Další prvky solárních systémů 1. Teplonosné látky

Dalším důležitým faktorem je teplonosné médium, které se používá pro přenos transformovaného tepla ze slunečního záření od kolektorů k zásobníku, respektive ke spotřebě. Teplonosné tekutiny musí splňovat v extrémních klimatických podmínkách základní požadavky:

• vysoká tepelná kapacita

• dlouhodobá spolehlivost a stabilita

• nízká viskozita, zejména při nízkých teplotách

• mrazuvzdornost a vyšší teplota varu mimo rozsah provozních teplot

• další ekologická a bezpečnostní hlediska

Nejčastěji používanou tekutinou v našich klimatických podmínkách je zpravidla směs vody s glykoly s inhibitory koroze a dalšími stabilizátory směsi. U těchto směsí se standardně doporučuje ředění vodou s 40% podílem glykolu. Ve směsi by nemělo být méně než 35 % glykolu. Vyšší koncentrace glykolu nad 50 % znamená vyšší viskozitu směsi, větší čerpací práci a riziko poškození čerpadel a expanzomatů. Kyselost této směsi by se měla pohybovat okolo hodnoty 8 pH, neměla by klesnout pod hodnotu 6,5. Na trhu je řada výrobců a obchodních značek těchto kapalin a je mezi nimi značný kvalitativní rozdíl. Samotná směs vody a glykolu má větší korozní účinky než samotná voda.

Nekvalitní směsi mohou způsobovat korozi, ale také velké problémy s funkcí a životností.

Z nekvalitní kapaliny se mohou například separovat pevné a vazké částice a uvolňovat nežádoucí plynná složka, čímž dojde k nevratnému zanesení potrubí, výměníků a samotných sl. kolektorů a přerušení průchodnosti potrubí. K tomuto jevu docházelo u některých kapalin a zejména u vakuových sl. kolektorů, které dosahují vyšších stagnačních teplot. Někteří výrobci sl. kolektorů proto pro vakuové sl. kolektory doporučují směsi speciální, odolnější vyšším teplotám. Do solárních systémů lze požívat pouze kapaliny k tomuto účelu vyrobené, nelze je napouštět například jedovatými tekutinami typu Fridex apod.

Kapaliny na bázi glykolu jsou agresivní pro řadu materiálů, kterých se v primárních okruzích solárních systémů musíme vyvarovat. Jedná se například o pozinkované potrubí, pryžová těsnění apod. solárním systém.

Solární fototermální systémy v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel 2- Solárních systémů pro přitápění

27

Obr. 2.33. Zabezpečení proti mrazu – koncentrace směsi v závislosti na bodu tuhnutí Drain-Back systém

Na trhu jsou i systémy, kde se používá jako teplonosná kapalina v extrémních podmínkách voda. Tyto systémy se bez běhu čerpadla musí celé zcela vyprázdnit, aby bylo vyloučeno poškození mrazem.

Obr. 2.34. Princip Drain-Back bez použití teplonosných nemrznoucích kapalin 2.3.2. Primární potrubí a izolace prvků solárních systémů

Potrubí pro primární okruhy solárních systémů musí splňovat dva základní předpoklady – musí dlouhodobě odolávat vysokým teplotám, kdy u solárních systémů stoupá stagnační teplota až přes 200 °C, a musí zajistit přenos tepla od kolektorů k zásobníkům.

S vysokými teplotami jsou spojeny také nároky na dilatace potrubí, jejich izolaci, způsoby spojování a použitá těsnění. Dalším důležitým faktorem je odolnost vůči korozi a chemická rezistence vůči použitým teplonosným Obr. 2.35. dvojité nerez

flexibilní potrubí

Solární fototermální systémy v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel 2- Solárních systémů pro přitápění

28

látkám. Dnes stále převládá použití měděného potrubí a flexibilních nerezových potrubí, která se často prodávají již ve dvojici předizolované s kabelem pro teplotní čidlo. Měděné potrubí se lisuje lisovacími fitinkami se speciálními těsněními vyráběnými pro tento účel nebo se letuje tvrdou pájkou a u malých solárních systému s nevakuovanými kolektory také pájkou měkkou s vyšším obsahem stříbra. Jako izolace je vhodné použít izolace na bázi kaučuku pro vysokoteplotní aplikace a s UV filtrem pro exteriéry. Do interiérů lze požít také izolace na bázi čedičových a skelných vláken. Ty jsou ovšem nasákavé a nevhodné pro venkovní použití. U velkých solárních systémů je vhodné potrubí s izolací zabezpečit ještě obalem např. z odolných plastů nebo slabého plechu ze slitin hliníku, tím je potrubí a izolace chráněno proti venkovním vlivům – ptákům, dešti, slunci...

Plastové a pozinkované potrubí zpravidla nebude splňovat požadavky z předchozího odstavce.

2.3.3. Řídící systémy, bezpečnostní prvky

Solární systémy jsou plně automatická zařízení ovládaná automatickou regulací, která zajišťuje solární ohřev na základě teplotní diference mezi teplotou v kolektorech a zásobnících. Sofistikované regulátory zároveň zajišťují dohřev bivalentím zdrojem, případně řídí také odběr tepla – topnou soustavu. Na trhu je celá řada specializovaných výrobců a výrobců tradičních, kteří do svého sortimentu nebo do svých regulátorů zařazují funkce a výstupy pro solární systémy.

Solární regulátory a řídicí systémy musí vedle provozních funkcí zajišťovat také funkce bezpečnostní, zejména související s přehříváním zásobníků a s omezováním výstupní teploty TV a topné vody do topných soustav.

Další důležitou roli hrají v tlakových okruzích solárních okruhů bezpečnostní ventily a expanzní nádoby pro eliminaci vysokých tlaků způsobených

zejména stagnačními stavy, kterých se u solárních systémů nelze vyhnout.

2.3.4. Čerpadlové jednotky, výměníky tepla a další prvky solárních systémů Oběhová čerpadla, výměníky tepla a další armatury jsou nezbytnými prvky, bez kterých se solární systémy neobejdou. Zpravidla pro ně platí stejné zásady jako pro běžnou topenářskou praxi. Tyto komponenty však musí odolávat vyšším teplotám a použité těsnící prvky musí být inertní vůči použitým kapalinám v primárních okruzích. U solárních systémů jsou také důležité odvzdušňovací prvky, které musí odolávat vysokým teplotám, protože teplonosné kapaliny mění výrazně svou teplotu a také skupenství, čímž se uvolňuje vázaný vzduch v kapalině.

Obr. 2.36. Solární regulátor, [RESOL]

Obr. 2.37. Čerpadlová jednotka RLGPZ2270, [SONNENKRAFT]

Solární fototermální systémy v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel 2- Solárních systémů pro přitápění

29

2.4. Typická schémata kombinovaných solárních systémů pro ohřev TV