Instalacja solarna pod kontrolą – cz. I

Sam sprawdź czy Twoja instalacja solarna została dobrze wykonana i czy dobrze pracuje…

instalacja solarna

Każdy element instalacji solarnej ma duże znaczenie dla jej prawidłowej pracy. Podstawowa wiedza pozwoli właścicielowi instalacji na sprawdzenie niektórych aspektów jej właściwego zaprojektowania, montażu i eksploatacji.

Z pomocą przychodzą Kalkulatory, którymi łatwo możemy obliczyć jaka powinna być średnica rur w instalacji, ciśnienie w instalacji i w naczyniu przeponowym oraz przepływ płynu solarnego:

Dobór kolektorów płaskich >

Dobór kolektorów próżniowych >

kalkulator kolektory słoneczne

 

Rury łączące kolektory ze zbiornikiem

Kolektory mogą mieć różną konstrukcję i będą też miały różne wymagania co do odpowiedniego natężenia przepływu cieczy solarnej, potocznie nazywanej „glikolem”.
Wiedząc ile „glikolu” ma przepływać przez kolektory, możemy dobrać rury o odpowiedniej średnicy – uwzględniając optymalną prędkość przepływu „glikolu”. Bo, właściwa prędkość przepływu zapewnia przemieszczanie się pęcherzyków powietrza, do miejsca skąd może zostać usunięte z instalacji.

Podstawowym błędem w instalacjach solarnych jest dobranie przewodów (rur), o zbyt małej lub za dużej średnicy.
Producenci, w danych technicznych lub też wytycznych projektowych, określają ile „glikolu” powinno przepływać przez kolektory i jaką średnicę rur wybrać dla danej powierzchni zastosowanych kolektorów słonecznych. Dla których prędkość przepływu „glikolu” powinna wynosić między 0,4 do 0,7 m/s (metrów na sekundę).
Zwykle, wymagany przepływ wynosi 20-40 litrów na godzinę na każdy 1 m2 powierzchni czynnej kolektorów płaskich [ 20-40 l/(h*m2) ], a dla kolektorów próżniowych: 40-60 l/(h*m2).

Przykład. W instalacji znajdują się 2 kolektory płaskie, dla których:
– powierzchnia czynna (pracująca) pojedynczego kolektora wynosi 2,2 m2
– wymagane natężenie przepływu glikolu: 30 l/h*m2.
Wymagany przepływ glikolu wynosi: 30 l/h*m2 x 2 kolektory x 2,2 m2 powierzchni czynnej = 30 l/h*m2 x 4,4 m2 łącznej powierzchni kolektorów = 132 l/h.
Pozostaje przeliczyć „l/h” na „l/min” => 132 l/h x 1h/60 min = 132/60 l/min = 2,2 l/min, i z tabeli odczytać odpowiednią średnicę rury.

instalacja solarna

Tabela doboru średnicy rur instalacji solarnej z kolektorami płaskimi firmy Viessmann – przepływ uwzględnia wszystkie kolektory pracujące w instalacji.

 

Za duża średnica rur – to zbyt mała prędkość przepływu „glikolu” i problemy z jego usuwaniem z instalacji; to również droższe rury, czyli niepotrzebne dodatkowe koszty inwestycji.

Zbyt mała średnica – to duża prędkość przepływu płynu solarnego i związane z tym osłabieniu ścianki rury, ze względu na wypłukiwanie miedzi ze ścianek rur. Zbyt mała średnica, to również możliwość pojawienia się efektów akustycznych przepływającego płynu w rurach (np. szumy w instalacji), jak również większe zużycie prądu przez pompę solarną.

Ale to nie wszystko, ponieważ…

Instalacja solarna – regulacja przepływu

Przepływ glikolu w rurach powinien zostać tak ustawiony, aby zapewniał maksymalny odbiór ciepła z kolektorów i właściwą pracę komponentów instalacji solarnej:

  • za mały przepływ „glikolu”: nadmierne nagrzewanie się „glikolu” w kolektorach (wyższe temperatury pracy kolektorów), a to wiąże się ze zwiększonymi stratami ciepła, obniżeniem sprawności pracy kolektorów i z szybszym zużywaniem się płynu solarnego, czyli z koniecznością częstszej jego wymiany;

  • za duży przepływ: prowadzi do tzw. “taktowania” pompy solarnej, czyli do częstszego jej załączania i wyłączania; a to z kolei prowadzi do szybszego jej zużycia i większego zużycia prądu.

Każda instalacja solarna powinna posiadać na swoim wyposażeniu tzw. rotometr. Pozwala on odczytać aktualne natężenie przepływu „glikolu” i umożliwia jego ustawienie – wyregulowanie.

Większość pomp posiada funkcję sterowania obrotami. Dzięki temu, regulator solarny może automatycznie sterować wydajnością pompy (przepływem „glikolu” w instalacji), w zależności od intensywności promieniowania słonecznego i temperatury jaką osiągnęły kolektory.

Jeśli w naszej instalacji solarnej mamy właśnie taką pompę, to przy nastawianiu odpowiedniego natężenia przepływu na rotometrze, powinniśmy ustawić pompę na maksymalną wydajność – trzeba uruchomić ją w trybie „ręcznym” lub wyłączyć funkcję regulacji obrotów pompy, a następnie ustawić wymagany przepływ „glikolu” w instalacji.

Rotometry mogą mieć różne konstrukcje. Przykładowe rotometry pokazano na rysunku poniżej.

rotometry

 

Rotometr stosowany w instancjach firmy Viessmann:

rotometr

A. Śruba regulacyjna rotometru, ustawiona w pozycji:
1 – podczas płukania instalacji solarnej,
2 – opróżnianie instalacji z „glikolu”,
3 – regulacja przepływu,
4 – ustawienie robocze, przedstawione na rysunku.
B. Szkiełko ze skalą, do odczytania natężenia przepływu.

rotometr

Odczytanie natężenia przepływu „glikolu” – górna krawędź pływaka.

 

Płyn solarny – “glikol”

Płyn krążący w instalacji kolektorów słonecznych, potocznie nazywany “glikolem”, jest mieszaniną wody destylowanej (ok. 40%) i glikolu propylenowego lub etylenowego (ok. 60%). Czasami instalatorzy stosują zamienniki oryginalnych płynów. Dlatego warto poprosić o kartę katalogową płynu wlanego do instalacji. Również przy wymianie glikolu, dowiedzmy się jakim rodzajem płynu została napełniona nasza instalacja solarna i jakie ma parametry.

Znając rodzaj płynu możemy sprawdzić czy jest odpowiedni dla naszej instalacji oraz, czy zapewni ochronę instalacji przed zamarzaniem i przed korozją.

Samodzielnie możemy sprawdzić parametry płynu solarnego – przy napełnianiu instalacji, jak również w trakcie jej eksploatacji. Po co to robić ? Żeby:

  • określić czy płyn nadaje się już do wymiany,

  • żeby upewnić się, że nie dodano do niego za dużo wody – ze zwiększaniem ilości wody w płynie solarnym, podwyższa się jego temperatura zamarzania i może nie zapewnić odpowiedniej ochrony dla naszej instalacji podczas silnych mrozów.

Przykładowo – temperatura zamarzania płynu solarnego wynosi -28ᵒC, jeśli ktoś doda więcej wody, to może wynosić już tylko -15ᵒC, a w czasie silnych mróz taka temperatura zamarzania może nie być wystarczająca.

Uwaga. Zabrakło płynu solarnego? W instalacji spadło ciśnienie? Nie dolewaj do niej czystej wody! Uzupełnij instalację odpowiednim płynem solarnym.

Samodzielnie możemy sprawdzić:

  • Kolor płynu – w zależności od producenta, nowe płyny solarne mogą mieć kolor różowy, zielony, błękitny lub jeszcze inny.

płyn solarny

Przykładowe płyny do instalacji solarnych.

Żeby sprawdzić kolor płynu solarnego, np. po pewnym czasie pracy instalacji, wystarczy odkręcić zawór spustowy i wlać trochę płynu do przeźroczystego pojemnika. Jeśli płyn ma kolor brązowy, oznacza to, że trzeba go wymienić na nowy; w instalacji często występowały temperatury ponad 100ᵒC, lub po wielu latach (np. po 10 latach), płyn utracił już swoje właściwości i czas wymienić go na nowy.

  • pH płynu solarnego (kwasowość) – płyny solarne mają pH>7, czyli mają odczyn zasadowy. Obniżenie pH płynu świadczy o jego zużyciu i konieczności jego wymiany.

Łatwo możemy sprawdzić pH płynu za pomocą papierków lakmusowych – zanurzamy papierek w płynie solarnym, który zmieni swój kolor. Następnie porównujemy kolor papierka ze wzornikiem i odczytujemy jego pH: kolory ciemnozielone lub ciemnobłękitne – odczyn zasadowy – płyn jest „OK.”; od pomarańczowej do czerwonej – odczyn kwaśny, płyn do wymiany.

pH płynu solarnego

Paski lakmusowe pokazują poprzez zmianę barwy wartość pH testowanej cieczy – porównanie koloru paska ze wzornikiem.

Prawidłową pracę instalacji zapewnia płyn solarny o pH powyżej 7,0 (pH >7,0), w innym przypadku należy go wymienić na nowy.

  • temperatura zamarzania płynu – sami już tego nie sprawdzimy, bo musielibyśmy posiadać refraktometr; ale warto o to zapytać serwisanta, który co jakiś czas powinien sprawdzić naszą instalację i temperaturę zamarzania „glikolu”.

Refraktometr

Refraktometr, do badania temperatury zamarzania płynu solarnego.

 

Uwaga. Im częściej w instalacji solarnej panują w wysokie temperatury, tym szybciej płyn solarny traci swoje właściwości – szybciej „starzeje się” i częściej trzeba go wymieniać – np. co 3-5 lat. W instalacji bez przegrzewów, płyn może być wymieniany co ok. 10 lat, lub jeszcze więcej.

„Starzenie się” płynu solarnego powoduje: obniżenie jego zdolności do transportowania ciepła i stopniowe obniżenie jego pH – płyn staje się “kwaśny”.
Taki płyn staje się niebezpieczny dla instalacji, bo sprzyja powstawaniu korozji elementów instalacji.

Czy wiesz, że płyn solarny jest wystawiony na duże obciążenia, gdy nagrzewa się do zbyt wysokiej temperatury? Cząsteczki glikolu rozpadają się przy temperaturze powyżej 170ᵒC. W efekcie obniża się poziom pH – w kierunku odczynu kwaśnego, co może powodować korozje.
Glikol przy wysokich temperaturach jest także narażony na utlenienie, co prowadzi do powstawania
złogów, które mogą blokować przepływ w instalacji.

starzenie się płynu solarnego

Wpływ wysokiej temperatury i tlenu jest szkodliwy dla płynu solarnego, gdyż w instalacji tworzą się złogi.

 

Co jeszcze możemy sami sprawdzić?

  • ciśnienie w instalacji,

  • stan powierzchni kolektorów słonecznych: czy absorber i szyba nie mają widocznych uszkodzeń, odbarwień, itp., czy szyba nie jest nadmiernie zabrudzona,

  • czy izolacja cieplna rur nie jest uszkodzona – przed wszystkim izolacja rur biegnących na zewnątrz budynku,

  • czy zawór bezpieczeństwa nie “cieknie” – widoczne krople płynu solarnego,

  • czy wszystkie zastosowane elementy w instalacji są przeznaczone do stosowania w instalacjach kolektorów słonecznych, np. odpowiednia pomp, przeponowe naczynie wzbiorcze, zawory odcinające, śrubunki, uszczelnienia, itd. – wszystkie elementy instalacji powinny być odporne na działanie wysokich temperatur, np. 120ᵒC i wyższej.

Ciśnienie w instalacji

Właściwe ciśnienie płynu solarnego w instalacji jest warunkiem jej optymalnej pracy. Zależy od wysokości instalacji, czyli odległości w pionie między manometrem a najwyższym punktem instalacji solarnej, np. na dachu. Aktualną wartość ciśnienie możemy odczytać na manometrze, który znajduje się w każdej instalacji solarnej.

W najwyższym punkcie instalacji ciśnienie powinno wynosić 1 bar (czyli przy kolektorach). Każdy metr wysokości, tj. od najwyższego punktu instalacji do manomentru, podwyższa ciśnienie o 0,1 bar. Przykładowo, dla instalacji o wysokości 10 m – manometr powinien wskazywać ciśnienie robocze: 2 bar. [1 bar w najwyższym punkcie + 0,1 bar/metr wysokości x 10 m wysokości = 1 bar + 1 bar = 2 bar]. 

Ciśnienie w naczyniu przeponowym

Równie ważnym parametrem instalacji jest odpowiednie ciśnienie w przeponowym naczyniu wzbiorczym – a dokładniej, w jego przestrzeni, w której znajduje się gaz – azot. Żeby naczynie mogło prawidłowo pracować, to znaczy przejmować nadmiar płynu solarnego z instalacji w czasie jego intensywnego nagrzewania, ciśnienie tzw. poduszki azotowej w naczyniu powinno wynosić 0,3 bar poniżej ciśnienia roboczego. Bez odpowiedniego urządzenia sami nie sprawdzimy wartości ciśnienia w naczyniu przeponowym. Ale, powinien to zrobić instalator-serwisant przy pierwszym uruchomieniu instalacji i podczas corocznych przeglądów serwisowych. Prawidłowo dobrane naczynie i ustawione ciśnienie sprawia, że podczas normalnej pracy instalacji praktycznie nie zauważymy na manometrze zmian ciśnienia – nawet w letnie, upalne dni. Mimo, że płyn solarny nagrzewać się może do tempery ok. 70ᵒC.

naczynie wzbiorcze

Przeponowe naczynie wzbiorcze w instalacji solarnej (kolor biały).

Oprócz ciśnienia w naczyniu, bardzo ważnym będzie jego odpowiednie zamontowanie w instalacji:

naczynie wzbiorcze

Montaż przeponowego naczynia wzbiorczego.

W przypadku gdy ciśnienie w naczyniu jest za niskie, trzeba je dopełnić gazem – azotem.
Nie należy uzupełniać ciśnienia powietrzem, bo membrana naczynia przeponowego nie jest całkowicie gazoszczelna i powietrze może przedostawać się do instalacji (dyfuzja tlenu).

Uwaga. Po uruchomieniu instalacji kolektorów słonecznych powinniśmy otrzymać Protokół odbioru i uruchomienia. Powinny w nim zostać zapisane wszystkie istotne informacje i ustawione parametry pracy instalacji.
Przykładowy protokół odbioru odbioru-uruchomienia instalacji > 

W drugiej części opisaliśmy nieprawidłowości w pracy instalacji solarnej i ich możliwe przyczyny. Przeczytaj >