Co dzieje się z solarami, gdy temperatura spada do –20°C? Wszystko zależy od jednego szczegółu
Właściciele instalacji solarnych, gdy tylko prognozy zapowiadają siarczyste mrozy, często zaczynają się niepokoić: czy kolektory to wytrzymają? Niska temperatura bywa postrzegana jako realne zagrożenie, a widmo zamarznięcia cieczy w układzie potrafi spędzać sen z powiek. Tyle że nie zawsze te obawy mają pokrycie w rzeczywistości. Wszystko rozstrzyga kilka kluczowych szczegółów — typ instalacji, rodzaj zastosowanego czynnika oraz to, jak na co dzień eksploatuje się solary. I właśnie tu kryje się najważniejsza odpowiedź.
- Czy solary mogą zamarznąć zimą?
- Dlaczego glikol w solarach traci moc
- Jak mróz wpływa na instalacje solarne
- Mróz a kolektory: jak uniknąć awarii zimą
Czy solary mogą zamarznąć zimą?
Pan Jacek na wiosnę ubiegłego roku postawił na montaż solarów do podgrzewania wody. Kiedy przyszły pierwsze zimowe przymrozki, zaczął się zastanawiać, czy jego kolektory poradzą sobie z mrozem. Czy płyn krążący w instalacji solarnej może zamarznąć i doprowadzić do pęknięcia rurek?
W naszych warunkach klimatycznych instalacja solarna nigdy nie powinna być zalana samą wodą. W praktyce jako czynnik roboczy stosuje się mieszaninę wody i glikolu propylenowego, dobraną tak, aby zachowywała odporność na ujemne temperatury. Zwykle stężenie glikolu rzędu 40–45% wystarcza, by zabezpieczyć układ nawet wtedy, gdy temperatura spada do okolic -25°C.
Warto pamiętać, że temperatura krystalizacji takiego czynnika może wynosić około –20°C. Na tym etapie w płynie zaczynają pojawiać się drobne kryształki lodu, ale nie oznacza to jeszcze zwiększenia objętości i zazwyczaj nie stanowi bezpośredniego zagrożenia dla instalacji. Do całkowitego zamarznięcia może dojść dopiero przy mrozach rzędu -30°C. W Polsce takie długotrwałe spadki temperatury zdarzają się rzadko, więc glikol w kolektorach mógłby zamarznąć głównie w wyjątkowo niekorzystnych warunkach pogodowych utrzymujących się przez dłuższy czas.
Dlaczego glikol w solarach traci moc
Zamarznięcie czynnika grzewczego w instalacji solarnej zdarza się bardzo rzadko. Do problemów z pracą systemu może jednak dojść wtedy, gdy glikol straci swoje właściwości fizykochemiczne. Najczęściej dzieje się to latem, kiedy kolektory przez dłuższy czas i wielokrotnie pracują w warunkach przegrzania.
Badacze wykazali, że glikol zaczyna się degradować, jeśli energia wytwarzana przez kolektory nie jest odbierana przez wiele dni. Gdy temperatura utrzymuje się w okolicach 235°C, po ponad 40 dobach można zauważyć wzrost zawartości wody w czynniku, co bezpośrednio obniża jego odporność na zamarzanie.
Takie ryzyko dotyczy głównie wybranych kolektorów próżniowych o konkretnej konstrukcji — szczególnie modeli z bezpośrednim przepływem glikolu i utrudnionym jego wypieraniem podczas stagnacji. Kolektory płaskie oraz instalacje z dobrze zaprojektowanym układem orurowania szybciej ograniczają przegrzewanie czynnika, dzięki czemu skuteczniej chronią go przed degradacją.
Jak mróz wpływa na instalacje solarne
Nie wszystkie instalacje solarne znoszą mróz w identyczny sposób. W układach przepływowych wypełnionych glikolem ryzyko zamarznięcia jest znikome — o ile płyn zachował odpowiednie parametry, a cały system jest na bieżąco serwisowany. Co ważne, takie instalacje potrafią działać nawet kilkanaście lat na tym samym czynniku, pod warunkiem regularnych przeglądów obejmujących m.in. kontrolę temperatury krzepnięcia oraz sprawdzenie odczynu pH.
Znacznie trudniej jest w kolektorach, gdzie medium grzewczym pozostaje zwykła woda. Już przy temperaturach około –15°C może ona zamarzać, a wtedy nietrudno o uszkodzenia — w tym pęknięcia rurek cieplnych. Dotyczy to m.in. wybranych elementów kolektorów próżniowych typu heat-pipe; takie przypadki potwierdziły zarówno kilkuletnie obserwacje z eksploatacji, jak i analizy wykonywane po zgłoszeniach od użytkowników.
Mróz a kolektory: jak uniknąć awarii zimą
Mróz jest szczególnie niebezpieczny dla kolektorów ciśnieniowych, w których krąży woda użytkowa. Wystarczy nawet krótki spadek temperatury poniżej zera, by doszło do rozszczelnienia instalacji: pęknięć rur, uszkodzeń zaworów, a w najgorszym scenariuszu także do zniszczenia samego zbiornika.
Dlatego część instalacji solarnych trzeba odpowiednio przygotować na zimę. Przed pierwszymi przymrozkami właściciel powinien pamiętać o opróżnieniu zbiornika oraz przewodów. W nowszych rozwiązaniach z rurami typu heat-pipe zwykle nie ma potrzeby zdejmowania rur próżniowych, natomiast w starszych systemach z bezpośrednim obiegiem wody spuszczenie cieczy z całego układu bywa niezbędne. Zimowe korzystanie z kolektorów ciśnieniowych często wiąże się z ryzykiem awarii. Jeśli zależy nam na podgrzewaniu wody przez cały rok, bezpieczniejszym wyborem będzie instalacja przepływowa z czynnikiem na bazie glikolu.
W większości przypadków mróz nie jest problemem dla nowoczesnych instalacji solarnych. Usterki przy bardzo niskich temperaturach zazwyczaj wynikają z kłopotów z czynnikiem grzewczym albo dotyczą systemów, w których nie zastosowano roztworu glikolu.