ODPOWIETRZENIE INSTALACJI SOLARNEJ

1. Wstęp.

Jednym z podstawowych warunków poprawnej pracy instalacji solarnej wyposażonej w cieczowe kolektory słoneczne, jest jej prawidłowe odpowietrzenie. Polega ono na usunięciu powietrza pozostałego po napełnieniu/wymianie czynnika roboczego w przewodach obiegu solarnego. Możliwe jest to do osiągnięcia za pomocą różnych technik, przy czym wybór tej właściwej, jest często uwarunkowany specyfiką danej instalacji, asortymentem dostępnym na rynku oraz często samym oprzyrządowaniem jakim dysponuje firma instalacyjna.

2. Armatura i urządzenia odpowietrzające.

Na rynku instalacyjnym dostępne są następujące urządzenia służące do odpowietrzania instalacji solarnych (grzewczych):

• a) zawory odpowietrzające (odpowietrzniki solarne) ręczne lub automatyczne
• b) separatory powietrza odśrodkowe lub koalescencyjne
• c) przenośne stacje pompowe napełniająco-odpowietrzające

Zasada działania zaworu odpowietrzającego (rysunek 1) opiera się na wykorzystaniu różnicy gęstości fazy ciekłej i gazowej. Pojawiające się w instalacji pęcherze powietrza o mniejszej gęstości od czynnika grzewczego powodują opadanie pod wpływem własnego ciężaru znajdującego się w odpowietrzniku pływaka, który otwiera zawór odpowietrzający, tym samym usuwając powietrze z instalacji. Przy braku powietrza w instalacji pływak unosi się utrzymując odpowietrznik w pozycji zamkniętej.

W przypadku separatora odśrodkowego ciecz wprawiana jest w ruch wirowy i wskutek siły odśrodkowej, jako medium cięższe, dociskana do ścianek urządzenia. Jednocześnie znajdujące się w niej powietrze, jako medium lżejsze zbiera się w osi separatora. W skutek zmniejszenia prędkości przepływu w osi separatora pęcherzyki powietrza unoszą się ku górze gdzie usuwane są poprzez zawór odpowietrzający pływakowy.

Separatory koalescencyjne (absorpcyjne) wykorzystują zjawisko koalescencji czyli łączenia się małych pęcherzyków powietrza w większe, zdolne do szybszego przemieszczania się w cieczy. Możliwe jest to poprzez zmniejszenie prędkości przepływu oraz rozbudowie powierzchni absorpcyjnej za pomocą pierścieni Palla lub spiralnie ukształtowanych siatek (rysunek 2), na których osadzają się mikropęcherzyki powietrza. Stopniowo zwiększają one swoją objętość, aż do momentu, kiedy zmniejszona prędkość przepływu sprawi, że się oderwą i uniosą ku górze gdzie, podobnie jak w przypadku separatorów odśrodkowych, zostaną usunięte za pomocą zaworu pływakowego.

Z praktycznego punktu widzenia, istotną różnicą pomiędzy separatorami powietrza, a odpowietrznikami solarnymi jest miejsce ich montażu w instalacji. Odpowietrznik należy zawsze umiejscowić w pozycji pionowej w najwyższym punkcie instalacji, tak aby naturalnie migrujące pęcherzyki powietrza mogły zostać z niej usunięte. Separator powietrza nie wymaga zamontowania go w najwyższym punkcie, natomiast zalecane miejsce montażu przypada na obieg pomiędzy grupą pompową a odbiornikiem ciepła (np. zasobnikiem C.W.U.).

Często spotykanym błędem w branży solarnej jest powielanie tych samych (czasami nieprawidłowych) rozwiązań dla każdego typu instalacji. W tym miejscu należy zaznaczyć, że stosowanie armatury odpowietrzającej nie zawsze jest konieczne, gdyż firmy instalacyjne zasobne w praktyczną wiedzę o instalacjach solarnych, dysponują specjalistycznym oprzyrządowaniem umożliwiającym ich bezproblemowy rozruch, odpowietrzenie oraz prowadzenie czynności serwisowych. Do tego najczęściej wykorzystywane są przenośne stacje pompowe napełniająco-odpowietrzające (rysunek 3), które wprawdzie nie kolidują ze stosowaniem odpowietrzników/separatorów powietrza, jednakże umożliwiają odpowietrzenie instalacji bez konieczności ich montażu, co często znacznie obniża koszty inwestycyjne.

3. Podsumowanie.

Nieprawidłowe odpowietrzenie instalacji solarnej jest przyczyną korozji i szybszego zużycia się jej elementów. Ponadto powietrze obecne w instalacji zmniejsza ilość ciepła odebranego z cieczowych kolektorów słonecznych oraz może być przyczyną hałasu i szumów. Dlatego też istotny jest wybór metody odpowietrzania instalacji oraz rodzaj urządzeń do tego wykorzystywanych. Różnice pomiędzy instalacjami wyposażonymi w odpowietrznik solarny (ręczny bądź automatyczny) lub solarny separator powietrza a instalacjami bez tych urządzeń można najlepiej zobrazować za pomocą zestawienia wad i zalet każdego rozwiązania.

Zalety wynikające z zastosowania odpowietrznika/separatora solarnego;

• Możliwość napełnienia i odpowietrzenia instalacji bez konieczności użycia specjalistycznego oprzyrządowania (stacji grupy pompowej napełniająco-odpowietrzającej).
• Możliwość odpowietrzania instalacji poprzez te urządzenia w trakcie późniejszego użytkowania instalacji. W przypadku braku urządzenia odpowietrzającego w instalacji, jej zapowietrzenie wymaga wówczas interwencji serwisu.

Wady wynikające z zastosowania odpowietrznika/separatora solarnego;

• Możliwość zasysania powietrza do instalacji w sytuacjach wystąpienia niższego ciśnienia w instalacji względem ciśnienia atmosferycznego, oraz kiedy instalacja jest uruchamiana za pomocą stacji napełniająco-odpowietrzającej.
• Konieczność dokładnego zaizolowania urządzenia aby ograniczyć efekt mostka termicznego.
• W sytuacji nie zastosowania zaworu solarnego odcinającego przed odpowietrznikiem istnieje możliwość wycieku płynu w przypadku zawieszenia się bądź awarii urządzenia.
• Występowanie większej ilości połączeń mogących powodować przecieki.
• Wyższy koszt instalacji, warto dodać że komplet zaworu z odpowietrznikiem lub separatora powietrza to niekiedy nie mały wydatek, zwłaszcza przy konfiguracji szeregowo-równoległej kiedy zastosujemy kilka takich zestawów.