Budowa grupy pompowej
Grupa pompowa do systemu solarnego stanowi rozbudowany system pełniący szereg ważnych funkcji, jak:
– wymuszenie przepływu czynnika w obiegu kolektora
– pomiar parametrów temperatury i ciśnienia
– zabezpieczenie przed przepływem zwrotnym w instalacji kolektora (sprzęgło hydrauliczne)
– zabezpieczenie przed nadmiernym wzrostem ciśnienia
– funkcja separatora drobnopęcherzykowego powietrza (opcja)
– funkcja regulatora przepływu
Grupy pompowe wyposażone są ponadto w króćce do napełniania i opróżniania instalacji roztworem glikolu. Typowy zespół pompowy przedstawia fot. 1. całość zamknięta jest w obudowie z pianki polietylenowej chroniącej przed utratą ciepła.
Fot. 1 Zespół pompowy instalacji solarnej. Ozn. 1. Pompa obiegowa Grundfos UPS 25-60 SOLAR; 2- Dwa trójdrogowe zawory kulowe z gniazdem termometru a w nich dwa termometry kontaktowe (zakres 0-120 oC, jeden czerwony a drugi niebieski). W zaworach trójdrogowych są również zintegrowane zawory zwrotne z ręczną blokadą (tzw. zawór stopowy lub hamulec grawitacyjny) zabezpieczające przed grawitacyjnym obiegiem układu
3- grupą bezpieczeństwa:
– zawór bezpieczeństwa 6 bar
– manometr 0-10 bar
– przyłącze do podłączenia naczynia przeponowego
4- Zawory spustowo-napełniające do napełniania, opróżniania i płukania instalacji
5- Rotametr 1-12 l/m, z osobną podziałką dla roztworu glikolu i dla wody. Rotametr służy do ustawienia konkretnej wartości przepływu w instalacji
6- Odpowietrznik solarny (separator mikropęcherzy). Specjalna konstrukcja dla instalacji solarnych. W prostych instalacjach odpowietrznik może nie być stosowany.
Grupy pompowe w zależności od wielkości instalacji, jej budowy i wyposażenia (np. ilości odbiorników ciepła i ich parametrów pracy) mogą mieć różne konstrukcje. Poniżej zostaną omówione najpopularniejsze rozwiązania.
Charakterystyka grup pompowych
Grupa pompowa jednodrogowa
Służy tylko do zapewnienia cyrkulacji czynnika solarnego w obiegu kolektora. Montowana jest standardowo na przewodzie powrotnym do kolektora. W jej skład wchodzi pompa obiegowa do pracy w wysokiej temperaturze, zawór zwrotny, grupa bezpieczeństwa do podpięcia naczynia wzbiorczego, przepływomierz (rotametr). Rotametry w grupie pompowej mogą być dla różnych wartości przepływu. W grupach do przepływów niskich rotametr ma wydajność od 1-6 l/min. lub 2-12 l/min, w systemach o średnim przepływie 8-28 lub 8-38 l/min.
Grupy pompowe mają zwykle termometry wyskalowane do 120° C, co oznacza, że przeznaczone są do pracy max. w temp. 120°C. Krótkotrwale temperatura ta może być przekroczona do 140-160°C. jednak dopuszczalny czas pracy w tak wysokiej temperaturze nie przekracza najczęściej kilkudziesięciu sekund.
Grupa pompowa jednodrogowa ze sterownikiem
POWRÓT:
– Przepływomierz pozwalający na regulację przepływu z zaworami napełniającymi i opróżniającymi.
– Pompa obiegowa.
– 3-drogowy zawór kulowy z kołnierzem i z zaworem zwrotnym 10 mbar (w koniecznym przypadku istnieje możliwość wyłączenia zaworu zwrotnego poprzez jego ręczne odkręcenie o 45° zgodnie z ruchem wskazówek zegara) wyposażonym we wbudowany termometr (kolor niebieski, zakres 0°C-120°C).
– Grupa bezpieczeństwa z zaworem bezpieczeństwa (6 bar) i manometrem (0-10 bar) wraz z króćcem przyłączeniowym do naczynia wzbiorczego 3/4’’.
Fot. Grupa pompowa dwudrogowa
ZASILANIE:
– DN20 Zawór kulowy ze złączką i zaworem zwrotnym 10 mbar (w koniecznym przypadku istnieje możliwość wyłączenia zaworu zwrotnego poprzez jego ręczne odkręcenie o 45° zgodnie z ruchem wskazówek zegara) wyposażonym we wbudowany termometr (kolor czerwony, zakres 0°C-120°C).
– Przedłużenie drogi zasilania z zakończeniem.
Grupa pompowa dwudrogowa z separatorem powietrza, zintegrowana ze sterownikiem z funkcją precyzyjnego pomiaru energii (fot. poniżej)
– Elektroniczny rejestrator temperatury i przepływu VFS “Vortex Flow Sensor” z zaworem opróżniającym. Przepływ 2-40 l/min.
– Pompa obiegowa.
– 3-drogowy zawór kulowy z kołnierzem i z zaworem zwrotnym 10 mbar (w koniecznym przypadku istnieje możliwość wyłączenia zaworu zwrotnego poprzez jego ręczne odkręcenie o 45° zgodnie z ruchem wskazówek zegara) wyposażonym we wbudowany termometr (kolor niebieski, zakres 0°C-120°C).
– Grupa bezpieczeństwa z zaworem bezpieczeństwa (6 bar) i manometrem (0-10 bar) wraz z króćcem przyłączeniowym do naczynia wzbiorczego 3/4’’.
– Złącze 3/4” z zaworem napełniającym.
ZASILANIE:
– Zawór kulowy ze złączką i zaworem zwrotnym 10 mbar (w koniecznym przypadku istnieje możliwość wyłączenia zaworu z
wrotnego poprzez jego ręczne odkręcenie o 45° zgodnie z ruchem wskazówek zegara) wyposażonym we wbudowany termometr (kolor czerwony, zakres 0°C-120°C).– Separator powietrza wykonany z mosiądzu, wyposażony w ręczny zawór odpowietrzający.
– Przedłużenie drogi zasilania z zakończeniem.
– Silikonowy czujnik temperatury TR/S1 z przyłączem.
Fot. po prawej zespół pompowy z zamocowanym w panelu przednim sterownikiem (kontrolerem TDC4).1 wyjście z płynną regulacją prędkości obrotowej standardowych pomp i specjalną elektroniką zapewniającą cichą pracę i stabilną różnicę temperatur między kolektorem a zasobnikiem (większa wydajność instalacji).
1 wyjście przekaźnikowe 230VAC do obsługi pompy obiegowej lub zaworu.
4 wejścia czujników temperatury PT1000
2 wejścia do czujnika VFS.
– Przepływomierz (2-12 l/min) pozwalający na regulację przepływu z zaworami napełniającymi i opróżniającymi.
– Solarne pompy obiegowe wykonane specjalnie do podłączenia modułów fotowoltaicznych. Zasilanie DC 8-24V, 0,25-1,5A. max. 22W. IP42.
– 3-drogowy zawór kulowy z k
ołnierzem i z zaworem zwrotnym 10 mbar (w koniecznym przypadku istnieje możliwość wyłączenia zaworu zwrotnego poprzez jego ręczne odkręcenie o 45° zgodnie z ruchem wskazówek zegara) wyposażonym we wbudowany termometr (kolor niebieski, zakres 0°C-120°C).– Grupa bezpieczeństwa z zaworem bezpieczeństwa (6 bar) i manometrem (0-10 bar) wraz z króćcem przyłączeniowym do naczynia wzbiorczego 3/4’’.
ZASILANIE:
– Zawór kulowy z kołnierzem i z zaworem zwrotnym 10 mbar (w koniecznym przypadku istnieje możliwość wyłączenia zaworu zwrotnego poprzez jego ręczne odkręcenie o 45° zgodnie z ruchem wskazówek zegara) wyposażonym we wbudowany termometr (kolor czerwony, zakres 0°C-120°C).
– Separator powietrza wyposażony w ręczny zawór odpowietrzający.
Dostarczona grupa ma obudowę izolacyjną, jest okablowana i posiada zaprogramowany kontroler, co pozwala na prosty i szybki montaż.
W skład grupy wchodzi:
Pierwotny obwód solarny:
– Przepływomierz pozwalający na regulację przepływu z zaworami napełniającymi i opróżniającymi. Dostępny jest także ultradźwiękowy przepływomierz w wersji cyfrowej VFS.
– Asynchroniczna pompa obiegowa lub synchroniczna pompa klasy A.
– 3- drogowy zawór kulowy z zaworem zwrotnym (10 mbar) wyposażonym we wbudowany termometr.
– Grupa bezpieczeństwa z zaworem bezpieczeństwa (6 bar) i manometrem (0-10 bar) wraz z króćcem przyłączeniowym do naczynia wzbiorczego 3’’.
– Zasilający zawór kulowy z zaworem zwrotnym 10 mbar wyposażonym we wbudowany termometr.
– Separator powietrza wykonany z mosiądzu wyposażony w automatyczny zawór odpowietrzający i zawór odcinający.
Wymiennik ciepła:
– Zagniatano-zgrzewane płyty wymiennika ciepła wykonanego ze stali nierdzewnej AISI 316 odpowiedni dla różnych mocy.
Wtórny obwód solarny:
– Zawór bezpieczeństwa TÜV 3 bar, 50 kW.
– Asynchroniczna pompa obiegowa lub synchroniczna pompa klasy A.
– Obudowa izolacyjna EPP (Wymiary: 576x585x190 mm).
Elementy hydrauliczne grupy pompowej mocowane są do płyty stalowej, pozwala to na sprawne i szybkie przymocowanie grupy do ściany lub cylindrycznej obudowy zbiornika.
Stała temperatura pracy obwodu solarnego 120°C; (temperatura w krótkim okresie: 160°C przez 20 s) Maksymalna temperatura we wtórnym obwodzie solarnym 110°C. Dostępne połączenia zewnętrzne: 1” GZ dla obwodu solarnego, 3/4” GZ dla wtórnego obwodu solarnego.
– Przepływomierz pozwalający na regulację przepływu z zaworami napełniającymi i opróżniającymi.
– Pompa obiegowa o wysokiej sprawności (wydajności) Wilo Stratos Tec ST PWM.
– 3-drogowy zawór kulowy z kołnierzem z zaślepioną trzecią drogę (można używać tego podłączenia do dodatkowej instalacji) wyposażony we wbudowany termometr (kolor niebieski, zakres 0°-120°C).
ZASILANIE:
– Zawór kulowy DN20 ze złączką, wyposażony we wbudowany termometr (kolor czerwony, zakres 0°C-120°C).
– Przedłużenie drogi zasilania z zakończeniem.
W systemie drain-back wyjątkowe jest to, że opróżnienie cieczy przenoszącej ciepło z kolektorów, kiedy kontroler zatrzymuje działanie pompy obiegowej (ponieważ nie istnieją dobre warynki pracy) dzieje się automatycznie. W takiej sytuacji, cały płyn z obwodu jest odprowadzony do zbiornika “drain-back” w wyniku grawitacji. W rezultacie, możliwe jest użytkowanie czystej wody, bez zabezpieczenia przeciwmrozowego jako ciecz przewodząca ciepło. Co więcej, ponieważ płyn jest opróżniany z kolektorów, system ten unika zastoju panelu i przegrzania, kiedy temperatura docelowa w zbiorniku została osiągnięta. Ta cecha sprawia, że możliwe jest połączenie prostoty sprzętu z zaletami systemu, który regulowany jest przez kontroler.
Gdy jest wystarczająca ̨ ilość promieniowania słonecznego i zbiornik gotowy jest do pozyskania dodatkowego ciepła, kontroler włącza w pierwszej kolejności pompę obiegową. Podczas pierwszej fazy, która trwa kilka minut (czas zależy od cech instalacji), kontroler wykorzystuje wysokie ciśnienie pompy do wypełnienia obwodu poprzez transport wody bezpośrednio do paneli solarnych. Faza druga, następująca po krótkim momencie przejściowym, gdzie kontroler startuje z pompami jakby startował w każdym innym standardowym ciśnieniowym systemie solarnym. Jednakże, dzięki wysokiej wydajności (sprawności) pompy, zużycie energii jest dużo niższe niż w standardowych systemach. System pracuje w stanie bezciśnieniowym i w rezultacie następujące elementy nie są wymagane – zawór upustowy, ciśnieniomierz, naczynie wzbiorcze, zawory zwrotne i manualny separator powietrza. Kiedy temperatura docelowa zostaje osiągnięta lub gdy nie ma wystarczającej ilości promieniowania słonecznego, kontroler zatrzymuje cyrkulację płynów i obwód zostaje opróżniony, a płyny odprowadzone do zbiornika drain-back.
Aby zapewnić prawidłowe opróżnianie systemu, odpowiednio zaprojektowane kolektory słoneczne muszą być zainstalowane z minimalną wartością pochylenia w kierunku rury powrotnej (zlokalizowanej w dolnej części kolektorów), która wynosi 2 cm/mb. Dodatkowo, wszystkie rury muszą być pochylone w kierunku zbiornika “drain- back” o 5 cm/mb. Zbiornik “drain-back” musi mieć objętość powietrza, która wynosi co najmniej 1,5 raza tyle, co objętość powietrza w zładzie (wliczając w to kolektory słoneczne); Grupa musi być umieszczena poniżej wysokości na której znajdują się kolektory słoneczne aby zapewnić opróżnianie obiegu.
UWAGA!:
Zbiornik drain-back musi mieć objętość powietrza, która wynosi co najmniej 1,5 raza tyle, co objętość powietrza w zładzie (wraz z panelami słonecznymi). Grupa pompowa musi być umieszczona poniżej zbiornika drain-back, aby zapobiec trwałej blokady pompy.