Ročna črpalka za polnjenje solarnih sistemov – kako pravilno napolniti in odzračiti krog

Izdelke še vedno pripravljamo.

Lahko pa si ogledate tudi druge kategorije.

Ročna črpalka za polnjenje solarnih sistemov – popoln vodnik, kako pravilno napolniti in odzračiti krog

Polnjenje solarnega kroga s antifrizo je eden od tistih korakov, ki na prvi pogled izgledajo preprosto – vendar se prav tu skrivajo napake, ki potem povzročajo težave leta in leta. Zračni mehurčki v kolektorju, nezadostni tlak, slabo premešana tekočina, nepravilno odzračevanje – vse to so stvari, ki jih v praksi vidimo redno. In večino od njih bi bilo mogoče preprečiti, če bi bil postopek polnjenja od začetka pravilen.

Ta članek se ukvarja ravno z ročno črpalko za polnjenje sončnih sistemov – kaj je to, kako deluje, zakaj je boljša od improviziranih rešitev in predvsem: kakšen je pravilen postopek polnjenja in odzračevanja sončnega primarnega kroga korak za korakom. Če tega še nikoli niste naredili ali če menite, da vaš sistem ni pravilno napolnjen, berite naprej.

Zakaj je pravilno polnjenje solarnega kroga tako pomembno?

Solarna primarna zanka – torej cevni sistem med kolektorjem in hranilnikom (oziroma toplotnim izmenjevalcem) – je zaprt sistem, napolnjen s proti zmrzovanju tekočino na osnovi propilenglikola ali etilenglikola. Za razliko od ogrevalnega sistema z vodo tukaj delujemo s tekočino, ki je dražja, ima specifične lastnosti in mora biti v krogu brez zračnih mehurčkov.

Zrak v solarnem krogu je resničen problem. Zračne vreče se usedajo v najvišjih mestih trase – tipično neposredno v kolektorjih. Kolektor brez tekočine se lahko segreje na 180–200 °C ali celo več, kar vodi do stagnacije. Pri stagnaciji tekočina v kolektorju izpari, para potiska v cevi, in ko se kolektor ohladi, lahko pride do povratnega vdihavanja zraka ali do degradacije tekočine zaradi ekstremne temperature. Ponavljajoča se stagnacija skrajša življenjsko dobo tekočine in tesnil.

Poleg zračnih mehurčkov je pomemben tudi pravilen delovni tlak. Večina sončnih sistemov zahteva tlak 1,5–3 bar, odvisno od višine namestitve in uporabljenega ekspanzomata. Previsok tlak obremenjuje varnostni ventil in tesnila.

In zadnjem primeru – koncentracija proti zmrzovanju. Tekočina mora biti mešana v pravilnem razmerju (običajno 40–50 % glikola), da vzdrži zmrzovanje, hkrati pa ohrani dobre toplotne prenosne lastnosti. Več o tem lahko izveste v članku Polnjenje solarnega sistema s proti zmrzovanju tekočino – kaj morate vedeti.

Kako deluje ročna črpalka za polnjenje sončnih sistemov

Ročna črpalka za polnjenje sončnih sistemov je preprosto, vendar premišljeno orodje. To ni običajna vrtna črpalka ali črpalka za pnevmatike – gre za napravo, posebej zasnovano za delo z glikolnimi tekočinami pod tlakom.

Načelo delovanja je naslednje: črpalka ima rezervoar (posodo) za tekočino – običajno s prostornino 10–20 litrov – in batni ali membranski mehanizem, ki s pomočjo ročnega gibanja (ročna ali rotacijska pogonska naprava) črpa tekočino iz rezervoarja v sistem skozi cev s hitrim priključkom. Na cevi (ali telesu črpalke) je nameščen tlakomer, tako da lahko spremljate tlak, ki ga črpalka ustvarja.

Ključna lastnost: črpalka lahko ustvari in vzdržuje tlak v razponu 0–6 bar (odvisno od modela), kar je za sončne sisteme več kot dovolj. Za razliko od polnjenja z gravitacijo (iz odprte posode) tukaj imate popoln nadzor nad tlakom in ga lahko uravnavate.

Pomembna komponenta črpalke so povratni ventili (check valves), ki preprečujejo povratni tok tekočine iz sistema nazaj v rezervoar. Brez njih bi se tekočina pri vsakem dvigu bata iztekla nazaj, ne pa v krog.

Na izhodu črpalke se nahaja cev s hitrim priključkom ali navojnim koncem, ki se priključi na polnilno armaturo sistema. Na drugi strani sistema (ali na drugem ventilu) se izpusti zrak ali odvečna tekočina. Na ta način potisnete tekočino v eno smer in iztisnete zrak v nasprotno smer.

Če iščete določen izdelek, si oglejte Ročno črpalko za polnjenje solarnih sistemov, ki je na voljo v kategoriji ekspanzomatov in črpalk – gre za robustno rešitev za profesionalno in domačo montažo.

Kaj boste potrebovali pred polnjenjem – seznam orodij in materialov

Pred začetkom polnjenja pripravite vse potrebno. Nič ni bolj neprijetno kot, da se ustavite sredi polnjenja, ker vam manjka ključ ali vedro za lovljenje tekočine.

Ročna črpalka za polnjenje solarnih sistemov – glavni pripomoček
Nemrznoucí tekočina v správné koncentraci (předpřipravená směs nebo koncentrát na ředění destilovanou vodou) – množství závisí na objemu systému; typický dvouokruhový systém má objem okruhu 8–15 litrů.
Merilni instrument za koncentracijo glikola – refraktometer ali merilnik gostote; s tem preverite dejansko koncentracijo mešanice pred polnjenjem
Termometer – za kontrolo temperature tekočine (polnimo na hladno, pod 30 °C)
Cevke in redukcije – za povezavo črpalke s polnilnim ventilom sistema
Ključi in izvijači – za odpiranje odzračevalnih ventilov, regulacijo pretoka na uravnotežilnih ventilih
Posoda ali posoda za zajemanje odtočnega zraka/tekočine – pri odzračevanju izteka tekočina skupaj z zrakom
Čiste krpe ali papirnate brisače – glikolni tekoči se težko čistijo, ko se posušijo
Zapiski ali mobilni telefon za fotografiranje – zabeležite si tlak po polnjenju, koncentracijo, datum; to boste potrebovali pri servisnem pregledu

Ko se tiče volumna tekočine, morate poznati volumen primarnega kroga. Kako ga ugotovite? Volumen hranilnika in kolektorja najdete v tehnični dokumentaciji. Volumen cevi izračunate preprosto: za Cu18 (18 mm bakrena cev) je to približno 0,2 litra na meter dolžine, za Cu22 pa približno 0,3 l/m. Seštejete in temu dodate volumen hranilnika in kolektorja (običajno 1–3 litre). Podrobnejši postopek izračuna najdete v članku Kakšen volumen ekspanzomat potrebujem za svoj sončni krog.

Shema priključitve črpalke na solarni krog

Na shemi vidite osnovno priključenje: cřrpka je priključena cez črpalko k plničnemu ventilu (t.i. plnični in praznilni črpalki), ki se nahaja na cřrpni postaji – večinoma pri vhodnem (hladnem) povratnem cevi. Odzračevanje poteka na najvišjem mestu kroga, torej pri kolektorju ali tik pod njim.

Postopek polnjenja solarnega kroga korak za korakom

1. Priprava sistema pred polnjenjem

Pred polnjenjem preverite, ali so vsi spoji in armature pritrjeni in tesnila na svojem mestu. Nič ni hujšega kot polnjenje sistema, v katerem je puščanje – tekočina izteka, vi jo neprestano črpate, tlak ne pade. Preverite tudi, ali je solarna črpalka v črpalčni postaji izklopljena (ne sme delovati med polnjenjem – začne delovati šele po polnjenju).

Preverite predtlak ekspanzomat. Pred polnjenjem sistema mora imeti ekspanzomat pravilno nastavljen predtlak – običajno 0,5–1 bar višji od statičnega tlaka stolpca tekočine od ekspanzomat do najvišje točke (kolektor). Kako to pravilno nastaviti, najdete v članku Nastavitev predtlaka v ekspanzomatu solarnega sistema. Če predtlaka ne nastavite pred polnjenjem, membrana ekspanzomat ne bo delovala pravilno in sistem ne bo imel rezerve za temperaturno raztezanje tekočine.

Vsi zaporni ventili na primarnem krogu morajo biti odprti. Prezračevalni ventili (samodejni ali ročni) pustite odprte – zrak mora imeti kam iti. Če imate samodejne odzračevalnike pri kolektorju, preverite, ali so funkcionalni in odprti.

2. Priprava črpalke in tekočine

Napolnite rezervoar črpalke s pripravljeno hladilno tekočino. Pred polnjenjem rezervoarja preverite koncentracijo s refraktometrom – za naše pogoje priporočamo zaščito do –28 do –35 °C, kar ustreza približno 40–50 % propilenglikola. Tekočina mora biti čista, brez nečistoč in brez starega glikola (ne mešajte starega in novega glikolnega raztopine brez predhodnih testov).

Priključite izhodno cev črpalke na polnilni ventil sistema. Odprite polnilni ventil. Na nasprotni strani kroga (ali na odzračevalnem mestu) pripravite vedro za zbiranje iztekajoče tekočine – bo iztekel skupaj z zrakom.

3. Prvotno preplašno polnjenje (iztisnitev zraka)

Začnite črpati s počasnim in enakomerno tempom. Cilj prve faze ni doseči obratovalni tlak, temveč iztisniti čim več zraka iz kroga. Tekočina vstopa od spodaj (od črpalne postaje) in potiska zrak navzgor proti kolektorju.

Pri prvotnem polnjenju pustite odprt odzračevalni ventil na kolektorju (ali kolektor odzračite ročno z ročnim ventilom). Iz odzračevalnika bo najprej izhajal samo zrak, nato zrak z tekočino in na koncu samo tekočina. V tem trenutku ventil zaprite.

Takšno „preplahno" polnjenje ponovite za vsako vejo kroga, če imate več kolektorjev ali več vrstic. Odprite eno vrstico, napolnite, zaprite. Potem naslednji. Nikoli ne polnite vseh vej hkrati, ker zrak vedno najde pot skozi najmanj odporno pot in nekatera mesta ostanejo nezrahljana.

4. Dopumpiranje na obratovalni tlak

Ko sistem deluje predhodno napolnjen in je zrak iztisnjen, nadaljujte z nastavljanjem delovnega tlaka. Nadaljujte s črpanjem, dokler merilnik tlaka na črpalki (ali merilnik tlaka na varnostni skupini) ne kaže želene vrednosti.

Kakšen je pravilen delovni tlak? Odvisno je od višine inštalacije in predtlaka ekspanzomat. Na splošno velja:

Kolektorji na višini do 5 m nad varnostno skupino → delovni tlak 1,5–2 bar
Kolektorji na višini 5–10 m → delovni tlak 2–2,5 bara
Kolektorji na višini nad 10 m → delovni tlak 2,5–3 bar

Delovni tlak mora biti najmanj za 0,3–0,5 bara višji od predtlaka ekspanzomata. Na primer: predtlak ekspanzomata 1,5 bara → najmanjši polnilni tlak hladnega sistema 1,8–2 bara. Varnostni ventil sistema (običajno 6 barov) mora biti znatno nad tem tlakom.

Podrobni izračun najdete v članku Kako izbrati ekspanzomat za sončni sistem – ključna merila, kjer je razloženo tudi razmerje med prednapetostjo, tlakom polnjenja in prostornino ekspanzomata.

5. Odzračevanje pri delujočem črpalku

To je korak, ki ga mnogi amaterski monterji preskočijo – in prav tu nastane večina težav. Po polnjenju in doseganju delovnega tlaka zaženite sončno črpalko. Črpalka začne krožiti tekočino in mehansko premakne zračne mehurčke, ki so ostali ujeti v mrtvih točkah kroga (kolena, dvižne cevi, kolektorji).

Najprej pustite črpalko teči 10–15 minut, nato ponovno spustite zrak – pri vsakem avtomatskem spustniku zraka in pri ročnih. Tlak v sistemu se bo pri spustitvi zraka zmanjšal (zrak je ušel, tekočina se je zmanjšala) – tlak boste obnovili s črpalko. Ta cikel bo morda treba ponoviti 2–4-krat, dokler sistem ne bo popolnoma očiščen zraka.

Izkušeni inštalater ve, da kolektor nikoli ne spusti ves zrak pri enem polnjenju. Zrak se "skriva" med lamelami absorbatorja in se sprošča postopoma pri pretoku. Zato sistem v prvih urah delovanja nekoliko "prska" in avtomatski odzračevalniki aktivno delujejo.

6. Končna kontrola in vpis parametrov

Po zaključku odzračevanja preverite:

Tlak sistema v hladnem stanju (brez sonca, črpalka izklopljena) – zabeležite ga
Temperatura tekočine pri merjenju tlaka (tlak se spreminja s temperaturo)
Koncentracijo glikola z refraktometrom (vzemite vzorec iz odzračevalnega ventila)
Vizualni pregled vseh priključkov na uhajanje

Te podatke zapišite v obratovalni list ali prilepite nalepko neposredno na črpalno postajo. Čez leto ali dve, ko bo servisna kontrola, boste vedeli, kakšno je bilo stanje pri polnjenju in ali se je tlak spremenil.

Navadne napake pri polnjenju – kaj se dogaja v praksi

Za leta prakse smo videli res različne situacije. Tukaj so najpogostejše napake, ki jih ljudje naredijo pri polnjenju solarnih sistemov:

Polnjenje brez odprtih odzračevalnikov. Zrak nima kam oditi, tekočina ga le stisne v "vrečko" v najvišji točki. Sistem se napolni, tlak doseže želeno vrednost – toda kolektor je še vedno poln zraka. Na soncu se kolektor segreje, zračno mehurček potisne navzdol, črpalka preneha teči (zrak blokira pretok) in regulator sporoči napako. Stranka pokliče servis, misli, da je okvara črpalke.

Mešanje starega in novega glikola. Stari glikolni raztopini (po več letih obratovanja) je kisla in degradirana. Ko jo zmešate s svežo tekočino, upočasnite degradacijo, vendar je ne boste ustavili. Pravilen postopek je: izpraznite staro tekočino, sperite krog s čisto destilirano vodo, nato napolnite s svežo zmesjo.

Nepravilna koncentracija mešanice. Videli smo sisteme, napolnjene s 100-odstotnim glikolom (brez redčenja), ker je monter »raje dal več, da bi zdržal mraz«. 100-odstotna glikolna raztopina ima precej slabše toplotne prevodne lastnosti in višjo viskoznost – črpalka ima težave s pretokom in izmenjevalnik deluje neučinkovito.

Polnjenje na tople. Nikoli nepolnite solarni krog, če so kolektorji vroči (na primer poleti opoldne). Glikolni raztopini, ki vstopi v vroč cevni sistem, lahko takoj začne vreti in ustvarjati paro, kar popolnoma uniči polnjenje. Polnite zjutraj, zvečer ali v oblačnem vremenu.

Napačen predtlak ekspanzomata. Če ekspanzomat nima pravilnega predtlaka pred polnjenjem, po polnjenju sistema membrana ne more pravilno delovati. Rezultat: pri segrevanju tekočine tlak hitro narašča (ekspanzomat ne opravlja svoje funkcije) in se odpre varnostni ventil. Več o tem problemu v članku Pogosto okvare ekspanzomatov in sončnih črpalk – vzroki in rešitve.

Prednosti ročne črpalke v primerjavi z drugimi metodami polnjenja

Gravitacijsko polnjenje, pri katerem se tekočina vnaša v sistem iz posode, ki je nameščena višje, in zrak uhaja skozi odprt ventil, je na videz preprosto – vendar v praksi deluje le za najpreprostejše inštalacije. Za vsako večjo inštalacijo, kjer je kolektor v višini 3 m in več nad rezervoarjem, je gravitacijsko polnjenje nezanesljivo in pogosto nepopolno. Zrak ostane ujet in sistem deluje neučinkovito.

Električna tlačna črpalka je alternativa ročni črpalki – hitrejša, vendar dražja in zahteva napajanje. Za običajnega domačega inštalaterja ali manjše podjetje je ročna črpalka za polnjenje sončnih sistemov idealen kompromis med ceno, preprostostjo in izkoristkom.

Vzdrževanje in ponovno polnjenje – kdaj je treba ponoviti

Sončna nemrznljiva tekočina ni večna. Propilen glikol se sčasoma razgradi – oksidira, pH pade, inhibitorji korozije se izčrpajo. Priporočeno obdobje zamenjave tekočine je 5–8 let, vendar je odvisno od tega, kako pogosto je sistem stagniral (stagnacija tekočino hitro razgradi).

Kako veste, da je tekočina za zamenjavo? Vzemite vzorec (iz odzračevalnega ventila) v stekleno posodo in si ga oglejte: sveža tekočina je čista, rumenkasta do zelenkasta. Degradirana tekočina je temna, rjava, lahko ima usedlino ali vonj po zažganem. Za natančno merjenje pH uporabite testne trakove – pravilna vrednost pH je 7–9. Pod pH 7 tekočina korodira kovinske dele sistema.

Postopek ponovnega polnjenja pri zamenjavi tekočine je skoraj enak kot pri prvem polnjenju, le z dodatnim korakom – izpraznitev stare tekočine. Izpraznite skozi izpustni ventil v primerno posodo (glikolni raztopini je treba ekološko odstraniti, ne izlivati v odtok), nato sistem sperite z destilirano vodo in ponovno napolnite s svežo mešanico.

Tudi pri običajnem letnem pregledu je dobro preveriti tlak. Če je tlak sistema v hladnem stanju padel od zadnjega vnosa za več kot 0,3 bara, sistem nekje izgublja tekočino ali ima težavo z ekspanzomatom. Običajno preverjanje tlaka in ekspanzomata je opisano v članku Kako preveriti in vzdrževati ekspanzomat v solarnem sistemu.

Varnostna pravila pri delu z nemrznjočo tekočino

Propilen glikol je relativno varna snov (štejeta se za živilsko varno), toda etilen glikol je strupen in nevaren ob stiku s kožo ali usti. Vedno pred delom preberite varnostni list (SDS) tekočine, ki jo uporabljate.

Pri rokovanju s koncentratom uporabljajte gumijaste rokavice in zaščitna očala. Pri brizganju tekočine pod tlakom (ko odpirate odzračevalnik) imejte odsev od obraza. Tekočino zajemajte v vedra, ne puščajte je, da izteče na tla – je spolzka.

Pri delu na strehi (kjer so običajno kolektorji) upoštevajte varnostne predpise za delo na višini. Polnilna črpalka in tekočina sta običajno spodaj pri postaji – vendar pa zahteva prezračevanje na kolektorju dostop do strehe, vedno z ustrezno zaščito.

Nikoli ne odpirajte nobenega ventila, varnostnega ali odzračevalnega, ko je sistem vroč in pod tlakom. Lahko pride do brizganja vrele tekočine. Vse delo opravite na hladnem sistemu.

Pogosta vprašanja (FAQ)

Kakšno ročno črpalko potrebujem za običajen dvokolektorski domači sistem?

Za dvojakokulatorski sistem s prostornino kroga približno 10–15 litrov zadostuje standardna ročna črpalka s rezervoarjem 15–20 litrov in tlakom do 6 bar. Ročna črpalka za polnjenje sončnih sistemov, ki je na voljo na atria.si, je natančno zasnovana za te aplikacije – brez težav obvladuje običajne domače in večje inštalacije.

Ali lahko napolnim solarni krog z navadno vodo namesto glikolne mešanice?

V osnovi tehnično da, toda v praksi je to napaka. Voda zmrzne in cevi pri mrazu počijo. Poleg tega navadna voda ne vsebuje inhibitorjev korozije, ki ščitijo baker, aluminij in jeklo v krogu. Destilirana voda brez dodatkov je nekoliko boljša, vendar še vedno brez zaščite pred zmrzaljo. Edina pravilna polnitev solarnega primarnega kroga je certificirana glikolna raztopina v pravilni koncentraciji.

Kakšen tlak nastaviti pri polnjenju in kako to vpliva na ekspanzomat?

Delovni tlak hladnega sistema mora biti vsaj za 0,3–0,5 bara višji od predtlaka ekspanzomata, hkrati pa mora zagotoviti zadosten tlak v najvišji točki sistema (kolektor), da tam tekočina ne kavitira. Za tipično namestitev s kolektorjem do 6 m višine in predtlakom ekspanzomata 1,5 bara nastavite polnjenje tlak na 2–2,5 bara. Podrobne izračune najdete v članku Montaža ekspanzomata v solarnem sistemu – postopek korak za korakom.

Če se tlak v sistemu po polnjenju hitro zmanjšuje, morate preveriti naslednje: 1. Preverite vse spoje in priključke – Ali so vsi spoji tesni in ali ni puščanja. 2. Preverite črpalko – Ali črpalka deluje pravilno in ali ne pušča. 3. Preverite ekspanzijsko posodo – Ali je ekspanzijska posoda pravilno napolnjena in ali ne pušča. 4. Preverite termostat – Ali termostat deluje pravilno in ali ne povzroča nenadnih sprememb tlaka. 5. Preverite grelnik – Ali grelnik deluje pravilno in ali ne povzroča nenadnih sprememb tlaka. Če po teh preverjanjih tlak še vedno hitro pada, priporočam, da se obrnete na strokovnjaka za ogrevanje in vodoinštalacije.

Hitro znižanje tlaka po polnjenju signalizira puščanje – preverite vse spoje, armature, kolektorje (sončni kolektorji lahko imajo mikro razpoke po zimski poškodbi) in varnostni ventil (včasih uhaja pri tlačnem šoku med polnjenjem). Če se tlak počasi zmanjšuje (v nekaj tednih), je težava lahko v ekspanzomatu – počena membrana ali izgubljen predtlak. Več o tem si lahko preberete v članku Pogosto okvare ekspanzomatov in sončnih črpalk – vzroki in rešitve.

Koliko tekočine boste potrebovali za polnjenje običajnega domačega solarnega sistema?

Za običajen sistem z 2 ploščnima kolektorjema (vsak približno 2 m²), 8–12 metrskim Cu18 cevnim razvodom in hranilnikom 200–300 l z eno cevno spiralo računajte s prostornino primarnega kroga 10–15 litrov. Vedno pripravite 20–30 % več kot izračunano prostornino – pri odzračevanju izteka tekočina in jo je treba dopolniti.

Ali je potrebno zračno solarnega kroga tudi med delovanjem, ne le pri polnjenju?

Da, še posebej v prvih tednih po zagonu. Zrak se iz tekočine postopoma sprošča, avtomatski odzračevalniki pa ga lahko odstranijo sami. Če pa nimate avtomatskih odzračevalnikov (ali so zamašeni), ročno odzračite sistem po prvem in drugem mesecu obratovanja. Kasneje zadošča enkrat letno pri rednem servisnem pregledu. Podroben letni pregled je opisan v članku Kako preveriti in vzdrževati ekspanzomat v solarnem sistemu.

Zaključek – pravilno delovanje kot osnova za dolgo življenjsko dobo sistema

Ročna črpalka za polnjenje sončnih sistemov je preprost, vendar nenadomestljiv pripomoček. To ni odveč strošek – to je garancija, da bo sončni krog od prvega dne deloval tako, kot mora. Brez zračnih mehurčkov, s pravilnim tlakom, s tekočino v pravi koncentraciji.

Sončni sistem, ki je od začetka pravilno napolnjen, odzračen in redno nadzorovan, lahko zanesljivo deluje 20 let ali več brez večjih težav. Sistem, ki je bil hitro napolnjen, ne odzračen in pozabljen, se bo pokazal v enem ali dveh letih – bodisi z okvaro črpalke, degradirano tekočino ali razpokanim kolektorjem po zimski stagnaciji. Naložba v pravilno orodje in pravilen postopek se torej večkratno povrne.

Če niste prepričani o izbiri črpalke ali postopku polnjenja za vaš sistem, nam pišite število in vrsto kolektorjev – svetovali vam bomo.

Imate vprašanje o tej temi?

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