ЕНЕРГИЯ - Списание за оборудване, технологии и инженеринггодина VIII, брой 3, 2016

Инсталация и поддържане на термосоларни панели

Инсталация и поддържане на термосоларни панели

Правилната инсталация на термосоларните системи зависи от много фактори. Те включват соларния ресурс, климатичните условия, строителните изисквания и тези за безопасни и здравословни условия на труд. Затова най-добре е инсталацията да бъде извършвана от квалифицирани технически екипи. Термосоларните системи изискват периодични проверки и рутинна поддръжка, за да работят ефективно. Също така, от време на време някои от техните компоненти могат да се нуждаят от ремонт или подмяна. Необходимо е и да се предприемат съответните действия за предотвратяване образуването на котлен камък и възникването на корозия, както и замръзване на флуида-топлоносител.
Някои от проверките и задачите по поддръжката могат да се извършват от собствениците на системите, но други могат да изискват намесата на специалисти. Винаги трябва да се прави оценка на разходите преди извършване на определена дейност, тъй като за някои термосоларни системи, вместо да бъдат ремонтирани, би било по-целесъобразно да бъдат подменяни, спирани или демонтирани. Пасивните термосоларни системи не изискват твърде много поддръжка. За активните термосоларни системи всеки собственик следва да обсъди изискванията за поддръжка с доставчика на системата и да се запознае с наличната техническа документация. За водопроводната инсталация и другите компоненти за подгряване се изисква същата поддръжка, както при конвенционалните системи.


Преди закупуване и инсталация на термосоларна система следва да се извърши оценка на нейната цена и ефективност, да се прецени соларният ресурс, както и да се определи правилният размер на системата и да се проучат местните закони, наредби и споразумения. Освен това, трябва да се уточнят различните компоненти, вкл. топлообменници и флуиди за трансфер на топлина.

Термосоларните системи почти винаги изискват система в резерв при облачни дни и при повишена консумация. Конвенционалните термосоларни системи обикновено предоставят такава система чрез нагреватели в резервоара. Системата в резерв може също да бъде част от соларния колектор, например резервоари, разположени на покрива при термосифонните системи. Системата с интегрален колектор, освен нагряване на водата, извършва и нейното съхранение, но при необходимост може да бъде инсталиран и допълнителен резервоар за топла вода.

За да се максимизира работата на термосоларната система, тя трябва да бъде монтирана на южния покрив на сградата с наклон от 45 градуса към слънцето. Инсталацията на покриви към югоизток или югозапад биха доставили също добро производство на енергия.

Периодични проверки на термосоларните системи
Компонентите на термосоларните системи трябва да се проверяват периодично. Изготвя се списък с необходимите видове проверки, на който се отбелязва извършването им. Първата проверка е дали има засенчване на колектора. Извършва се целогодишно, визуално, три пъти през деня – в средата на сутринта, на пладне и в средата на следобеда. Засенчването може да окаже огромно неблагоприятно влияние върху работата на соларните колектори. Израстването на дървета или построяването на нови сгради в съседство може да е причина за засенчване. Друг вид проверка е за замърсяване на колектора. Запрашените или замърсени колектори не работят добре, поради което трябва да се извършва периодично почистване, особено при сухи и запрашени климатични условия. Друг вид проверки се отнасят до откриване на течове от тръбопроводите и до здравината и уплътненията на вентилационните тръбопроводи. Изолацията на всички тръбопроводи и техните връзки също не трябва да бъдат повредени. Уплътняващите материали, поставени за запълване на отвори при проникване в покрива, следва да са в добро състояние. Освен това се проверява дали всички гайки и болтове за монтиране на колекторите са стегнати добре. Резултатите от други видове проверки показват, например, дали предпазният вентил при колекторите с течен топлоносител не е блокирал в отворено или затворено положение, дали регулаторите на въздушния поток при термосоларните системи с въздушен колектор се отварят и затварят правилно, както и дали помпите или вентилаторите започват да работят след средата на сутринта, когато времето е слънчево. Ако последните не работят, причината може да е и в управляващия ги контролер. Необходимо е да се извършват проверки и на резервоарите за пукнатини, течове, ръжда и други признаци за корозия.

Предпазване от котлен камък и корозия
Образуването на котлен камък и появата на корозия са два основни фактора, влияещи на работата на правилно инсталираните термосоларни системи. Водата, която е с високо съдържание на минерали, т.н. „твърда вода“, може да причини образуването на минерални (калциеви) отлагания в термосоларните системи, използващи вода за топлоносител. Котленият камък намалява ефективността на системата и може да се появи в колектора, разпределителните тръби и топлообменника, както и да доведе до повреди във вентила и помпата във веригата за питейна вода. За да се предотврати образуването на котлен камък, се използват омекотители за вода или се осъществява циркулиране на киселинен разтвор (оцетен разтвор) през колектора или във веригата за топла вода на всеки 3 – 5 години, или когато е необходимо, в зависимост от състава на водата. Може да се извърши и внимателно почистване на повърхността на топлообменника с шкурка.

При повечето добре проектирани термосоларни системи корозията е минимална. Ако се появи, това е обикновено галванична корозия, която представлява електролитен процес, предизвикан от два различни метала, контактуващи един с друг. Единият метал има по-голям положителен електрически заряд и привлича електрони от другия метал, причинявайки корозия на единия от металите. Флуидът-топлоносител при някои термосоларни системи може да играе роля на мост, по който се извършва този обмен на електрони.

Кислородът, навлизащ в една отворена термосоларна система с топлоносител вода, причинява образуването на ръжда във всеки железен или стоманен компонент. Затова такива системи трябва да се изграждат с компоненти от мед, бронз, месинг, неръждаема стомана, пластмаса и гума.

Защита против замръзване
Термосоларните системи, използващи течности за трансфериране на топлината, се нуждаят от защита против замръзване в климатични зони, където е възможно температурите да станат по-ниски от 6ºC. Не е възможно да се разчита изцяло на изолацията на колектора и тръбопроводите, тъй като нейната главна цел е да се намалят топлинните загуби и да се повишат експлоатационните характеристики. Съществуват два основни начина за защита против замръзване. Първият от тях е да се използва антифризен разтвор (пропилен-глюкол или етилен-глюкол) като флуид за трансфериране на топлината. Тези термосоларни системи имат ефективна защита против замръзване, докато се поддържа необходимата концентрация на антифризния разтвор, тъй като тя намалява с течение на времето. Обичайно, антифризът следва да се сменя на всеки 3 – 5 години. Тъй като тези системи работят под налягане, на практика състоянието на антифризния разтвор трябва да се проверява периодично от квалифициран технически специалист. Вторият начин за защита против замръзване е като се източват ръчно или автоматично колекторът и тръбопроводите, когато има вероятност температурите да паднат под точката на замръзване на флуида. Термосоларните системи, които използват само вода като флуид, трансфериращ топлината, са най-уязвими към повреди при замръзване. Автоматичните системи за източване и напълване са снабдени с контролер, който получава информация от електронни датчици за спиране на циркулационната помпа и източване на колекторната верига, когато температурата падне под предварително зададена стойност и повторно пускане на помпата, щом температурата се повиши. Неподходящото монтиране или използването на датчици с недобро качество може да доведе до невъзможност за детектиране на зоните за замръзване. Така е налице вероятност контролерът да не източи системата и това да доведе до големи щети. Поне веднъж в годината е задължително да се извършва проверка за инсталирането на датчиците според изискванията на производителя, както и за правилното функциониране на контролера. За да се осигури пълното източване на колекторната верига, необходимо e да се предотврати създаването на вакуум вътре в нея по време на източването на флуида. Обикновено се инсталира вентилационен отвор в най-високата точка на колекторната верига. Добра практика е да се изолират вентилационните отвори против замръзване. Когато цикълът за източване е активен, трябва да се провери, че нищо не блокира въздушния поток в системата. Колекторите и тръбопроводите трябва да бъдат с подходящ наклон, за да има възможност водата да се източи напълно.

При термосоларните системи с интегрален колектор соларният колектор играе ролята и на резервоар за съхранение. Поставянето на изолация би помогнало за защита на колектора при ниски температури. Все пак, няма гаранция, че водата в колектора няма да замръзне през продължителни периоди на студено време. Захранващите и връщащите тръби на колектора също са податливи на замръзване, особено когато те преминават през неотоплени помещения или са монтирани външно. Това може да се случи, даже когато тръбите са добре изолирани. Най-добре е да се източи цялата система преди появата на ниски температури, водещи до замръзване, за да се избегнат твърде вероятни повреди.

Термосифонни соларни системи
Термосифонните соларни системи без налягане се нуждаят от поддръжка. Много потребители, обаче, не са запознати с това. Често се правят грешки при инсталирането на тези системи, независимо, че те са популярни с простото си устройство и ниската цена. Тъй като системите са проектирани за работа без налягане, това може да доведе до известни компромиси с комфорта при работа. Друг критичен аспект е, че много от тях трудно достигат желаната енергийна ефективност след пускането им в експлоатация. Лошото планиране, неправилната инсталация и неизвършването на подръжка са основните причини за влошена работа. Производителите могат да предприемат сравнително лесни стъпки, за да помогнат на потребителите да удължат периода на експлоатация на термосифонните соларни системи без налягане. Често тези системи се предлагат за продажба в големите търговски вериги и могат да бъдат считани за действителни потребителски стоки. В същото време, обаче, не винаги се предоставя необходимата информация за това, къде могат да се използват и как да бъдат инсталирани и поддържани. Преди закупуване на такава термосоларна система е задължително да се знае очакваното потребление на топла вода и колекторната част да бъде проектирана правилно.

Производителите на термосифонни системи без налягане следва да предоставят точна информация относно целесъобразността за инсталиране в студени географски райони. Инсталаторите, също така, могат да използват специализиран софтуер, който дава данни дали дадена термосифонна система е подходяща за монтиране при конкретните метереологични условия. Съществен проблем е необяснимото използване на една и съща система с много добри технически характеристики за неправилно избрани приложения, например инсталиране на галванизирани рамки при морски климат, които бързо корозират в такава среда.

Газовите нагреватели – добър избор за резервно подгряване
Неподходящо оразмерените системи представляват голям проблем. Ако се закупи термосифонна соларна система с малък капацитет, може да се окаже, че нейният електрически нагревател ще работи непрекъснато, като по този начин ще се увеличи общата консумация на електроенергия. Като алтернатива на електрическите нагреватели, производителите би следвало да използват газови нагреватели, консумиращи по-малко първична енергия. Газовите нагреватели, обаче, могат да доведат до големи загуби на налягане при повечето термосифонни соларни системи. Налягането на водата на крана би било много слабо, ако, въпреки малкия воден обем, газовият нагревател не изключи в случай на прегряване. Едно оптимално решение на проблема е монтирането на интегриран газов нагревател с лимитиран праг на включване във водния резервоар.

Инсталационни грешки
Инсталационните грешки при термосоларните системи са често срещани. Например, използват се твърди, вместо гъвкави тръби. Постоянните ветрови натоварвания са причина за възникване на вибрации в системните и тръбни връзки, които водят до проблем с водонепропускливостта на системата в срок до една година и пораждане на пропуски и течове, като в резултат на това се получават загуби на вода и енергия. Възможни са и евентуални повреди на покрива и структурата на сградата, върху които са инсталирани термосифонните соларни системи. Всичко това превръща сформирането на опитни технически екипи в истинско предизвикателство. Тези екипи носят отговорност за планирането, инсталацията и поддръжката на термосифонните соларни системи. Ако в една система с централен горен резервоар трябва да се инсталират около десет водни линии с кранове, заедно със съответните вентилационни тръби, това представлява една нелека задача. В случай на неправилна инсталация термосифонният ефект може да причини проникване на топла вода от системата, използваща гравитация, в горно разположения резервоар за студена вода, където тази топлина не е необходима и се губи в по-голямата си част.