logo  

Strona poświęcona technicznym aspektom instalacji

solarnych i nie tylko

 

 

 

 

Nowa instalacja słoneczna typu AQUA-STEP

Instalacje solarne wykonywane w obecnym kształcie stwarzają coraz więcej kłopotu ich użytkownikom. O ile parę lat wstecz głównie montowało się kolektory płaskie, dzisiaj duża część instalacji składa się z kolektorów próżniowych. I te najbardziej narażone są na różnego rodzaju niedogodności.

Obecnie instalacje solarne składające się z kolektorów płaskich jak i próżniowych wykonywane są jako instalacje ciśnieniowe, to znaczy takie w których glikol jako ciecz niezamarzająca wpompowywana jest pod ciśnieniem z jednoczesnym procesem usuwania powietrza z niej. Prawidłowa praca takiej instalacji czasami nastręcza wiele kłopotów, ponieważ czasami zdarza się, że na wakacje w czasie największego nasłonecznienia pragniemy wyjechać z rodziną na urlop. O ile instalacje składające się z kolektorów płaskich ze względu na budowę mają możliwość wyprowadzenia nagromadzonego ciepła z powrotem do atmosfery poprzez tak zwaną funkcję wakacyjną realizowaną w module elektroniki to instalacje składające się z kolektorów próżniowych nie są w stanie wytracić tego ciepła. Spowodowane jest to tym, że próżnia jako idealny izolator nie wypuści nagromadzonego ciepła z wnętrza rury próżniowej. Również zanik napięcia sieciowego w czasie dużego nasłonecznienia spowoduje, że instalacja solarna przejdzie w stan  "stagnacji". To znaczy taki, gdzie w kolektorach prawie natychmiast wypełniający kolektory glikol zaczyna się gotować.  Co prawda dobrze wykonana instalacja zawsze jest wyposażona w urządzenia kompensujące wzrost ciśnienia a więc zwiększone ciśnienie nie pociągnie za sobą rozszczelnienia układu i tu nic się nie stanie, natomiast ze względu na panujące temperatury w unieruchomionym kolektorze doprowadzają do degradacji samego glikolu, który to po zbyt krótkim czasie pracy trzeba wymienić na nowy.  Część instalacji aby do takich sytuacji nie dochodziło wyposażana jest w tak zwane UPS-y, czyli urządzenia, które po zaniku prądu sieciowego podtrzymują napięcie na pompie solarnej. Jednak nie wielka ilość inwestorów decyduje się na takie wyposarzenie instalacji ze względu na koszty takiego UPS-a.
Do zagotowania glikolu w kolektorach może dojść w momencie gdy w zasobnik osiągnie temperaturę 85oC  a słońce nadal świeci. Ta sytuacja może również wystąpić  gdy zużycie ciepłej wody jest stosunkowo niskie lub instalacja jest "przewymiarowana" w stosunku do normalnego zużycia ciepłej wody. Z opisanymi wyżej sytuacjami zawsze trzeba się liczyć bo należą one do "specyfiki" instalacji solarnych. Producenci glikoli wychodząc naprzeciw zaczynają produkować glikole, których temperatura wrzenia jest w granicach 180oC. Jednak przy kolektorach próżniowych to nie wystarcza, bowiem przy unieruchomionej instalacji temperatura w kolektorze dochodzi do około 250-300oC i proces degradacji glikolu będzie jednak następował. Zagotowanie glikolu w kolektorach czasami jednak doprowadzi do wytrącenia się powietrza co może skutecznie doprowadzić do blokady całej instalacji. Po takim unieruchomieniu wizyta serwisu już jest konieczna co jest związane z dodatkowymi kosztami odpowietrzenia instalacji. Po wyliczeniu tych jakże istotnych niedogodności pracy instalacji solarnych można by się spytać czy istnieje możliwość wykonania takiej, bez tych wszystkich wad.
Otóż większość instalacji solarnych można wykonać tak aby nie miały one przedstawionych wyżej wad. Jest to system AQUA-STEP. Budowa w tym systemie jest tańsza ze względu na to, że jest to system o wiele prostszy w swej budowie.. Jednak nie wszystkie kolektory będą nadawać się do takich instalacji. W przypadku kolektorów płaskich nie nadawać się będą kolektory o tak zwanej podwójnej harfie a w przypadku kolektorów próżniowych kolektory o budowie i zasadzie działania heat pipe.
Najlepiej będą natomiast nadawały się kolektory płaskie o budowie pojedynczej harfy a w przypadku kolektorów próżniowych tak zwane u-rurki.
System AQUA-STEP został zaprezentowany na rysunku poniżej.




Proszę zwrócić uwagę na prostotę  systemu AQUA-STEP. Do jego budowy prócz kolektorów i zbiornika będą potrzebne tylko trzy elementy: pompa, moduł elektroniki oraz nowy element zbiornik drenażowy. Zbiornik ten to naczynie wykonane na ogół ze stali nierdzewnej o pojemności kilku do kilkudziesięciu litrów ( w zależności od ilości kolektorów ) posiadające u góry ciekawie ukształtowany wlot wody tak aby przelewała się ona bezgłośnie oraz u dołu wylot. Bardzo proste urządzenie i trudno się tu rozpisywać nad jego budową.
W stosunku do "klasycznej" instalacji nie mają tu zastosowania takie elementy jak: naczynie kompensujące ciśnienie, rotametr, manometr, separator powietrza, zawór zwrotny, odpowietrznik przy kolektorze oraz ręczna lub mechaniczna pompa do napełniania instalacji pod ciśnieniem. Wszystkie te elementy należały do tak zwanej grupy solarnej, z której pozostała tylko pompa.
Prostota tego systemu polega na tym, że jest to system bezciśnieniowy, gdzie kolektory pozostają w stanie "suchym" bez płynu do momentu kiedy moduł elektroniki poda napięcie do pompy. Woda w momencie gdy pompa zaczyna pracę pobierana jest z zbiornika drenażowego , który jednocześnie napełniany jest powietrzem z kolektorów. Ta sytuacja trwa tak długo jak pracuje pompa. W momencie, gdy stanie pompa woda siłą ciężkości spływa po jednej stronie instalacji, natomiast drugą powietrze zgromadzone w zbiorniku drenażowym wypełnia kolektory, przejmując jednocześnie ciecz, która  uprzednio je wypełniała.
Nie bez znaczenia jest moduł elektroniki. Ponieważ w "klasycznych" ciśnieniowych układach można było stosować różne moduły elektroniki do różnych kolektorów, to układzie AQUA-STEP praca modułu nie co się różni i w związku z tym napisano nowy algorytm działania, pozostawiając ze starych układów systemy zabezpieczeń instalacji przed przegrzaniem.
W tej sytuacji, posiadając system AQUA-STEP niczym strasznym i spędzającym sen z powiek będzie w słoneczny  dzień wyjazd na urlop, zanik prądu, czy temperatura w zasobniku na poziomie 85oC, bo w tych sytuacjach kolektory pozostają puste bez płynu.
Szacuje się, że tak wykonana instalacja jest tańsza od "klasycznej " o około 10% a na pewno tańsza w eksploatacji co nie jest bez znaczenia.
Pierwsze tego typu instalacje zostały wprowadzone do użytku w 1980 roku, a największymi ich "fanami" są Amerykanie, natomiast po mimo swoich zalet w Polsce nie wykonuje się ich w cale a jedynymi użytkownikami są amatorzy budujący swoje instalacje  w zaciszu garaży. To oni, można powiedzieć szeroko we własnym środowisku wprowadzają ten system z dużym powodzeniem. Natomiast przeglądając wiele profesjonalnych projektów instalacji solarnych w ani jednym przypadku nie natrafiłem na tego typu instalacje. Prawdopodobnie nasi projektanci w ogóle nie wiedzą, że instalacje solarną można wykonać w ten sposób. I to nie tylko instalacje składające się z małej ilości kolektorów. Największa jaką udało mi się znaleźć to instalacja składająca się z 100 kolektorów płaskich a więc taka, która do małych nie należy. Co prawda nieśmiało już niektórzy producenci zaczynają wprowadzać ten system, jednak proponowane naczynia drenażowe są zintegrowane ze zbiornikiem i pompa w jednej obudowie co mocno ogranicza ich zastosowanie a i cena takiego modułu dla przeciętnego inwestora można powiedzieć jest zbyt duża.

powrót