Przeglądy instalacji solarnych

W celu zapewnienia długotrwałej i bezproblemowej pracy instalacji kolektorów słonecznych należy spełnić kilka podstawowych warunków. Jednym z głównych czynników jest dobór komponentów instalacji, jak również jej prawidłowe uruchomienie. Instalacja solarna powinna także podlegać okresowym przeglądom zgodnie z harmonogramem przewidzianym przez producenta urządzeń.

Instalacje wspomagające przygotowanie ciepłej wody użytkowej wykorzystujące energię promieniowania słonecznego narażone są na uszkodzenia spowodowane zarówno czynnikami zewnętrznymi, jak również niekorzystnymi warunkami pracy i niewłaściwą eksploatacją.

Producenci kolektorów słonecznych wymagają, aby instalacje solarne podlegały okresowej kontroli nie rzadziej niż co 12 miesięcy, licząc od daty pierwszego uruchomienia. Okresowe przeglądy muszą być wykonywane nie tylko pod rygorem utraty gwarancji na komponenty, ale przede wszystkim w celu zapewnienia prawidłowej, bezpiecznej i efektywnej pracy całego układu. Brak okresowej kontroli instalacji może prowadzić do jej uszkodzenia. 

Wraz z kolektorem słonecznym użytkownikowi dostarczana jest karta gwarancyjna oraz pełna dokumentacja techniczna urządzenia, gdzie znajdują się wytyczne odnośnie właściwej obsługi instalacji.
W dostarczonej instrukcji serwisowej znajduje się lista czynności kontrolnych, które należy wykonać podczas okresowej kontroli. Przystępując do wykonania przeglądu instalacji solarnej, musimy wyposażyć się w narzędzia umożliwiające prawidłowe wykonanie czynności serwisowych.
Na rynku dostępne są specjalne zestawy narzędzi niezbędne do prawidłowego wykonania czynności kontrolnych instalacji solarnych, jak np. walizki serwisowe.
W skład takiego zestawu narzędzi powinny wchodzić: refraktormetr, papierki lakmusowe do pomiaru pH, manometr, kluczyk do odpowietrzania, miernik uniwersalny oraz naklejki kontrolne.

Czynności serwisowe

Testy pracującej instalacji
Istotną czynnością, od której należy zacząć przegląd każdego urządzenia jest sprawdzenie, czy wszystkie komponenty działają prawidłowo. Możemy to zrobić poprzez wykorzystanie w regulatorze funkcji „test przekaźników”. Niedopuszczalne jest, aby instalację, po wykonaniu przeglądu pozostawić niewłaściwie pracującą. W związku z tym należy przede wszystkim przeprowadzić testowe uruchomienie pompy solarnej i sprawdzić czy praca pompy nie wskazuje na jej uszkodzenie oraz odczytać różnice temperatury załączenia i wyłączenia pompy solarnej oraz odczytać wartość maksymalnej temperatury uzyskanej na czujniku temperatury cieczy w kolektorze. Uruchamiając w trybie ręcznym pompę solarną, należy odczytać na grupie pompowej ustawiony przepływ przez instalację solarną.
Kontrolowanie i zapisywanie parametrów instalacji w stanie tzw. „zastanym” pozwala na wstępną diagnozę, czy układ pracuje prawidłowo oraz w przypadku wprowadzenia zmian, powrót do nastaw pierwotnych.

Sprawdzenie płynu solarnego
Właściwą i bezpieczną pracę instalacji solarnej zapewnia stosowanie nieagresywnego dla środowiska płynu solarnego, którym może być mieszanina wody i 1,2-glikolu propylenowego. Częstą praktyką jest stosowanie tańszych zamienników medium transportujących ciepło z kolektora. W takim przypadku należy uzyskać od użytkownika kartę katalogową płynu, którym została napełniona instalacji podczas pierwszego uruchomienia lub ostatniej wymiany płynu solarnego. Karta katalogowa jest niezbędna w celu określenia typu medium, jak również potwierdzenia, czy płyn może być stosowany do danego typu instalacji, żeby uniknąć sytuacji, w których instalacje napełnione są płynem agresywnym np. dla materiałów, z których wykonane są uszczelnienia. W takich przypadkach należy podjąć niezwłocznie kroki prowadzące do wymiany płynu na dedykowany do instalacji solarnych, jak również wymienić uszczelnienia, które mogły ulec uszkodzeniu.
W przypadku, kiedy mamy potwierdzenie, iż w instalacji znajduje się np. płyn solarny Tyfocor, możemy przystąpić do sprawdzenia jego parametrów. W karcie katalogowej tego czynnika znajdziemy informację, iż powinien on mieć barwę fluoryzująco czerwoną. Jeżeli próbka płynu jest barwy brązowej oznacza to, że w instalacji dochodziło do wielokrotnego występowania temperatury na poziomie 160-200 °C.

Podczas przeglądu technicznego należy sprawdzić wartość pH za pomocą papierków lakmusowych oraz określić temperaturę zamarzania płynu, korzystając z refraktometru. 

Prawidłowe właściwości zapewnia płyn, którego wartość pH zawiera się w zakresie 8,5-10,5.

Drugim parametrem określającym jakość płynu umożliwiającą prawidłową eksploatację instalacji jest temperatura krzepnięcia. Zgodnie z kartą charakterystyki płynu solarnego Tyfocor temperatura krzepnięcia powinna wynosić -28 °C, co zapewnia, że w polskich warunkach atmosferycznych nie dojdzie do rozszczelnienia instalacji wskutek zamrożenia płynu w instalacji.
Znajdujący się w walizce serwisowej refraktometr jest urządzeniem uniwersalnym wyposażonym w dwie skale, umożliwiające badanie zarówno glikolu propylenowego, jak również glikolu etylenowego. Jeżeli podczas badania płynu za pomocą refraktometru stwierdzimy, iż temperatura krzepnięcia jest wyższa niż -28°C (bliższa 0°C), może to oznaczać, ze podczas napełniania układu w instalacji znajdowała się woda lub płyn został dodatkowo rozcieńczony. Z drugiej strony, jeżeli odczytamy, iż temperatura zamarzania wynosi powyżej -50 °C oznacza to, że płyn solarny stracił swoje właściwości na skutek wielokrotnego przegrzania i odparowania wody z roztworu. W obydwu przypadkach należy dokonać wymiany płynu, płucząc uprzednio układ przystosowanym do danego rodzaju instalacji czynnikiem chemicznym, gdyż inaczej ryzykujemy uszkodzenie instalacji solarnej.

Ustawienie parametrów instalacji po wymianie płynu solarnego

W przypadku wymiany płynu w instalacji solarnej konieczne jest ustalenie zarówno ciśnienia w instalacji, jak również ciśnienia wstępnego w przeponowym naczyniu wzbiorczym. 

Instalacja kolektorów słonecznych powinna być instalacją nadciśnieniową, co oznacza, że ciśnienie robocze w najwyższym punkcie instalacji powinno wynosić minimum 1 bar, a w przypadku kolektorów z warstwą ThermProtect (kolektory z zabezpieczeniem przed przegrzewaniem bezpośrednio w absorberze) ciśnienie w najwyższym punkcie pracy minimum 3 bary. Każdy metr wysokości statycznej instalacji, tj. wysokość od grupy pompowej do najwyższego punktu instalacji podwyższa nam ciśnienie robocze na manometrze zainstalowanym w grupie pompowej o 0,1 bar.
W związku z tym dla instalacji o wysokości statycznej równej 10 m minimalne ciśnienie robocze w instalacji solarnej na manometrze zainstalowanym na grupie pompowej powinno wynosić 2 lub 4 bary. Aby zapewnić możliwość przejmowania przez przeponowe naczynie wzbiorcze nadmiaru płynu solarnego ciśnienie poduszki azotowej w przeponowym naczyniu wzbiorczym powinno wynosić 0,3 bar poniżej ciśnienia roboczego.

Każdy przegląd techniczny wymaga od serwisanta przeprowadzenia kontroli i ewentualnej regulacji strumienia przepływu. W tym celu należy odczytać wartość przepływu na górnej krawędzi pływaka rotametru. Zanim dokonamy regulacji przepływu objętościowego należy sprawdzić i wyczyścić filtry siatkowe zabudowane na instalacji.

Zabrudzone filtry mogą skutecznie blokować przepływ oraz powodować uszkodzenie pompy obiegu solarnego. Wyczyszczenie filtrów oraz porównanie odczytanych wartości przepływu podczas kontroli przed przystąpieniem do czynności serwisowych umożliwi określenie czy należy dokonać regulacji.

W przypadku, kiedy do sterowania wykorzystujemy regulator umożliwiający regulację prędkości obrotowej pompy solarnej odczyt i nastawę prawidłowej wartości przepływu należy dokonać dla pełnej mocy pompy solarnej. W tym celu należy uruchomić pompę w trybie ręcznym i dokonać regulacji. W zależności od sposobu eksploatacji oraz liczby kolektorów należy ustawić wymagany strumień przepływu.
Ustalenie prawidłowej wartości przepływu objętościowego ma wpływ na rozkład temperatury w obiegu kolektora. Mały przepływ przez instalację solarną spowoduje dużą różnicę temperatury pomiędzy zasilaniem i powrotem, natomiast wysoki przepływ wpłynie na małą deltę temperatury w obiegu kolektora. Im większa delta temperatury, tym bardziej rośnie średnia temperatura kolektora, co oznacza, że współczynnik sprawności kolektora spada. W przeciwnym przypadku, wrośnie prędkość przepływu czynnika, a tym samym rosną opory przepływu.

W celu osiągnięcia optymalnie wysokich sprawności i niskich oporów przepływu przyjęto, iż dla zarówno dla słonecznych kolektorach płaskich, jak i próżniowych należy przyjąć na każdy m² powierzchni absorbera przepływ objętościowy na poziomie 40 (dm³/m²*h). Zbyt mały przepływ przez instalację powoduje częste przegrzewy instalacji, a w konsekwencji degradację płynu i zablokowanie przepływu. W odwrotnej sytuacji, tj. zwiększonego przepływu objętościowego może dochodzić do szybszego zużywania się m.in. pompy obiegu solarnego. 

Czynności końcowe
W zależności od zastosowanego regulatora należy przeprowadzić kontrolę przyłączy elektrycznych regulatora m.in. biegunowość przyłącza zasilania, charakterystyki czujników temperatury. Jeżeli w instalacji zabudowany jest termostatyczny zawór mieszający należy skontrolować jego prawidłowe nastawy.
Dodatkowe czynności, które należy przeprowadzić co 3 do 5 lat pracy instalacji dotyczą oględzin istotnych komponentów instalacji, tzn. skontrolować powierzchnię kolektorów, jakość absorbera oraz przeprowadzić kontrolę jakości izolacji termicznej przewodów instalacji.
Każdy przegląd techniczny wymaga przeprowadzenie kontroli zgodności parametrów solarnych w zależności od nasłonecznienia. Powyższe sprawdzenie można dokonać na podstawie odczytów parametrów na termometrach zasilania i powrotu z instalacji solarnej i porównanie ich z odczytami wartości temperatur na czujniku cieczy w kolektorze oraz czujniku temperatury wody w podgrzewaczu.

Właściwe przeprowadzenie przeglądu instalacji…

…zgodnie z powyższymi wytycznymi gwarantuje bezpieczną i bezproblemową pracę instalacji solarnej. Efektywna praca z kolei pozwala na wykorzystanie darmowej energii promieniowania słonecznego, ochronę środowiska naturalnego oraz niższe koszty eksploatacyjne dla użytkowników.