Masz solary na dachu? Lepiej się dowiedz, co się dzieje przy -20 na dworze
Użytkownicy instalacji solarnych często boją się tęgich mrozów. Niska temperatura stanowi potencjalne zagrożenie dla kolektorów. Obawy o zamarzanie cieczy znajdującej się w systemie nie zawsze są uzasadnione. Wiele zależy od rodzaju instalacji, zastosowanego czynnika grzewczego oraz sposobu eksploatacji solarów.
- Czy domowe instalacje solarne są odporne na mróz?
- Kiedy czynnik grzewczy przestaje być odporny na zamarzanie?
- Kolektory próżniowe typu heat-pipe – o tym warto pamiętać!
- Jak przygotować instalację solarną na ekstremalne mrozy?
Czy domowe instalacje solarne są odporne na mróz?
Pan Jacek wiosną zeszłego roku zdecydował się na instalację solarów do podgrzewania wody. Gdy nadeszły pierwsze zimowe mrozy, mężczyzna zaczął obawiać się, że jego kolektory nie wytrzymają ujemnych temperatur. Czy czynnik grzewczy, który wypełnia instalację solarną, może zamarznąć i rozsadzić rurki?
Instalacje solarne pracujące w naszym klimacie nigdy nie powinny być wypełnione wyłącznie wodą. Czynnik roboczy krążący w takich układach to roztwór glikolu propylenowego i wody, dobrany w taki sposób, by nie zamarzał pod wpływem ujemnej temperatury. Stężenie glikolu na poziomie 40–45% powinno uchronić solary przed uszkodzeniem, nawet wtedy, gdy mróz sięga -25°C.
Pamiętajmy, że temperatura krystalizacji takiego czynnika roboczego może wynosić około –20°C. W tym momencie w układzie pojawiają się niewielkie kryształki lodu, jednak nie wiąże się to jeszcze ze wzrostem objętości i nie stanowi bezpośredniego zagrożenia dla instalacji solarnej. Pełne zamarznięcie może nastąpić dopiero w momencie, gdy mróz sięgnie -30°C. W Polsce raczej nie mamy do czynienia z podobnymi, długotrwałymi spadkami temperatury. Glikol w kolektorach mógłby zamarznąć tylko w sytuacji wyjątkowo niekorzystnych warunków atmosferycznych, które utrzymują się przez długi czas.
Kiedy czynnik grzewczy przestaje być odporny na zamarzanie?
Zamarznięcie czynnika grzewczego w instalacji solarnej jest mało prawdopodobne. Do awarii systemu może jednak dojść, gdy glikol utraci swoje właściwości fizykochemiczne. Czynnik roboczy może ulec uszkodzeniu latem, gdy kolektory są narażone na częste i długotrwałe przegrzewanie.
Naukowcy odkryli, że glikol może ulegać degradacji wtedy, gdy ciepło wytwarzane przez kolektory nie jest odbierane przez wiele dni. Przy utrzymywaniu temperatury na poziomie około 235°C, po ponad 40 dobach można zauważyć, że w czynniku grzewczym zwiększa się udział wody, co obniża jego odporność na mróz.
Podobne ryzyko dotyczy przede wszystkim kolektorów próżniowych o określonej budowie, zwłaszcza tych z bezpośrednim przepływem glikolu i jego utrudnionym wypieraniem w stanie stagnacji. Kolektory płaskie oraz rozwiązania z korzystnym układem orurowania znacznie szybciej ograniczają przegrzewanie czynnika, chroniąc go przed degradacją.
Kolektory próżniowe typu heat-pipe – o tym warto pamiętać!
Nie każda instalacja solarna reaguje na niskie temperatury w ten sam sposób. W systemach przepływowych z glikolem ryzyko zamarznięcia jest minimalne, o ile czynnik zachował swoje właściwości, a instalacja jest regularnie kontrolowana. Takie układy mogą pracować nawet kilkanaście lat na tym samym płynie, pod warunkiem okresowych przeglądów obejmujących pomiar temperatury krzepnięcia i odczynu pH.
Inaczej wygląda sytuacja w kolektorach, w których nośnikiem ciepła jest woda. Przy temperaturach rzędu –15°C woda zamarza, prowadząc do pękania rurek cieplnych. Problem ten dotyczy m.in. części konstrukcji kolektorów próżniowych typu heat-pipe, co zostało potwierdzone w kilkuletnich obserwacjach eksploatacyjnych oraz badaniach prowadzonych po zgłoszeniach użytkowników.
Jak przygotować instalację solarną na ekstremalne mrozy?
Mróz zagraża przede wszystkim kolektorom ciśnieniowym, które są wypełnione wodą użytkową. Nawet krótkotrwałe spadki temperatury poniżej zera mogą prowadzić do pękania rur, uszkodzeń zaworów, a w skrajnych przypadkach także do zniszczenia zbiornika.
Właśnie dlatego wybrane instalacje solarne wymagają dobrego przygotowania do sezonu zimowego. Właściciel powinien zadbać o opróżnienie zbiornika i przewodów przed pierwszymi przymrozkami. W nowoczesnych konstrukcjach z rurami typu heat-pipe nie ma konieczności demontażu samych rur próżniowych, ale w starszych systemach z bezpośrednim obiegiem wody spuszczenie cieczy z całego układu może być konieczne. Próby użytkowania kolektorów ciśnieniowych zimą bywają obarczone ryzykiem ich uszkodzenia. Jeśli chcemy podgrzewać wodę przez cały rok, musimy zainwestować w instalację przepływową z glikolem.
Mróz zazwyczaj nie stanowi zagrożenia dla nowoczesnych instalacji solarnych. Awarie spowodowane ekstremalnie niskimi temperaturami reguły stanowią konsekwencję uszkodzenia czynnika grzewczego lub dotyczą solarów, które nie zawierają roztworu glikolu.