Przewody w instalacjach solarnych

Przewody do instalacji solarnej powinny być odporne na okresowe występowanie podwyższonych temperatur pracy. Jakie jeszcze kryteria powinny wypełniać? Oto najbardziej istotne cechy, które wpływają na ich funkcjonalność.

Od wielkości instalacji solarnej zależy natężenie przepływu czynnika grzewczego, a co za tym idzie – wymagana średnica przewodów. Jest to również istotne z tego względu, że w sposób istotny wpływa na koszty inwestycji. Standardowo w instalacjach solarnych stosowane są rury miedziane, łączone poprzez lutowanie twarde. Jednak w przypadku dużych instalacji solarnych należy wziąć pod uwagę również ceny kształtek, które dla większych średnic rur wykonanych z miedzi są dość wysokie. Dlatego przyjmuje się, że rury miedziane montowane są do średnicy 42 x 1,5. Jeśli konieczny jest większy rozmiar, w zakresie od DN40 do DN100, zalecane są rury bezszwowe z czarnej stali walcowanej na gorąco. Nie dopuszcza się natomiast stosowania rur stalowych ocynkowanych.

Również w przypadku małych instalacji solarnych, rury miedziane można zastąpić – w tym przypadku rurami elastycznymi ze stali nierdzewnej (do średnicy DN25). Tego typu przewody znajdują też zastosowanie w dużych instalacjach, jako przewody przyłączeniowe do baterii kolektorów słonecznych. Oczywiście, dokonując doboru średnicy przewodów, należy mieć na względzie prędkość oraz zapewnienie jak najniższych oporów przepływu czynnika grzewczego.

Jednym z walorów elastycznych rur wykonanych ze stali nierdzewnej jest łatwość, z jaką łączy się je poprzez skręcanie za pomocą złączek lutowanych lub zaciskanych. Przy czym połączenia lutowane wykonuje się tak samo, jak w przypadku rur miedzianych, czyli poprzez lutowanie twarde, a złączki zaciskane wykonuje się formując przylgę na końcu rury elastycznej za pomocą zagniatarki. Rury tego typu prowadzone są w kanałach wentylacyjnych. Mają przy tym dobrą klasę reakcji na ogień (B2) przy temperaturze stosowania +150°C /+175°C oraz minimalnej -40°C. Na rynku znaleźć można także rury preizolowane, w których jako izolacja wykorzystane zostały tworzywa odporne na działanie promieni UV, dodatkowo pokryte pancerzem z EPDM. Warstwa otuliny znacznie zmniejsza również niebezpieczeństwo wystąpienia uszkodzeń mechanicznych, spowodowanych przez zwierzęta bądź np. gałęzie drzew.

Odporność na uszkodzenia mechaniczne

Jak już wspomnieliśmy, w instalacjach solarnych znakomicie sprawdzają się rury preizolowane, które chronią przed uszkodzeniami mechanicznymi. Ryzyko wystąpienia takich uszkodzeń jest duże, bowiem instalacje montowane są na zewnątrz, przez co dostęp do nich mają zarówno zwierzęta, jak i np. wandale. Co więcej, uszkodzenie mechaniczne może mieć swoje źródło wewnątrz przewodu, w którym ciecz przepływa pod ciśnieniem. Dlatego zastosowanie znajdują tu takie rury elastyczne oraz ich połączenia, które wytrzymują nadciśnienie 6 bar. Wytrzymałość mechaniczna przewodów wymagana jest również ze względu na rozszerzalność cieplną, dlatego w tym względzie przewody muszą charakteryzować się odpowiednią kompensacją.

Odporność na wyższe temperatury robocze

Przewody w instalacjach solarnych pracują w znacznie szerszym zakresie temperatur, niż ma to miejsce w standardowej instalacji grzewczej. Wpływ na to mają warunki zewnętrzne, a zatem np. niskie ujemne temperatury w czasie zimy i wysokie temperatury w lecie. Nie bez znaczenia jest także działanie ciśnienia czynnika roboczego. Występuje ono także w fazie parowej w przypadku braku odbioru ciepła z kolektorów słonecznych.
Zakłada się przy tym, że w kolektorach płaskich, o dogodnym układzie orurowania absorbera, przewody powinny wytrzymać chwilowe temperatury robocze o wartości nie przekraczającej 150°C. Dlatego materiał, z którego wykonano rury, połączenia i uszczelnienia oraz izolacja cieplna muszą zapewniać trwałą odporność na utrudnione warunki eksploatacji.

Istotna jest też średnica

Aby nie doszło do obniżenia natężenia przepływu czynnika grzewczego poniżej wymaganego poziomu, bardzo ważne jest dobranie odpowiedniej średnicy przewodu solarnego. Zbyt mała może skutkować zwiększonym oporem hydraulicznym przepływu, a co za tym idzie – podnoszeniem pompy obiegowej na zbyt małą wysokość, co niesie również ze sobą zwiększenie zużycia energii elektrycznej. Efektem tego jest również zmniejszenie sprawności pracy całej instalacji solarnej, powiązane z mniejszym natężeniem przepływu glikolu przez kolektory słoneczne i wyższą temperaturą absorbentów, przy wyższych stratach ciepła kolektora do otoczenia.

Złe dopasowanie średnicy przewodu może być również powodem erozji wewnętrznej powierzchni rur. Takie zagrożenie występuje zwłaszcza w przypadku rur miedzianych przy prędkości powyżej 1,5 m/s i przy temperaturze medium ponad 60°C. Niekorzystna jest jednak również zbyt duża średnica przewodów. Powoduje ona, że czynnik grzewczy przepływa zbyt wolno, a to grozi gromadzeniem się powietrza, które jeszcze bardzie utrudnia przepływ glikolu. Oczywiście, zbyt duża średnica rury to również straty ciepła do otoczenia.

Podsumowanie

Przewody do instalacji solarnych najczęściej wykonane są z miedzi lub stali. Powinny cechować się odpornością na uszkodzenia mechaniczne, korozję a także działanie skrajnych temperatur. Pozostaje jeszcze kwestia kosztów, związanych z ceną przewodów oraz czasem potrzebnym na wykonanie montażu. Bez wątpienia jest to dla inwestora bardzo ważnym kryterium wyboru.

Damian Żabicki