Jak samodzielnie napełnić instalację solarną bez pomyłki

Samodzielne napełnienie instalacji solarnej glikolem to czynność, którą da się wykonać własnymi rękami, o ile rozumie się fizykę zjawisk zachodzących w kolektorze i zna się granice bezpieczeństwa. Większość osób obawia się nie tyle samego wlewania płynu, co ryzyka zapowietrzenia, zbyt niskiego ciśnienia albo zamarznięcia układu pierwszej zimy. Te obawy są uzasadnione, ale da się je wyeliminować, jeśli podejdzie się do tematu metodycznie, a nie na wyczucie.

• Jaki płyn wybrać do instalacji solarnej i jak go rozcieńczyć
• Napełnianie kolektorów słonecznych glikolem bez pompy
• Odpowietrzanie i kontrola ciśnienia po napełnieniu solarów

Jaki płyn wybrać do instalacji solarnej i jak go rozcieńczyć

Najczęściej stosowanym czynnikiem w kolektorach płaskich i próżniowych jest roztwór glikolu propylenowego, rzadziej etylenowego. Glikol propylenowy (PG) wybierają przede wszystkim instalacje grzewcze i c.w.u. w domach mieszkalnych, ponieważ jest klasyfikowany jako nietoksyczny, co ma znaczenie przy nieszczelności i kontakcie z wodą użytkową. Glikol etylenowy (EG) oferuje lepsze właściwości termodynamiczne, lecz jego toksyczność wyklucza zastosowanie tam, gdzie istnieje ryzyko przedostania się czynnika do instalacji pitnej.

Stężenie roztworu dobiera się do minimalnej temperatury panującej w danej strefie klimatycznej. Producent czynnika podaje tabelę zależności temperatury krzepnięcia od procentowej zawartości glikolu w mieszaninie. Dla Polski środkowej i wschodniej, gdzie zimą termometry pokazują regularnie poniżej -20 °C, zaleca się roztwory o stężeniu 45-50% objętościowych, co obniża punkt krzepnięcia do około -30 °C. Rozcieńczanie wodą demineralizowaną (nie kranową) zapobiega wytrącaniu się kamienia w wymienniku i przyspieszonej degradacji inhibitorów korozji.

Woda kranowa zawiera rozpuszczone sole wapnia i magnezu, które po podgrzaniu powyżej 60 °C wytrącają się w postaci osadów. W instalacji solarnej, gdzie temperatura czynnika w stagnacji potrafi przekroczyć 160 °C, proces ten przebiega wielokrotnie szybciej niż w tradycyjnej instalacji grzewczej. Dlatego użycie wody demineralizowanej lub przegotowanej i przefiltrowanej wydłuża żywotność wymiennika o kilka lat.

Inhibitory korozji zawarte w gotowych mieszkaninach (tzw. heat transfer fluids) chronią stal, miedź i aluminium przed agresywnym działaniem glikolu. Każdy producent oferuje własny pakiet dodatków, dlatego nie powinno się mieszać płynów różnych marek w jednym układzie. Reakcja chemiczna między inhibitorami potrafi zneutralizować obie formuły i narazić całą instalację na korozję wżerową.

Przed zakupem konkretnego produktu warto sprawdzić deklarowaną trwałość chemiczną. Producenci klasy premium gwarantują stabilność parametrów przez 8-10 lat przy temperaturze ciągłej pracy do 200 °C. Tańsze płyny często tracą właściwości ochronne już po 4 sezonach, co widać po zmianie zabarwienia na ciemnobrązowe i spadku pH poniżej 7.

Kiedy NIE stosować glikolu

W instalacjach solarnych pracujących wyłącznie latem, na przykład do podgrzewania wody basenowej w sezonie maj-wrzesień, lepszym czynnikiem bywa czysta woda z niewielkim dodatkiem inhibitora. Glikol obniża sprawność wymiany ciepła o 10-15%, a w okresie letnim brak ryzyka zamarznięcia nie wymaga jego obecności.

Napełnianie kolektorów słonecznych glikolem bez pompy

Tradycyjna metoda wykorzystuje grawitację i różnicę ciśnień, dzięki czemu nie wymaga zakupu pompy do napełniania. Kluczowy jest dobór punktu wlewania oraz temperatura płynu względem temperatury paneli. Jeśli kolektory stoją na dachu w pełnym słońcu, glikol wlana na zimno nie zmiesza się równomiernie z resztą płynu w rurach, lecz pozostanie w dolnej części instalacji.

Najprostszą techniką jest wlewanie przez najniższy punkt instalacji, czyli przez zawór spustowy lub korek na dole rurociągu powrotnego. Po odkręceniu zaworu i podłączeniu wlewnika z płynem otwiera się odpowietrznik na najwyższym punkcie, najczęściej przy zasobniku. Płyn wpychany przez grawitację wypełnia układ od dołu, a powietrze ucieka górą przez otwarty odpowietrznik.

Ciśnienie podczas takiego napełniania nie powinno przekraczać 1,5 bar, a temperatura płynu nie może być niższa niż 10 °C. Zimny glikol ma wyższą lepkość i gorzej wypiera powietrze z rur, zostawiając korki gazowe w najwyższych partiach. W praktyce oznacza to konieczność pozostawienia układu otwartego na kilkanaście minut po wlaniu, aż pęcherzyki przestaną się wydobywać.

Pompa do napełniania (tzw. filling pump) przyspiesza cały proces i pozwala wtłoczyć płyn pod ciśnieniem 2-3 bar, co skuteczniej wypiera powietrze z trudno dostępnych miejsc. W wypadku dużych instalacji powyżej 30 m² powierzchni kolektorów ręczne wtłoczenie glikolu bez pompy trwa nawet kilka godzin i często kończy się niepełnym odpowietrzeniem.

Zanim rozpocznie się napełnianie, trzeba sprawdzić szczelność połączeń przez próbę ciśnieniową powietrzem (tzw. pressure test). Układ napełnia się sprężonym powietrzem do ciśnienia 3 bar i obserwuje przez 15 minut. Spadek ciśnienia powyżej 0,2 bar oznacza nieszczelność, którą trzeba usunąć przed wlaniem glikolu. Glikol wylany na strych czy poddasze to kosztowny błąd, bo litr dobrego płynu solarnego kosztuje 15-25 PLN.

Lista kontrolna przed wlaniem glikolu

• Próba ciśnieniowa szczelności powietrzem zaliczona.
• Wszystkie zawory odcinające ustawione w pozycji otwartej.
• Odpowietrznik na najwyższym punkcie odkręcony.
• Zbiornik z glikolem o temperaturze pokojowej (18-22 °C).
• Wlewnik podłączony do najniższego punktu instalacji.

Odpowietrzanie i kontrola ciśnienia po napełnieniu solarów

Nawet przy najstaranniejszym napełnieniu w układzie pozostają mikropęcherzyki powietrza, które w ciągu pierwszych godzin pracy zbierają się w najwyższych punktach instalacji. Automatyczny odpowietrznik zainstalowany na górze zasobnika wyrzuca je samoczynnie, ale wymaga regularnego sprawdzania. Zablokowany lub zabrudzony zaworek odpowietrzający jest przyczyną co trzeciej awarii instalacji solarnej.

Ciśnienie robocze w instalacji solarnej wynosi zwykle 1,5-2,5 bar w stanie zimnym, co gwarantuje, że glikol nie zagotuje się w stagnacji, gdy temperatury w kolektorze przekroczą 160 °C. Wzrost ciśnienia powyżej 3 bar przy zimnym układzie świadczy o nieprawidłowym ustawieniu naczynia wzbiorczego (przeponowego) lub o jego rozszczelnieniu. Naczynie solarne musi mieć certyfikat dopuszczający pracę w temperaturach do 200 °C, zwykłe naczynie grzewcze (do 110 °C) nie nadaje się.

Współczynnik ciśnieniowego wzrostu objętości glikolu jest wyższy niż wody, dlatego naczynie wzbiorcze dobiera się z zapasem 20-30% większym niż wskazuje prosty kalkulator dla wody. Zbyt małe naczynie powoduje otwarcie zaworu bezpieczeństwa i ubytek czynnika po każdym słonecznym dniu, a po miesiącu eksploatacji instalacja wymaga uzupełnienia glikolu.

Kontrolę szczelności po napełnieniu wykonuje się przez obserwację ciśnienia na manometrze przez 24 godziny. Stabilne ciśnienie bez spadku potwierdza poprawność montażu. Każdy spadek powyżej 0,1 bar wskazuje na wyciek, najczęściej w złączkach zaciskowych, które wymagają dociągnięcia kluczem dynamometrycznym z momentem 35-45 Nm dla rozmiaru 22 mm.

Po pierwszym uruchomieniu pompy obiegowej glikol krąży w układzie i transportuje ciepło do zasobnika. W ciągu pierwszych 30 minut temperatura na wyjściu z kolektorów powinna wzrosnąć o kilka stopni, jeśli słońce operuje. Brak wzrostu oznacza zapowietrzenie pompy, którą trzeba odpowietrzyć ręcznie przez śrubę w jej obudowie. Większość nowoczesnych pomp ma funkcję auto-bleed, ale w instalacjach solarnych z glikolem lepkościowo gęstszym od wody działanie automatyki bywa zawodne.

Raz na dwa lata warto pobrać próbkę glikolu z instalacji i zbadać jej pH oraz obecność jonów metali. Spadek pH poniżej 7,5 albo obecność jonów miedzi sygnalizuje degradację inhibitorów. W takim przypadku nie wystarczy dolać świeżego płynu, konieczna jest wymiana całego roztworu i płukanie układu wodą demineralizowaną.

Nigdy nie wolno uzupełniać instalacji solarnej wodą kranową. Każdy litr twardej wody wprowadza do układu sole wapnia, które po kilku sezonach zablokują wymiennik. Użycie wody demineralizowanej jest obowiązkowe, nie opcją.

Końcowa kontrola po napełnieniu obejmuje sprawdzenie poziomu glikolu w naczyniu przelewowym (jeśli jest zamontowane) oraz uruchomienie sterownika solarnego w trybie testowym. Wszystkie czujniki temperatury powinny pokazywać wartości zbliżone do temperatury otoczenia w cieniu i rosnące po stronie kolektorów po włączeniu pompy. Różnice większe niż 5 °C między czujnikiem na zasilaniu a powrocie przy wyłączonej pompie oznaczają grawitacyjną cyrkulację termiczną, którą można ograniczyć przez zamontowanie zaworu zwrotnego na powrocie.

Samodzielne napełnienie instalacji solarnej nie wymaga uprawnień, o ile roboty nie obejmują ingerencji w instalację elektryczną powyżej 50 V oraz nie naruszają konstrukcji dachu. Wymiana lub uzupełnianie czynnika grzewczego to czynność eksploatacyjna, którą reguluje norma PN-EN 12976 oraz Warunki Techniczne Wykonania i Odbioru Instalacji Ogrzewczych. Po zakończeniu prac warto sporządzić krótki protokół z datą, ilością wlanych litrów i rodzajem glikolu, bo gwarancja kolektorów (zwykle 10 lat) wymaga dokumentacji serwisowej.

Źródła: PN-EN 12976 (Instalacje solarne i ich elementy), PN-EN 15316-4-3 (Wydajność energetyczna instalacji solarnych), Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. 2019 poz. 1065 z późn. zm.), karty techniczne producentów glikoli solarnych publikowane na stronach producentów branżowych.