Pojistná a zabezpečovací zařízení solárního systému
Solární systémy pro ohřev teplé užitkové vody (TUV) stejně jako jiné tepelné soustavy musí být vybaveny pojistnými a zabezpečovacími prvky.
Základ tvoří především:
- pojistný ventil
- expanzní nádoba
Při jejich návrhu vycházíme z topenářských norem, protože české normy solární soustavy samostatně neřeší. Je ale nutné zohlednit specifika solárních systémů, zejména vyšší teploty a rozdílné provozní stavy oproti klasickým otopným soustavám.
Provozní tlaky a teploty v solárních soustavách
Solární sestava se běžně provozuje:
- od plnicího tlaku „za studena“ při minimální teplotě cca 10–20 °C,
- až po maximální provozní tlaky a teploty v rozsahu 90–130 °C.
Počáteční plnicí tlak je dán:
- výškou sloupce teplonosné kapaliny nad místem připojení expanzní nádoby (hydrostatický tlak),
- minimálním potřebným tlakem v nejvyšším místě soustavy, tedy u kolektoru.
Rozsah minimálního tlaku se volí podle konkrétního zapojení a typu nemrznoucí směsi (nejčastěji propylenglykol). Tlak musí být nastaven tak, aby:
- byla zajištěna funkčnost soustavy,
- byl dodržen správný bod varu teplonosné kapaliny,
- nedocházelo ke zbytečné degradaci směsi.
Pokud teplonosná kapalina degraduje např. nad 120 °C, je nutné udržovat provozní tlak tak, aby teplota varu této kapaliny ležela pod hranicí její degradace.
Při stagnaci kolektorů (maximální ohřev bez odběru) dochází:
- k varu kapaliny v kolektoru,
- teplota se dále již nezvyšuje,
- odpaří se pouze část kapaliny,
- zbytek je vytlačen zpět do potrubí a do expanzní nádoby.
Tímto se kolektor chrání před nadměrným tepelným zatížením.
Expanzní nádobu je proto nutné dimenzovat tak, aby bezpečně pohltila objem kapaliny vytlačené z kolektorů při stagnaci.
U kapalin odolných vysokým teplotám je možné volit vyšší provozní tlaky, omezit změnu skupenství a minimalizovat pronikání páry do rozvodů.
Pojistný ventil v solárním systému
Pojistný ventil chrání primární okruh solární soustavy před nadměrným tlakem.
- Otevírací přetlak ventilu určuje maximální tlak v soustavě.
- Musí být sladěn s tlakovou odolností nejslabšího prvku – obvykle výměníku nebo kolektoru.
- Podle něj se také volí tlakový stupeň a velikost expanzní nádoby.
Platí zásadní pravidlo:
Mezi pojistným ventilem a okruhem nesmí být žádný uzavíratelný prvek.
Instalace pojistného ventilu přímo do větve u kolektorů na střeše se v praxi nedoporučuje, protože:
- revize a kontrola na těžko přístupných střechách se téměř nikdy nedělají,
- venkovní prostředí snižuje životnost ventilu,
- při otevření ventilu může teplonosná kapalina odtéct na střechu,
- solární soustava pak ztratí tlak a stane se nefunkční.
Proto v praxi umísťujeme pojistný ventil do technické místnosti, což z hlediska bezpečnosti nepředstavuje problém.
Doporučená praxe:
- Umístit k pojistnému ventilu také tlakoměr a teploměr.
- Zajistit, aby pojistné potrubí umožnilo volný odtok média a nezachytávaly se v něm nečistoty.
- Pojistný ventil musí být umístěn tak, aby nedošlo k opaření obsluhy.
- Ventil je nutné pravidelně kontrolovat.
U solárních systémů se běžně používá pojistný ventil na 6 bar.
Expanzní nádoba v solárním systému
Expanzní nádoba umožňuje vyrovnávat změny objemu teplonosné kapaliny vlivem tepelné roztažnosti. Zabraňuje:
- nedovolenému zvýšení tlaku v soustavě,
- zbytečným ztrátám kapaliny přes pojistný ventil při stagnaci.
V solárních soustavách se dnes používají uzavřené expanzní nádoby s membránou. Dříve bylo možné setkat se i s otevřenými nádobami (podobně jako u otopných soustav), kde se měnila hladina v nejvyšším bodě soustavy.
Konstrukce expanzní nádoby:
- kovová nádoba,
- uvnitř pružná membrána oddělující:
- teplonosnou kapalinu,
- stlačený plyn (obvykle vzduch nebo inertní plyn).
Oproti nádobám pro klasické otopné soustavy musí solární expanzní nádoba:
- odolávat vyšším teplotám,
- být kompatibilní s chemickým složením nemrznoucí směsi,
- zvládnout opakovnou expanzi a kontrakci kapaliny při vysokých teplotách.
Při stagnaci:
- pára vytlačí kapalinu z kolektorů do expanzní nádoby,
- po poklesu teploty pára zkondenzuje,
- kapalina se vrací zpět do kolektorů.
Umístění expanzní nádoby:
- může být téměř kdekoli v soustavě,
- nejčastěji ji umisťujeme na „studenou“ větev primárního okruhu,
- kvůli nižšímu tepelnému namáhání,
- musí být instalovaná ve správné vertikální poloze,
- aby se nezavzdušňovala,
- je nutná pravidelná kontrola tlaku v nádobě – podmínka správné funkce celého systému.
Solární expanzní nádoby bývají často v bílé barvě a vyrábějí se v objemech cca 10–50 litrů i více, podle velikosti soustavy.
Jak to vypadá v praxi – nejčastější chyby u pojistných prvků
V moderních sestavách je pojistný ventil obvykle součástí solární čerpadlové skupiny, společně s:
- teploměry,
- zpětnou klapkou,
- připojením pro expanzní nádobu.
To je velmi pohodlné řešení – „stačí pověsit čerpadlovou skupinu“.
Problém nastává, když zbytek udělá někdo, kdo nerozumí tlakům a nastavení.
Špatně nastavený provozní tlak
Častá chyba:
- montážní firma nastaví příliš vysoký tlak v solární soustavě,
- při stagnaci dochází k častému otevírání pojistného ventilu,
- nemrznoucí směs uniká ven,
- po vychladnutí kapaliny je tlak pod provozní hodnotou.
Zároveň nikdo neřešil:
- tlak v expanzní nádobě,
- správný vztah mezi předfouknutím nádoby a plnicím tlakem soustavy.
Výsledek:
- systém je nespolehlivý,
- směs se zbytečně doplňuje a ředí,
- zkracuje se životnost nemrznoucí kapaliny.
Expanzní nádoba jen „pověšená na zeď“
Další častý problém:
- expanzní nádoba je fyzicky nainstalovaná,
- ale nikdo nezkontroloval ani nenastavil tlak na správnou hodnotu.
Bez správného nastavení:
- nádoba nefunguje tak, jak má,
- tlak v soustavě není stabilní,
- soustava se chová nevyzpytatelně při změnách teplot.
„Pumpička“ na solární potrubí – špatný vtip místo řešení
Za vrchol nevkusu považujeme instalace, kde:
- firma zákazníkovi namontuje k solárnímu potrubí ventilek a pumpičku,
- a řekne mu: „Když klesne tlak, prostě si to dopumpujte.“
Výsledkem je, že:
- zákazník dva roky pumpuje solární systém,
- místo aby řešil netěsnost nebo chybu v instalaci reklamací,
- a když mu dojde, že to není normální, je zpravidla po záruce
a firma už nemá zájem přijet.
Bohužel, instalaci solárního systému dnes provádí leckdo, kdo má ruce a nohy.
Naštěstí musíme dodat, že se stále setkáváme i s velmi pěknými, odborně provedenými instalacemi, za které bychom se podepsali.
Trvejte na odborné instalaci a správném nastavení
Správně navržené a nastavené:
- pojistné ventily,
- expanzní nádoby,
- provozní tlak a plnicí tlak,
jsou klíčové pro:
- bezpečný provoz,
- dlouhou životnost nemrznoucí směsi,
- bezproblémový chod solárního systému.
Při montáži solárního systému trvejte na odborném provedení:
- ptejte se na nastavení tlaku,
- chtějte vědět, kde je pojistný ventil a expanzní nádoba,
- zajímejte se o doporučený servisní interval a kontrolu tlaku.
Dobře navržený a zabezpečený solární systém vám pak může spolehlivě sloužit řadu let bez zbytečných ztrát a nervů.
