Kolektory słoneczne: jak uniknąć najczęstszych problemów?

Kolektory słoneczne to urządzenia trwałe i niemal bezobsługowe. Instalacja solarna jest zwykle wyposażona w sterownik, który nadzoruje jej działanie. Po uruchomieniu systemu przez instalatora właściwie nie ma potrzeby interesowania się tym, co się z nim dzieje. Ale to nie znaczy, że nie ma z nim żadnych problemów...

Kłopoty mogą się pojawić w przypadku niekorzystania przez dłuższy czas z ciepłej wody albo z powodu awarii zasilania pompy obiegowej, jeżeli w tym samym czasie występuje duże natężenie promieniowania słonecznego. Wówczas ciepło z kolektorów nie jest na bieżąco odbierane przez przepływającą nimi ciecz, a to prowadzi do przekroczenia dopuszczalnej temperatury. Nawet gdy pompa pracuje, w takiej sytuacji jest zatrzymywana przez układ automatyki, by nie doszło do uszkodzenia wrażliwych na temperaturę elementów systemu. Wówczas temperatura kolektorów rośnie jeszcze bardziej. Taka sytuacja jest nazywana stagnacją.

Same kolektory słoneczne są odporne na zjawisko stagnacji – ich konstrukcja jest przygotowana nawet na temperaturę rzędu 300oC, gorzej ze znajdującym się w nich płynem solarnym. Zwykle jest to wodny roztwór glikolu z różnymi dodatkami. Gdy kolektor osiągnie temperaturę stagnacji, znajdujący się w nim glikol oddziela się od wody i zmienia w gęsty żel, a to sprawia, że konieczna jest jego wymiana. Jeśli stagnacja występuje sporadycznie i przez krótki czas, płyn może się nadawać do użytku przez kilka lat. Ale gdy na skutek długotrwałego przegrzania trzeba go będzie wymienić już po roku, może się okazać, że koszt takiej operacji zniweczy cały zysk wynikający z pozyskiwania darmowej energii słonecznej.

Na szczęście w prawidłowo zaprojektowanej i wykonanej instalacji do takiej sytuacji dochodzi bardzo rzadko. Warunkiem jest dbałość o to, żeby ciecz wrząca na skutek osiągnięcia wysokiej temperatury mogła jak najszybciej opuścić kolektor. W najgorętszym miejscu kolektora jej objętość się zwiększa na skutek zmiany w parę, a pęcherzyki pary wypychają jej pozostałą część z kolektora do instalacji. Jednak odbywa się to sprawnie tylko w kolektorach o określonej konstrukcji.

Dobre właściwości opróżniające mają kolektory płaskie, w których rurka ma kształt meandra umożliwiającego przepływ cieczy przez cały kolektor wyłącznie z dołu do góry. Opróżnianie jest trudne, gdy kolektory (dotyczy to próżniowych) mają rurki przepływowe typu rura w rurze bądź w kształcie u-rurki. W takich przypadkach warunkiem sprawnego ich opróżniania jest ustawienie ich w odpowiedniej pozycji – tak aby nie powstało tzw. zasyfonowanie (żeby ciecz nie przepływała z góry na dół i z powrotem do góry). Ryzyko zniszczenia cieczy na skutek stagnacji jest najmniejsze przy zastosowaniu tak zwanych kolektorów suchych - z rurką cieplną (heat-pipe).

Kłopot może się pojawić także z powodu nagłego uruchomienia przepływu cieczy przez rozgrzany kolektor, bo zdarza się, że w takiej sytuacji kontakt jego elementów z chłodnym płynem powoduje ich uszkodzenie. Do takich zdarzeń dochodzi zwykle po awarii zasilania pompy obiegowej, gdy w końcu zostanie ona uruchomiona. Instalacja powinna być wyposażona w zabezpieczenie, które nie dopuści do powstania takiej sytuacji. Dobrym pomysłem jest wykonanie układu awaryjnego zasilania pompy instalacji solarnej, dzięki czemu instalacja będzie mniej narażona na stagnację i gwałtowne zmiany temperatury.