Chyby v instalacích solárních soustav: Prvky solární soustavy

Datum: 25.5.2015  |  Autor: doc. Ing. Tomáš Matuška, Ph.D., UCEEB ČVUT, Buštěhrad  |  Recenzent: Ing. Jiří Matějček, CSc.

Třetí část seriálu se zaměřuje na prvky solární soustavy. Skutečnost, že z důvodu snížení ceny solárního systému dochází k poddimenzování prvků, je očekávatelná. Ovšem případy, kdy jsou porušeny základní bezpečnostní zásady, jsou dokladem o nekompetenci montážní firmy nejen v oblasti solárních soustav, ale v oboru vytápění obecně.

Druh a velikost zásobníku

Na trhu je celá řada kombinovaných zásobníků tepla určených pro solární tepelné soustavy kombinující přípravu teplé vody a vytápění. Hlavní objem zásobníku je určen pro otopnou vodu. Solární teplo se sdílí přes solární výměník v dolní části zásobníku do otopné vody a od ní se přes teplosměnnou plochu ohřívá studená voda na teplou. Teplosměnnou plochou může být trubkový nerezový výměník nebo plášť vestavěného zásobníku teplé vody. Špatné realizace zpravidla neberou v úvahu, že vestavěný zásobník teplé vody má, i když se to na první pohled nezdá, daleko menší teplosměnnou plochu (2 až 3krát) než běžný trubkový výměník správně se vinoucí se ode dna až nahoru. Proto má kombinovaný zásobník „nádrž v nádrži“ i výrazně menší výkon přípravy teplé vody a hodí pouze pro malé odběry.

Některé konstrukce kombinovaných solárních zásobníků s trubkovým výměníkem se snaží efektivně potlačit teplotní vrstvení tím, že umístí trubkový výměník pro přípravu teplé vody pouze do horní části zásobníku, aby se ušetřilo jak na výměníku, tak na objemu. Ochlazená otopná voda v horní polovině od studené vody (10 °C) proudící ve výměníku ztrácí svou využitelnou teplotu a zároveň padající proudy promíchávají objem zásobníku.

V oblasti solárních tepelných soustav je zavedené pravidlo, že objem zásobníku by měl odpovídat ploše kolektorů. Literatura se shoduje na měrném objemu 50 l/m2 plochy apertury solárních kolektorů. Z analýzy [4] vyplývá, že opravdu objem pohybující se okolo této hodnoty je z hlediska úspory optimální bez ohledu na typ kolektoru či konfiguraci solární soustavy. I přesto ve snaze ušetřit na zásobníku se navrhují zásobníky příliš malé, které vedou ke snížené akumulační schopnosti a nevyužití potenciálu solární soustavy.

Obr. 1 – Nevhodné zapojení přečerpávání tepla mezi solárním a dohřívacím zásobníkem
Obr. 1 – Nevhodné zapojení přečerpávání tepla mezi solárním a dohřívacím zásobníkem

S poddimenzováním zásobníků se lze setkat u instalací solárních kombinovaných soustav avšak ještě častěji u solárních soustav pro přípravu teplé vody v bytových domech. Nejsou výjimkou ani měrné objemy 30 l/m2 kolektorové plochy. Někdy se dodavatel alespoň snaží nějak vykompenzovat snížení reálného objemu zásobníků tzv. přečerpávacím okruhem mezi dohřívacím zásobníkem a solárním zásobníkem. Je nutné však uvědomit, že se nejedná o výrazně zvýšení akumulační schopnosti, rozhodně nelze uvažovat celý objem dohřívacího zásobníku jako ekvivalentní rozšíření akumulačního objemu. Dohřívací zásobník je trvale nabíjen na požadovanou teplotu 55 až 60 °C a proto jeho zbytková akumulační schopnost je nízká a v daném případě nedostačuje požadavku.

Není ojedinělým případem, že přečerpávání je provedeno propojením výstupu dohřívacího zásobníku do spodní částí solárního zásobníku (viz obr. 1). Tím dochází k nahřívání spodní části solárního zásobníku teplem z plynových kotlů a tak ke snižování akumulační kapacity i vlastního solárního zásobníku. Čerpadlo je spouštěno na základě čidla teploty v horní části solárního zásobníku, která nevypovídá o teplotě v dolní části zásobníku.

Uchycení kolektorů a potrubí

V případech, které jsem posuzoval, bylo bohužel skutečností, že dodavatel stojí za svým řešením až do úplného konce, i kdyby svým nesmyslem volalo do nebe. Možná je to jen zavedenou advokátní praxí, bránit žalovanou stranu co nejdéle. Asi proto se nechtěla vzdát uchycení nosné konstrukce nikoli do nosného trámu střechy, ale vruty do prkenného záklopu (viz obr. 2). A to i přes varování, že konstrukce se solárními kolektory již odstává od střechy a místem uchycení zatéká a je to časovaná bomba, která je může stát v budoucnu daleko větší náklady, než o které se aktuálně soudí.

Obr. 2 – Uchycení nosné konstrukce kolektorů do záklopu střechy a současný stavObr. 2 – Uchycení nosné konstrukce kolektorů do záklopu střechy a současný stavObr. 2 – Uchycení nosné konstrukce kolektorů do záklopu střechy a současný stav

Každý kutil si občas v domácnosti pomůže lepicí páskou s tkaninou. Ale že ji firma použije na uchycení izolovaného nerezového potrubí (vlnovec) kolektorového okruhu k nosné konstrukci kolektorů, to překvapí. Instalace, která má vydržet desítky let, závisí na lepicí pásce vystavené UV záření, mrazu, dešti (viz obr. 3).

Obr. 3 – Kotvení potrubí lepicí páskou je nepřípustnéObr. 3 – Kotvení potrubí lepicí páskou je nepřípustnéObr. 3 – Kotvení potrubí lepicí páskou je nepřípustné

Pojistné ventily

Obr. 4 – Chybně instalovaný pojistný ventil vůči kolektorovému poli
Obr. 4 – Chybně instalovaný pojistný ventil vůči kolektorovému poli

Některé montážní firmy nemají ani základní topenářské návyky. Každý zdroj tepla musí být osazen pojistným zařízením (pojistným ventilem). Mezi pojistným ventilem a zdrojem tepla nesmí být uzavírací armatura. I solární výměník v zásobníku tepla je zdrojem tepla a proto na solárním zásobníku musí být nainstalovaný pojistný ventil bez možnosti jeho uzavření. Podobně je to v případě elektrické topné vložky v zásobníku, i kdyby byla v elektrickém rozvaděči vypnutá. Samozřejmě pojistný ventil musí mít otevírací přetlak nižší nebo rovný maximálnímu provoznímu přetlaku zásobníku. Těžko na obrázcích ukazovat, že něco někde chybí. Na obr. 4 je tedy zobrazena alespoň ukázka umístění pojistného ventilu vzhledem ke kolektorovému poli, napojenému potrubím shora. V momentě, kdy nedopatřením (naprostá většina nehod se stává nedopatřením) někdo uzavře kulový kohout, odstaví zdroj tepla (solární kolektory) od pojistného zařízení.

Další příklad z bytového domu v Praze je podobně překvapivý. Solární zásobníky mají na štítku uveden max. pracovní přetlak 6 bar. Pojistné ventily instalované na přívodu studené vody do těchto zásobníků mají otevírací přetlak 8 bar. Na tlakoměru na vstupu vody do zásobníku je tlak 7 bar (viz obr. 5). Pojistný ventil tedy ztrácí pojistnou funkci a zásobník je dlouhodobě namáhán nadměrným tlakem (nárůst tlaku při nahřívání) a trvale hrozí nebezpečí jeho poškození. Pravděpodobně pouze díky vysokému koeficientu bezpečnosti pro tlakovou odolnost zásobníku se zatím nic nestalo.

Obr. 5 – Trvalé tlakové poměry na zásobníku s max. přetlakem 6 bar a jeho jištěníObr. 5 – Trvalé tlakové poměry na zásobníku s max. přetlakem 6 bar a jeho jištěníObr. 5 – Trvalé tlakové poměry na zásobníku s max. přetlakem 6 bar a jeho jištění

U návrhu a realizací prvků solárních soustav platí někdy více někdy méně odlišná pravidla než u otopných soustav [2]. Kéž by realizační firmy dodržovaly alespoň ta základní topenářská.

Odkazy

  • [1] Matuška, T.: Navrhování solárních zásobníků, Alternativní energie. 2012, roč. 2012, č. 1, s. 9-11. ISSN 1212-1673.
  • [2] Matuška, T.: Solární tepelné soustavy - sešit projektanta, Společnost pro techniku prostředí, 2009. ISBN 978-80-02-02186-5
 
Komentář recenzenta
Ing. Jiří Matějček, CSc.
Pro zdárnou instalaci solárních soustav nestačí nakoupit běžně používané konstrukční prvky a libovolným způsobem je pospojovat.
Autor v pokračování článků o chybách v instalaci solárních soustav uvádí příkady chyb v dimenzování akumulačních zásobníků a jejich zapojování. Jsou uvedeny též příklady instalace prvků ohrožujících bezpečnost.
English Synopsis
Mistakes in solar system installations: Solar system components

Third part of serial focuses on solar system components. The fact, that there is a tendency for undersizing the component to reduce the system price, is expectable. But cases, in which the basic safety guidelines are broken, are just a demonstration of incompetency of installation company not only in the field of solar thermal systems but in the heating branch in general.

 

Hodnotit:  

Datum: 25.5.2015
Autor: doc. Ing. Tomáš Matuška, Ph.D., UCEEB ČVUT, Buštěhrad   všechny články autora
Recenzent: Ing. Jiří Matějček, CSc.



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Google+  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (žádný příspěvek, přidat nový)


Projekty 2017

Partneři - Obnovitelná energie

logo NELUMBO
logo VIESSMANN
logo HOTJET

Spolupracujeme

logo Česká peleta

 
 

Aktuální články na ESTAV.czNa kotlíkové dotace půjde v Praze dalších 23,7 milionu korunPříprava oken na zimuPřevod zemědělské půdy na stavební pozemek: Jak zažádat a jaké jsou poplatkyAirbnb chce začít stavět vlastní domy na pronájem