkiej ilości acetonu, zmniejszeniu ciśnienia i zaspawaniu końcówki wystarczy lekko podgrzać palnikiem dolną część rurki ciepła, a natychmiast pary acetonu ogrzeją nam całą rurkę wraz ze skraplaczem. Będzie to znaczyło, że tak zregenerowana rurka już nam nie zamarznie, a i ciepło pozyskane z rury próżniowej szybko poprzez magistralę kolektora dotrze nam do glikolu i zasobnika.

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