Montaža regulacije solarnega sistema: priključitev črpalke, tipal in raztezne posode

Izdelke še vedno pripravljamo.

Lahko pa si ogledate tudi druge kategorije.

Montaža regulacije solarnega sistema: priključitev črpalke, senzorjev in raztezne posode

Inštalacija sončnega sistema ne temelji samo na kolektorjih in hranilniku. Pravzaprav regulacija, črpalka in ekspanzijska posoda tvorijo "živčni sistem" celotnega sistema – in njihovo pravilno priključevanje odloča o tem, ali bo sistem zanesljivo deloval deset let, ali pa vas bo mučil že od prve sezone. V praksi vidimo, da večina težav pri zagonu sončnih sistemov izhaja ravno iz napak pri montaži električnega dela regulacije, nepravilne postavitve senzorjev ali poddimenzionirane ekspanzijske posode. Ta članek korak za korakom prehaja celoten postopek – od razporeditve temperaturnih senzorjev, prek priključitve obtočne črpalke na regulator, do izračuna in montaže ekspanzijske posode.

Če še vedno izbirate regulacijo, priporočam, da najprej preberete članek »Kako izbrati regulacijo za sončni sistem: na kaj paziti« in »Euroster 813 Solar vs. kontrolne postaje ZPS: primerjava funkcij in uporabe« – tam boste našli pregled, kateri tip regulatorja je primeren za kateri sistem. Tukaj se osredotočamo izključno na montažo in priključitev.

Osnovna topologija solarnega kroga: kaj vse mora regulacija "videti"

Preden sežete po izvijaču in sponki, je dobro razumeti logični princip regulacije solarnega sistema. Regulator deluje na principu diferencialnega termostata: primerja temperaturo na kolektorju (senzor S1) s temperaturo v zalogovniku (senzor S2) in glede na nastavljeno razliko vklopi ali izklopi obtočno črpalko. Ko je kolektor dovolj toplejši od zalogovnika, črpalka teče – energija se prenaša. Ko je razlika majhna ali negativna, črpalka stoji.

Regulacija lahko spremlja tudi druge vrednosti: maksimalno temperaturo hranilnika (zaščita pred pregrevanjem), povratno temperaturo, ali pa upravlja več krogov hkrati. Prav zato obstajajo izdelki različnih zahtevnosti – od preprostega Euroster 813 Solar do kompaktne Kontrolne postaje ZPS 28, ki ima integrirano črpalko, varnostni ventil in izpustni ventil v enem samem kosu.

Shema zgoraj prikazuje osnovno logiko: regulacija bere dve temperaturi, upravlja enim črpalkom in celoten krog je zaščiten z raztezno posodo. Pri bolj zapletenih sistemih (dva kroga, rezervoar z dvema izmenjevalnikoma) se topologija razširi, vendar ostaja načelo enako.

Senzorji temperature: kje jih natančno namestiti in kako jih priključiti

Senzor na kolektorju (S1)

To je termometer, ki ga regulacija uporablja kot referenčno vrednost »imamo kaj prenesti?« Pravilna pozicija je v posebnem ohišju (rezervoarju) neposredno na izhodnem cevovodu kolektorja – idealno čim bližje izhodu absorberja, največ 10–15 cm od kolektorja. Čim dlje je senzor od absorberja, tem večje je zamuda – regulacija reagira kasneje in pri kratkem sončnem sevanju lahko zamudi del donosa.

Pomembna stvar, ki jo ljudje podcenjujejo: senzor na kolektorju mora biti v stiku s cevmi, ne samo približan. Preizkušena praksa je uporaba termopasta za vodno hlajenje (isti princip kot pri procesorjih) in temeljito pritiskanje senzorja s objemko ali vzmetno sponko. Na strešnem cevovodu, ki je izpostavljen mrazu, vetru in UV sevanju, dodatno izolirajte senzor z mineralno volno ali PE izolacijo – drugače bo meril temperaturo okoliškega zraka, ne cevi.

Kabel od senzorja do regulacije vodite ločeno od napajalnih kablov črpalke. Signal NTC termistorja je v milivoltnem območju in motnje iz 230V kabla lahko povzročijo skoke v merjenju. V praksi je dovolj, da upoštevate minimalno razdaljo 5 cm ali pa vodite kabel v ločeni inštalacijski cevi.

Senzor v rezervoarju (S2)

Zbiralnik senzor določi, kdaj je zbiralnik dovolj napolnjen in kdaj se mora sistem ustaviti. Mesto namestitve je odvisno od konstrukcije zbiralnika:

Zbiralnik s potopno škatlo (jamo): senzor potopite v jamo, ki je običajno na višini spodnje tretjine zbiralnika – torej tam, kjer je voda najhladnejša in kjer se energija še lahko shrani. Če bi bil senzor zgoraj, bi regulacija prezgodaj izklopila črpalko, ker je zgornja plast vedno toplejša.
Zbiralnik brez jame: senzor se prilepi ali pritrdi na zunanji plašč zbiralnika in izolira s toplotno izolacijo. Natančnost merjenja je za 2–4 °C slabša, vendar zadostuje za osnovno regulacijo. Dodatna izolacija okoli senzorja je obvezna – v nasprotnem primeru merite temperaturo zraka v kotlovnici.
Zbiralnik z dvema izmenjevalnikoma (bivalentni): senzor se namesti v spodnji izmenjevalnik, tj. v območje sončnega izmenjevalnika, ne v območje kotlovnega izmenjevalnika. Višina je odvisna od modela – običajno je posoda označena z "solar sensor" ali podobno.

Vrste senzorjev in združljivost

Večina sončnih regulacij na trgu uporablja NTC termistorje z upornostjo 10 kΩ pri 25 °C (t.i. NTC 10k). To je dejansko standard. Pred nakupom nadomestnega ali dodatnega senzorja vedno preverite karakteristiko upornosti – nekateri proizvajalci uporabljajo NTC 6k8 ali Pt1000. Zamenjava tipov povzroči sistematično merilno napako 5–20 °C, kar popolnoma onemogoči regulacijo.

Euroster 813 Solar deluje z dvema NTC 10k senzorjema, ki sta običajno priložena v paketu. Pri Kontrolni postaji ZPS 6 in drugih modelih iz serije ZPS so senzorji prav tako vključeni v dobavo – preverite to pred naročilom, da ne boste presenetili stranko brez senzorjev na gradbišču.

Priključitev obtočne črpalke na regulator

Električni priključek: sponke, zaščita in ozemljitev

Obtočna črpalka solarnega kroga je običajen enofazni porabnik, ki ga napaja omrežje 230 V / 50 Hz. Regulacija ga vklaplja in izklaplja z relejnim kontaktom. Postopek priključitve je v večini primerov naslednji:

Faza (L): prihaja iz omrežja v regulator na vhodno sponko „L” ali „LINE”
Nulti vodnik (N): prihaja iz omrežja in gre vzporedno do regulatorja in neposredno do črpalke
Regulacijska faza: iz izhodne sponke regulatorja „PUMP" ali „OUT" gre preklopljena faza k črpalki
Zem (PE): obvezno za vsako kovino – regulacija, črpalka, okvir kontrolne postaje

Največja moč črpalke, ki jo lahko priključite neposredno na rele regulatorja, je običajno 300–600 W (odvisno od modela – vedno preverite tehnično navodilo). Sodobne obtočne črpalke za sončne sisteme imajo moč 20–100 W, zato to ni problem. Če pa želite priključiti večji porabnik (npr. motorni ventil z večjim tokovnim odjemom), je potrebno vključiti pomožni rele.

Ena stvar, na katero naletimo v praksi: pri kontrolnih postajah serije ZPS je črpalka integrirana neposredno v postaji. ZPS 6, ZPS 16 in ZPS 28 imajo črpalko, termometer, varnostni ventil in izpustni ventil v enem kompaktnem celoti. To močno poenostavi montažo in odpravi pogoste napake pri samostojni priključitvi črpalke. Na gradbišču je potrebno priključiti cevi, senzorje in 230 V – črpalka pa je že pripravljena s strani proizvajalca.

Hitrost črpalke in hidravlično nastavljanje

Večina sončnih obtočnih črpalk ima 3 hitrostne stopnje (I, II, III). Pravilna izbira vpliva na učinkovitost celotnega sistema. Pri prenizki hitrosti je pretok majhen, toplotni nosilec se v kolektorju pregreje in kolektor izgubi učinkovitost. Pri previsoki hitrosti so hidravlične izgube nepotrebno velike in črpalka nepotrebno porablja električno energijo.

Priporočilo: Za večino domačih inštalacij z 2–4 kolektorji in cevmi do 20 m zadošča hitrostni razred II. Natančno nastavitev zahteva izračun pretoka glede na površino kolektorjev (običajno 40–50 l/h na 1 m² površine absorberja). Za sistem z dvema kolektorjema 2 m² (skupna površina 4 m²) je torej ciljni pretok 160–200 l/h.

Priključitev pri uporabi kontrolne postaje ZPS

Ko ste namestili kontrolno postajo namesto samostojnega regulatorja in črpalke, je delo bistveno lažje. Kontrolna postaja ima na sprednji ali bočni strani električni priključek – običajno pokrov s sponko. Priključite samo: napajalni kabel 230 V (L, N, PE) in signalne kable od senzorjev S1 in S2. Črpalka je notranja in s regulatorjem povezana s strani proizvajalca. Prihranite čas pri namestitvi in odpravite tveganje zamenjave sponk.

Razlika med modeli: ZPS 6 je primerna za manjše sisteme (1–2 kolektorja, zalogovnik do 200 l), ZPS 16 obvladuje srednje sisteme in ZPS 28 je namenjena za večje inštalacije. Podrobnejšo primerjavo najdete v članku »Koliko kolektorjev zmore kontrolna postaja ZPS 6, ZPS 16 in ZPS 28«

Raztezna posoda v solarnem krogu: izračun in montaža

Zakaj je ekspanzijska posoda v sončnem sistemu ključna?

Sončni sistem deluje v bistveno težjih pogojih kot običajni ogrevalni sistemi. Toplotni nosilec (mešanica glikola in vode) se lahko poleti segreje na 120–180 °C, pri stagnaciji (črpalka ne deluje, sonce sije) celo na 200 °C ali več. To povzroči ogromno toplotno ekspanzijo tekočine. Če se ekspandirana tekočina ne more "skriti", se tlak v sistemu katastrofalno poveča in varnostni ventil izpušča medij – to ne le onesnaži okolico, temveč predvsem izprazni sistem in posuši črpalko.

Raztezna posoda torej opravlja dvojno funkcijo: absorbira temperaturno ekspanzijo medija in stabilizira delovni tlak v sistemu. Za sončne sisteme se uporabljajo posebne membrane iz EPDM gume, odporne proti glikol-vodnim mešanicam in visokim temperaturam – običajne ogrevalne raztezne posode z rdečo membrano za sončni krog ni dovoljeno uporabljati (membrana se degradira v 1–3 letih).

Izračun prostornine ekspanzijske posode

Sploščen izračun za dimenzioniranje ekspanzijske posode solarnega kroga:

V_EN = (V_sys × n + V_kolekt) × SF

kjer

V_sys – skupni volumen medija v krogu (cevi + izmenjevalnik rezervoarja, v litrih)
n – koeficient raztezanja medija (za 40% glikol pri ΔT = 140 °C ≈ 0,12, t.j. 12%)
V_kolektor – prostornina medija v kolektorjih (stagnirna prostornina – pri izhlapevanju mora ta medij nekam iti)
SF – varnostni faktor 1,2–1,3

Primer: sistem z dvema ploščnima kolektorjema (volumen v kolektorju 2 × 1,5 l = 3 l), cevovodom 10 m (DN 18, približno 2,5 l) in izmenjevalnikom toplote v rezervoarju (približno 1,5 l). Skupni volumen V_sys = 7 l. Ekspanzija 12% = 0,84 l, stagnacijski volumen kolektorjev 3 l. Rezultat ≈ (0,84 + 3) × 1,25 = približno 4,8 l → izberemo standardno ekspanzijsko posodo 8 litrov. Bolje je izbrati nekoliko večjo posodo kot manjšo – precenjevanje za 20–40% je povsem v redu in podaljša življenjsko dobo membrane.

Predtlak raztezne posode

Raztezna posoda ima zračni vzglavnik (ali dušikov pri vrhunskih modelih) prednapeto na določeno vrednost. Ta prednapetost mora ustrezati višini namestitve sistema – natančneje višini od raztezne posode do najvišje točke kroga (kolektorji na strehi).

p_pred = h / 10 + 0,3 bar

Kjer h je višina v metrih. Na primer pri višini 6 m: 6/10 + 0,3 = 0,9 bara. V praksi se predtlak nastavi na 0,8–1,2 bara za večino družinskih hiš. Delovni tlak (hladni sistem) mora biti za 0,2–0,3 bara višji od predtlaka posode. Varnostni ventil se nastavi na vrednost, ki je sistem ne sme preseči – standardno 6 barov za sončne sisteme.

Kje montirati ekspanzijsko posodo

Raztezna posoda se priključi na hladno (povratno) vezje – nikoli na vročo stran izhoda iz kolektorja. Razloga sta dva: vroče medij hitreje razgradi membrano in pri stagnaciji se medij iz vroče strani potiska v posodo, kar ni zaželeno. Pravilna lega je torej na povratnem cevovodu, blizu črpalke (pred črpalko, če gledamo v smeri pretoka).

Posoda mora biti dostopna za preverjanje predtlaka (manometer, Schraderjev polnilni ventil) in ne sme biti izpostavljena neposredni sončni svetlobi ali mrazu. Navpična montaža (zračni vzglavnik navzgor) je prednostna, vendar večina posodic deluje tudi vodoravno. Montažno lego preverite v priročniku za posamezno posodo.

Prvo polnjenje in odpiranje zračnega ventila solarnega kroga

Po namestitvi celotnega kroga in električni priključitvi regulatorja pride kritična faza – polnjenje sistema z glikol-vodno zmesjo in odpiranje zraka. Zrak v krogu je sovražnik št. 1: povzroča kavitacijo črpalke, korozijske procese in netočno merjenje pretoka.

Postopek polnjenja:

Preverite predtlak ekspanzne posode (priporočena vrednost glede na višino sistema, običajno 0,8–1,2 bar) – to storite na suho, pred polnjenjem
Nalivajte od spodaj navzgor – s tem iztisnete zrak navzgor proti odzračevalnim ventilom
Uporabite polnilno črpalko (ročna črpalka ali motorna) z manometrom – napolnite na delovni tlak 1,5–2 bar
Obrnite ročno kolesce črpalke (če ima to funkcijo) ali pustite črpalko teči kratek čas (5–10 sekund v ciklih) in opazujte, ali zrak uhaja skozi odzračevalnik
Po odvzemu zraka dodajte medij na zahtevan tlak in zaprite polnilni ventil.
Preverite vse spoje glede tesnosti – pri 2 bar pustite sistem pod tlakom 15–30 minut in opazujte padec tlaka na manometru

Za glikol-vodno sredstvo: standardna koncentracija za SR je 30–40% glikola, kar zagotavlja zaščito do -15 do -20 °C. Višja koncentracija sicer ščiti pred večjim mrazom, vendar zmanjša toplotno kapaciteto in poveča viskoznost – nepotrebno obremenjuje črpalko.

Nastavitev regulatorja po namestitvi

Po napolnitvi in odzračevanju nastavite regulator. Osnovni parametri, ki jih morate nastaviti:

ΔT-ON (diferenčni temperaturni vklop): standardno 6–10 °C – torej se črpalka vklopi, ko je kolektor za 6–10 °C toplejši od zalogovnika. Manjša vrednost = večji donos, vendar tudi več zagonov črpalke. Večja vrednost = črpalka deluje manj, vendar manj učinkovito.
ΔT-OFF (razlika temperature izklopa): standardno 3–4 °C – črpalka se izklopi, ko razlika pade pod to vrednost. Mora biti manjša od ΔT-ON, sicer bi črpalka ciklično delovala.
T-MAX rezervoarja: maksimalna temperatura rezervoarja, pri kateri regulacija ustavi črpalko ne glede na ΔT. Standardno 60–65 °C za rezervoar sanitarne vode.
T-MAX kolektorja (hlajenje): pri nekaterih regulatorjih – ko je zalogovnik na max in so kolektorji preveč vroči, regulacija lahko vklopi črpalko ponoči za hlajenje kolektorjev.

Podrobna navodila za nastavitev diferenčnih temperatur najdete v članku "Nastavitev diferenčne temperature v solarni regulaciji: kako pravilno konfigurirati preklop". Če rešujete povezavo regulacije s hranilnikom ali bojlerjem, vam bo v pomoč članek "Kako povezati regulacijo solarnega sistema z bojlerjem ali hranilnikom tople sanitarne vode".

Pogosto napake pri montaži in kako se jim izogniti

Iz prakse pri naročilih vemo, da je večina težav pri solarnih sistemih posledica napak pri montaži in ne napak proizvoda. Najpogostejše so:

Zamenjene senzorji S1 in S2: regulacija nato deluje obratno – črpalka teče ponoči in ponoči se hladno sredstvo ohladi. Simptom: rezervoar se poleti ne segreje, ponoči pa se ohladi. Rešitev: preverite prikazane temperature na regulatorju in jih primerjajte z dejansko situacijo.
Senzor S1 daleč od kolektorja: zakasnitev reakcije 5–15 minut. Sončni donos se zmanjša za 5–15%. Rešitev: senzor čim bližje izhodu absorberja, največ 10 cm od kolektorja.
Običajna ekspanzijska posoda za ogrevanje (rdeča membrana): v 2–3 letih membrana degenerira, posoda preneha opravljati funkcijo, sistem redno "izpušča" medij skozi varnostni ventil. Rešitev: vedno ekspanzijska posoda za sončno ogrevanje z EPDM membrano.
Poddimenzirana raztezna posoda: pri stagnaciji se medij nima kam razširiti, varnostni ventil se odpre. Rešitev: izračun po formuli, dimenzioniranje z rezervo.
Zrak v krogu: črpalka »hrče«, pretok je nestabilen, temperature nihajo. Rešitev: temeljito odzračevanje pri polnjenju, namestitev avtomatskega odzračevalnika na najvišjo točko kroga.
Motnje senzorskih signalov: senzorski kabli, ki potekajo ob močnostnih kablih – temperatura "skoči" za 5–20 °C. Rešitev: ločena kabelska trasa, minimalna razdalja 5 cm.

Po zagonu in predajo kupcu

Po uspešnem napolnjenju in nastavitvi regulatorja izvedite funkcionalni preskus sistema. Najbolje na sončen dan – spremljajte, ali temperatura kolektorja (S1) raste, pri zadostnem ΔT se zažene črpalka, temperatura zalogovnika postopoma raste in ob doseganju T-MAX zalogovnika se črpalka ustavi. Celoten cikel dokumentirajte (fotografije z zaslona regulatorja, tlak v sistemu, nastavljene parametre).

Predajte kupcu pisni protokol, ki vsebuje: nastavljene parametre regulatorja, tip in volumen medija, obratovalni tlak, predtlak ekspanzne posode, volumen ekspanzne posode, položaj in tipe senzorjev. Ti ljudje bodo poklicali čez 3 leta, ko se bo pojavil problem, in boste veseli, da imate evidence.

Za redno vzdrževanje in kontrolne točke med sezono si oglejte članek »Vzdrževanje in kontrola solarne regulacije: kaj preveriti pred in po ogrevalni sezoni«.

Pogosta vprašanja (FAQ)

Ali lahko uporabite običajno ekspanzijsko posodo za ogrevanje (rdečo) za solarni krog?

Ne. Običajne grelne ekspanzijske posode imajo membrano iz butila ali SBR gume, ki ni odporna na glikol-vodne mešanice niti na temperature nad 80–90 °C. V solarnem krogu bi zdržala 1–3 leta, po kateri bi membrana degenerirala, posoda bi izgubila funkcijo in sistem bi redno izmetaval medij skozi varnostni ventil. Vedno uporabite solarno ekspanzijsko posodo z EPDM membrano, označeno kot „solar” ali s simbolom sonca.

Za družinsko hišo je pravilna vrednost predtlaka ekspanzne posode 0,2 do 1,0 bara.

Odvisno od višine sistema – natančne od višinske razlike med ekspanzijsko posodo in najvišjo točko kroga (kolektorji na strehi). Formula: predtlak [bar] = višina [m] / 10 + 0,3. Za tipično družinsko hišo z višino 6–8 m izračunamo predtlak na 0,9–1,1 bar. Delovni tlak (hladen sistem) mora biti za 0,2–0,3 bar višji. Predtlak vedno preverite pred polnjenjem, ko je posoda prazna (suha).

Senzor S1 na kolektorju kaže čudne vrednosti – poleti 15 °C, čeprav sije sonce. Kaj se je zgodilo?

Najpogostejši vzrok: senzor ni v stiku s cevovodom ali je odcepljen od cevovoda in meri temperaturo okoliškega zraka. Preverite mehansko pritrditev senzorja, nanesite toplotno prevodno pasto in temeljito ovijte mesto senzorja z izolacijo. Druga možnost: pretrgan ali kratkostičen kabel senzorja (NTC termistor pri kratkostičnem prikazu kaže zelo nizko temperaturo). Izmerite upor senzorja pri sobni temperaturi – to bi moralo biti približno 10 kΩ.

Črpalka deluje neprekinjeno tudi ponoči. Ali je to napaka?

Ni vedno – nekateri regulatorji imajo funkcijo nočnega hlajenja (zaščita kolektorjev pred pregrevanjem) ali funkcijo zaščite pred zmrzaljo (cirkulacija pri nizki zunanji temperaturi). Če te funkcije niste vklopili, je težava v priključku ali nastavitvi: senzorji S1 in S2 so morda zamenjani (regulacija misli, da je kolektor še vedno toplejši od rezervoarja), ali pa je ΔT-OFF nastavljeno prenizko (blizu 0 °C). Preverite prikazane temperature S1 in S2 na zaslonu regulatorja in jih primerjajte s fizično realnostjo.

Kabel lahko meri do 100 metrov od senzorja do regulatorja.

Za NTC termistore velja, da dolg kabel poveča upor vodnika in vnaša sistematično napako merjenja. S običajnim dvožilnim kablom 0,5 mm² je dolžina do 30 m praktično brez težav (napaka pod 0,5 °C). Pri dolžinah 30–50 m uporabite kabel z večjim prerezom (0,75 mm²). Nad 50 m se splača uporabiti zaščiten kabel ali preveriti, ali regulator podpira Pt1000 senzorje, ki so primernejši za dolge razdalje. Kabel senzorja vedno vodite ločeno od silovnih kablov črpalke.

Ali moram za solarni sistem kupiti posebno črpalko, ali mi zadostuje običajna obtočna črpalka za ogrevanje?

Odvisno od sistema. Za kolektorje s ploskimi ploščami s propilen glikolom do 120 °C zadošča kakovostno obtočno črpalko z litinskim ohišjem in odporno tesnilno skupino gredi. Za vakuumske cevne kolektorje, kjer lahko medij doseže 150 °C ali več, je priporočljivo uporabiti črpalko, certificirano za solarne aplikacije – z bronastim ali nerjavnim telesom in toplotno odpornimi tesnili. Če nameščate kontrolno postajo iz serije ZPS, je črpalka del postaje in je pravilno dimenzionirana za solarne naprave.

Zaključek: montaža, ki se splača narediti pravilno

Solarna sistem deluje brez večje pozornosti leta – če je od začetka pravilno sestavljen. Ključno je natančno postavitev senzorjev (kar se da blizu absorbatorja in v spodnjo tretjino rezervoarja), pravilno električno priključevanje črpalke preko regulatorja (s poudarkom na ločitvi močnostnih in signalnih kablov), pravilno dimenzionirana in prednapeta solarna ekspanzijska posoda ter temeljito odzračevanje kroga pri polnjenju.

Pri izbiri regulatorja velja, da kompaktne kontrolne postaje, kot so ZPS 6, ZPS 16 in ZPS 28, bistveno poenostavijo montažo, saj združujejo črpalko, varnostni ventil in regulator v enem celku. Za enostavnejše ali cenovno optimizirane sisteme, kjer kupec izbira komponente samostojno, je solidna izbira Euroster 813 Solar z zunanjo črpalko. V obeh primerih velja isti zakon: čas, vložen v pravilno namestitev, se bo večkrat povrnil v brezhibnem delovanju za leta naprej.

Imate vprašanje o tej temi?

Ne morete se odločiti ali rešujete konkretno situacijo v vašem gospodinjstvu? Pišite nam – z veseljem vam bomo svetovali.