Montaža regulacije solarnog sustava: priključivanje pumpe, osjetnika i ekspanzijske posude

Još pripremamo proizvode.

Ali možete pogledati druge kategorije.

Montaža regulacije solarnog sustava: priključak pumpe, senzora i ekspanzijske posude

Instalacija solarnog sustava ne ovisi samo o kolektorima i spremniku. Baš regulacija, pumpa i ekspanzijska posuda čine „nervni sustav" cijele opreme – a njihova ispravna instalacija odlučuje o tome, hoće li sustav pouzdanije raditi deset godina, ili će vas mučiti već od prve sezone. U praksi vidimo da se većina problema pri uvođenju solarnih sustava u rad pojavljuje upravo zbog grešaka pri montaži električne dijelove regulacije, pogrešnog postavljanja senzora ili poddimenzionirane ekspanzijske posude. Ovaj članak prolazi cijeli postupak korak po korak – od rasporeda senzora temperature, kroz priključak cirkulacijske pumpe na regulator, sve do izračuna i montaže ekspanzijske posude.

Ako još uvijek razmišljate o izboru regulacije, preporučujemo da prvo pročitate članak „Kako izabrati regulaciju za solarni sustav: na što obratiti pažnju" i „Euroster 813 Solar vs. kontrolne stanice ZPS: usporedba funkcija i upotrebe" – tamo ćete pronaći pregled koji tip regulatora se podudara s kojim sustavom. Ovdje se fokusiramo isključivo na montažu i priključak.

Osnovna topologija solarnog kruga: što sve regulacija mora „vidjeti"

Prije nego što uzmete vijkove i svorkovnicu, dobro je razumjeti logičku osnovu regulacije solarnog sustava. Regulator radi na principu diferencijalnog termostata: uspoređuje temperaturu na kolektoru (senzor S1) s temperaturom u spremniku (senzor S2) i prema postavljenom razliku uključuje ili isključuje cirkulacijsku pumpu. Kada je kolektor dovoljno topliji od spremnika, pumpa radi – energija se prenosi. Kada je razlika mala ili negativna, pumpa stoji.

Regulacija može dodatno monitorirati druge vrijednosti: maksimalnu temperaturu spremnika (zaštitu od pregrejavanja), temperaturu povratnog kruga, ili upravljati više krugova odjednom. Baš zbog toga postoje proizvodi različite složenosti – od jednostavnog Euroster 813 Solar do kompaktnih Kontrolne stanice ZPS 28, koja ima integriranu pumpu, sigurnosni ventil i odvodni ventil u jednom komadu.

Shema gore prikazuje osnovnu logiku: regulacija čita dvije temperature, upravlja jednom pumpom i cijeli krug je zaštićen ekspanzijskom posudom. Kod složenijih sustava (dva kruga, spremnik s dvama izmjenjivačima) topologija se širi, ali princip ostaje isti.

Senzori temperature: gdje tačno ih postaviti i kako ih priključiti

Senzor na kolektoru (S1)

Ovo je termometar koji regulacija koristi kao referentnu vrijednost „ima li što prenijeti?". Ispravna pozicija je u posebnom puzderu (jami) direktno na izlaznom cijevi kolektora – idealno što je bliže izlazu apsorbenta, maksimalno 10–15 cm od kolektora. Što je senzor dalje od apsorbenta, to je veće kašnjenje – regulacija reagira kasnije i pri kratkom sunčanom vremenu može izostaviti dio prihoda.

Važna stvar koju ljudi podcjenjuju: senzor na kolektoru mora biti u dodiru s cijevi, a ne samo približen. Dobra praksa je koristiti termičku silikonsku mast (isti princip kao kod procesora) i senzor dobro pritisnuti obješkom ili opružnom svorkom. Na krovnoj cijevi koja je izložena mrazu, vjetru i UV zračenju, dodatno izolirajte senzor mineralnom vatom ili PE izolacijom – inače će mjeriti temperaturu okolnog zraka, a ne cijevi.

Kabel od senzora do regulacije vodite odvojeno od snaga kabela pumpe. Signali NTC termistora su u milivoltovom opsegu i smetnje iz 230V kabla mogu izazvati skokove u mjerenju. U praksi je dovoljno poštovati minimalnu udaljenost od 5 cm ili voditi kabel u odvojenoj instalacijskoj cijevi.

Senzor u spremniku (S2)

Spremnički senzor određuje kada je spremnik dovoljno napunjen i kada se sustav treba zaustaviti. Postavljanje ovisi o konstrukciji spremnika:

Spremnik s potopnim puzderom (jamom): senzor se uvlači u jamu, koja je obično na visini donjeg trećina spremnika – tamo gdje je voda najhladnija i gdje se još može pohraniti energija. Ako bi senzor bio gore, regulacija bi prebrzo isključila pumpu, jer je gornja sloj uvijek toplija.
Spremnik bez jame: senzor se lepi ili pričvršćuje na vanjski pločnik spremnika i izolira toplinskom izolacijom. Točnost mjerenja je za 2–4 °C lošija, ali za osnovnu regulaciju je dovoljna. Dodatna izolacija oko senzora je obvezna – inače mjerite temperaturu zraka u kotlovnici.
Spremnik s dvama izmjenjivačima (bivalentni): senzor se postavlja u donji izmjenjivač, tj. u područje solarnog izmjenjivača, a ne u područje kotlovskog izmjenjivača. Visina ovisi o modelu – obično je jama označena „solar sensor" ili slično.

Vrste senzora i kompatibilnost

Većina solarnih regulacija na tržištu koristi NTC termistore s otporom od 10 kΩ pri 25 °C (tzv. NTC 10k). To je de facto standard. Prije kupnje zamjenjivog ili dodatnog senzora uvijek provjerite karakteristiku otpora – neki proizvođači koriste NTC 6k8 ili Pt1000. Pogrešna zamjena tipova uzrokuje sistematsku grešku mjerenja od 5–20 °C, što regulaciju potpuno izbaci iz rada.

Euroster 813 Solar radi s dva senzora NTC 10k, koji su obično uključeni u pakiranje. Kod Kontrolne stanice ZPS 6 i drugih modela iz serije ZPS senzori su također dio isporuke – provjerite to prije narudžbe, da ne biste iznenadili kupca bez senzora na objektu.

Povezivanje cirkulacijske pumpe na regulator

Električno povezivanje: priključci, zaštita i uzemljenje

Cirkulacijska pumpa solarnog kruga je običan jednofazni potrošač napajan iz mreže 230 V / 50 Hz. Regulacija je uključuje i isključuje preko relejnog kontakta. Postupak povezivanja je u većini slučajeva sljedeći:

Faza (L): dolazi iz mreže u regulator na ulazni priključak „L" ili „LINE"
Nulovod (N): dolazi iz mreže i ide paralelno u regulator i direktno na pumpu
Komandna faza: iz izlaznog priključka regulatora „PUMP" ili „OUT" ide prekidačka faza na pumpu
Zemlja (PE): obavezno na svaku metalu – regulator, pumpa, okvir kontrolne stanice

Maksimalna snaga pumpe koju možete priključiti direktno na relej regulatora je obično 300–600 W (ovisi o modelu – uvijek provjerite tehnički list). Moderne cirkulacijske pumpe za solarni sustav imaju potrošnju 20–100 W, pa to nije problem. Ako biste ipak željeli priključiti veći potrošač (npr. motor ventilacije s većim strujnim opteretnjem), nužno je ugraditi pomoćno relej.

Jedna stvar na koju se u praksi često naiđe: kod kontrolnih stanica serije ZPS pumpa je integrirana unutar same stanice. ZPS 6, ZPS 16 i ZPS 28 imaju pumpu, termometar, sigurnosni ventil i odvodni ventil u jednom kompaktnom cjelini. To značajno pojednostavljuje montažu i eliminira česte greške kod samostalnog priključivanja pumpe. Na objektu je dovoljno priključiti cijevi, senzore i 230 V – a pumpa je već predžica na proizvodnji.

Brzina pumpe i hidrauličko podešavanje

Većina solarnih cirkulacijskih pumpi ima 3 brzinska stepena (I, II, III). Pravilan izbor utječe na učinkovitost cijelog sustava. Kod preniskih brzina protok je premalen, topljenje se u kolektoru pregreje i kolektor gubi učinkovitost. Kod previsokih brzina hidrauličke gubitke su bespotrebno velike i pumpa bespotrebno troši energiju.

Orijetničko preporuka: za većinu kućnih instalacija s 2–4 kolektorom i dužinom cijevi do 20 m dovoljan je brzinski stepen II. Precizno podešavanje zahtijeva izračun protoka prema površini kolektora (tipično 40–50 l/h po 1 m² površine apsorbenta). Za sustav s dva kolektora 2 m² (ukupna površina 4 m²) ciljani protok je 160–200 l/h.

Povezivanje kod upotrebe kontrolne stanice ZPS

Kada montirate kontrolnu stanicu umjesto samostalnog regulatora i pumpe, posao je značajno jednostavniji. Kontrolna stanica ima na prednjoj ili bočnoj strani električni priključak – obično poklopac s priključnom kutijom. Povežete samo: dovodni kabel 230 V (L, N, PE) i signale od senzora S1 i S2. Pumpe je unutarnja i povezana je s regulatorom proizvođačem. Uštedite vrijeme na instalaciji i eliminirate rizik od zamjene žila.

Razlika između modela: ZPS 6 je prikladna za manje sisteme (1–2 kolektora, spremnik do 200 l), ZPS 16 može upravljati srednjim sistemima, a ZPS 28 je namijenjena za veće instalacije. Detaljnije uspoređivanje možete pronaći u članku „Koliki broj kolektora može upravljati kontrolna stanica ZPS 6, ZPS 16 i ZPS 28".

Ekspanzijska posuda u solarnom krugu: izračun i montaža

Zašto je ekspanzijska posuda u solarnom sistemu kritična

Solarni sistem radi u značajno težim uvjetima od običnih sustava grijanja. Toplonski medij (smjesa glikola i vode) se u ljetnim uvjetima može zagrijati na 120–180 °C, a kod stagnacije (pumpa ne radi, sunce svijetli) čak na 200 °C i više. To uzrokuje ogromnu termičku ekspanziju tekućine. Ako nema mjesta gdje se ekspanzija može „sakriti", tlak u sistemu katastrofalno raste i sigurnosni ventil ispušta medij – to ne samo da zagađuje okolinu, već i isprazni sustav i osuši pumpu.

EKspanzijska posuda ima dvostruku funkciju: apsorbuje termičku ekspanziju medija i stabilizira radni tlak u sustavu. Za solarni sustav koriste se posebne membrane od EPDM gume, otporne prema glikol-vodnim smjesama i visokim temperaturama – obična grijalačka ekspanzijska posuda s crvenom membranom ne smije se koristiti u solarnom krugu (membrana se degradira u roku od 1–3 godine).

Izračun volumena ekspanzijske posude

Jednostavna formula za dimenzioniranje ekspanzijske posude solarnog kruga:

V_EN = (V_sustava × n + V_kolektora) × SF

gdje:

V_sustava – ukupni volumen medija u krugu (cijevi + topljivni spremnik, u litrima)
n – koeficijent ekspanzije medija (za 40% glikol pri ΔT = 140 °C ≈ 0,12, tj. 12%)
V_kolektora – volumen medija u kolektorima (stagnacijski volumen – kod isparavanja taj medij mora idje negdje)
SF – sigurnosni faktor 1,2–1,3

Praktični primjer: sustav s dvije ravne kolektora (volumen u kolektorima 2 × 1,5 l = 3 l), cijevima 10 m (DN 18, oko 2,5 l) i topljivnim spremnikom (oko 1,5 l). Ukupni volumen V_sustava = 7 l. Ekspanzija 12% = 0,84 l, stagnacijski volumen kolektora 3 l. Rezultat ≈ (0,84 + 3) × 1,25 = otprilike 4,8 l → biramo standardnu ekspanzijsku posudu 8 litara. Bolje je dimenzionirati nešto veću posudu nego manju – preopterećenje za 20–40% je potpuno u redu i produžit će vijek trajanja membrane.

Predtlak ekspanzijske posude

EKspanzijska posuda ima zračni prostor (odnosno dušik kod premium modela) predtlakovan na određenu vrijednost. Taj predtlak mora odgovarati visini instalacije sustava – konkretno visini od ekspanzijske posude do najvišeg dijela kruga (kolektori na krovu).

Formula: p_pred = h / 10 + 0,3 bar

gdje je h visina u metrima. Na primjer, kod visine 6 m: 6/10 + 0,3 = 0,9 bar. U praksi se predtlak postavlja na 0,8–1,2 bar za većinu kuća. Radni tlak (hladni sustav) trebao bi biti za 0,2–0,3 bar veći od predtlaka posude. Sigurnosni ventil se postavlja na vrijednost koju sustav ne smije preći – standardno 6 bar za solarni sustav.

Gdje montirati ekspanzijsku posudu

EKspanzijska posuda se priključuje na hladni (povratni) krug – nikada na toplu stranu izlaza iz kolektora. Razlozi su dva: topli medij brže degradira membranu, a kod stagnacije se medij s tople strane istiskuje u posudu, što nije željeno. Točna pozicija je na povratnoj cijevi, blizu pumpe (prije pumpe, ako gledamo u smjeru toka).

Posuda mora biti dostupna za kontrolu predtlaka (manometar, puni ventil Schrader) i ne smije biti izložena direktnom sunčevom zračenju niti mrazu. Vertikalna montaža (zračni prostor gore) je preferirana, ali većina posuda radi i horizontalno. Montažnu poziciju provjerite u uputstvu za konkretnu posudu.

Prvo punjenje i odzračavanje solarnog kruga

Nakon montaže cijelog kruga i električnog priključka regulatora dolazi kritična faza – punjenje sustava smesom glikola i vode i odzračavanje. Zrak u krugu je neprijatelj br. 1: uzrokuje kavitaciju pumpe, korozivne procese i neprecizno mjerenje protoka.

Postup punjenja:

Provjerite predtisak ekspanzijske posude (preporučena vrijednost prema visini sustava, obično 0,8–1,2 bar) – to se radi suho, prije punjenja
Punite odozdo prema gore – na taj način pritiskate zrak prema gore prema odzračnim ventilima
Koristite punilačku pumpu (ručnu ili motoriziranu) s manometrom – punite do radnog tlaka 1,5–2 bar
Rotirajte ručicu pumpe (ako ima tu funkciju) ili pustite pumpu kratko (5–10 sekundi u ciklusima) i promatrajte, da li zrak izlazi kroz odzračivač
Nakon odzračavanja dopunite medij na traženi tlak i zatvorite punilački ventil
Provjerite sve spojeve na tesnost – pri 2 bar zadržite sustav pod tlakom 15–30 minuta i promatrajte pada tlaka na manometru

Za medij glikol-voda: standardna koncentracija za Hrvatsku je 30–40% glikola, što osigurava zaštitu do -15 do -20 °C. Veća koncentracija, iako zaštiti od više mraza, smanjuje toplinsku kapacitet i povećava viskoznost – bespotrebno opterećuje pumpu.

Postavke regulatora nakon instalacije

Nakon punjenja i odzračavanja postavite regulator. Osnovne parametre koje morate postaviti:

ΔT-ON (diferencijalna temperatura uključivanja): standardno 6–10 °C – to znači da će se pumpa uključiti kada je kolektor za 6–10 °C topliji od spremnika. Manja vrijednost = veći učinak, ali i više uključivanja pumpe. Veća vrijednost = pumpa radi manje, ali manje učinkovito.
ΔT-OFF (diferencijalna temperatura isključivanja): standardno 3–4 °C – pumpa se isključuje kada razlika pada ispod te vrijednosti. Moraju biti manje od ΔT-ON, inače bi pumpa ciklusički radila.
T-MAX spremnika: maksimalna temperatura spremnika pri kojoj regulacija zaustavlja pumpu bez obzira na ΔT. Standardno 60–65 °C za spremnik TÚV.
T-MAX kolektora (hlajenje): kod nekih regulatora – kada je spremnik na maksimumu a kolektori su pretopli, regulacija može uključiti pumpu noću za hlađenje kolektora.

Detaljne upute za postavke diferencijalnih temperatura pronađete u članku „Postavke diferencijalne temperature u solarnoj regulaciji: kako ispravno konfigurirati uključivanje". Ako rješavate povezivanje regulacije s spremnikom ili bojlerom, pomoći će vam članak „Kako povezati regulaciju solarnog sustava s bojlerom ili spremnikom TÚV".

Tipične greške pri montaži i kako ih izbjeći

Iz prakse kod narudžbi znamo da je većina problema kod solarnih sustava uzrokovana greškom u montaži, a ne greškom proizvoda. Evo najčešćih:

Premašeni senzori S1 i S2: regulacija tada radi obrnuto – pumpa radi noću i noću se hvata hladni medij. Simptom: spremnik se ljeti ne zagrije, ali noću se ohladi. Rješenje: provjeriti temperature prikazane na regulatoru i usporediti s stvarnom situacijom.
Senzor S1 daleko od kolektora: kašnjenje reakcije 5–15 minuta. Solarni učinak pada za 5–15%. Rješenje: senzor što je moguće bliže izlazu apsorbere, maksimalno 10 cm od kolektora.
Obična toplinska ekspanzijska posuda (crvena membrana): u roku od 2–3 godine membrana degradira, posuda prestaje obavljati funkciju, sustav redovito „iskida" medij kroz sigurnosni ventil. Rješenje: uvijek solarna ekspanzijska posuda s EPDM membranom.
Poddimenzionirana ekspanzijska posuda: kod staganacije medij nema kamo se širiti, sigurnosni ventil se otvara. Rješenje: izračun prema formuli, dimenzioniranje s rezervom.
Zrak u krugu: pumpa „škripi", protok je nestabilan, temperature osciliraju. Rješenje: pažljivo odzračavanje pri punjenju, instalacija automatskog odzračivača na najvišu točku kruga.
Smetnje signala senzora: kabeli senzora vodeni uz silovne kabele – temperatura „skace" za 5–20 °C. Rješenje: odvojena ruta kabela, minimalni razmak 5 cm.

Provjera nakon pokretanja i predaja kupcu

Nakon uspješnog punjenja i postavke regulatora izvršite funkcionalni test sustava. Najbolje u suncani dan – promatrajte, da li temperatura kolektora (S1) raste, pri dovoljnom ΔT se uključuje pumpa, temperatura spremnika postepeno raste i pri dostizanju T-MAX spremnika pumpa se zaustavlja. Cijeli ciklus dokumentirajte (slike s displeja regulatora, tlak u sustavu, postavljene parametre).

Kupcu predajte pismeni protokol koji sadrži: postavljene parametre regulatora, vrstu i volumen medija, radni tlak, predtisak ekspanzijske posude, volumen ekspanzijske posude, položaj i vrste senzora. Ljudi nas zovu nakon 3 godine, kad nastane problem, i bili ćete sretni što imate zapis.

Za redovitu održavanje i kontrolne točke tijekom sezone pogledajte članak „Održavanje i kontrola solarnog regulatora: što provjeriti prije i nakon grijaće sezone".

Najčešće pitanja (FAQ)

Mogu li koristiti običnu toplinsku ekspanzijsku posudu (crvenu) za solarni krug?

Ne. Obične toplinske ekspanzijske posude imaju membranu od butila ili SBR gume, koja nije otporna prema smjesama glikola i vode niti prema temperaturama iznad 80–90 °C. U solarnom krugu bi izdržala 1–3 godine, nakon čega bi membrana degradirala, posuda bi izgubila funkciju, a sustav bi redovito ispuštao medij kroz sigurnosni ventil. Uvijek koristite solarnu ekspanzijsku posudu s EPDM membranom, označenu kao „solar" ili s simbolom sunca.

Koja je ispravna vrijednost predtiska ekspanzijske posude za kućanstvo?

Ovisi o visini sustava – konkretno o visinskoj razlici između ekspanzijske posude i najvišeg točke kruga (kolektori na krovu). Formula: predtisak [bar] = visina [m] / 10 + 0,3. Za tipično kućanstvo s visinom 6–8 m izlazi predtisak na 0,9–1,1 bar. Radni tlak (hladni sustav) trebao bi biti za 0,2–0,3 bar viši. Predtisak uvijek provjerite prije punjenja, kada je posuda prazna (suha).

Senzor S1 na kolektoru pokazuje čudne vrijednosti – ljeti 15 °C iako svanulo sunce. Što se dogodilo?

Najčešća uzroka: senzor nije u kontaktu s cijevima ili je odizoliran od cijevi i mjeri temperaturu okolnog zraka. Provjerite mehaničko pričvršćivanje senzora, primijenite toplinsku pastu i pažljivo obložite mjesto senzora izolacijom. Druga mogućnost: prekinuti ili kratki kabel senzora (NTC termistor pri kratkom spoju pokazuje vrlo nisku temperaturu). Izmjerite otpor senzora pri sobnoj temperaturi – trebao bi biti oko 10 kΩ.

Pumpa radi neprekidno i noću. Je to greška?

Ne uvijek – neki regulatori imaju funkciju noćnog hlađenja (zaštitu kolektora od pregrejavanja) ili funkciju zaštite od smrzavanja (cirkulacija pri niskoj vanjskoj temperaturi). Ako te funkcije niste uključili, problem je u priključku ili postavkama: ili su senzori S1 i S2 međusobno premašeni (regulacija misli da je kolektor uvijek topliji od spremnika), ili je ΔT-OFF postavljen pre nisko (blizu 0 °C). Provjerite prikazane temperature S1 i S2 na displeju regulatora i usporedite s fizičkom stvarnošću.

Koliko metara može biti kabel od senzora do regulatora?

Za NTC termistore vrijedi da duga kabela povećavaju otpor vodjenja i unose sistematsku grešku mjerenja. S običnim dvokablom 0,5 mm² duljina do 30 m je praktički bez problema (greška ispod 0,5 °C). Pri duljinama 30–50 m koristite kabel s većim presjekom (0,75 mm²). Nad 50 m isplati se koristiti štitni kabel ili provjeriti, da li regulator podržava Pt1000 senzore, koji su za dugačke udaljenosti prikladniji. Kabel senzora uvijek vodite odvojeno od silovnih kabela pumpe.

Moram li za solarni sustav kupiti posebnu pumpu, ili je dovoljno običnu cirkulacijsku pumpu za grijanje?

Ovisi o sustavu. Za flat-plate kolektore s propilenglikolom do 120 °C dovoljno je kvalitetna cirkulacijska pumpa s ličničkim kućištem i otpornom tesnjenom hrišću. Za vakuumsko trubastu kolektore, gdje medij može dostići 150 °C i više, preporučuje se koristiti pumpu certificiranu za solarnu primjenu – s brončanim ili nehrđajućim tijelom i toplinskom otpornom brtvom. Ako instalirate kontrolnu stanicu iz serije ZPS, pumpa je dio stanice i ispravno dimenzionirana za solarnu upotrebu.

Zaključak: montaža koja se isplati napraviti točno

Solarni sustav radi bez veće pažnje godinama – ako je od početka točno montiran. Ključ je točno postavljanje senzora (što je bliže apsorberu i u donju trećinu spremnika), točno električno priključivanje pumpe preko regulatora (s naglaskom na razdvajanje snaga i signalnih vodova), točno preveličanu i predtlačenu solarnu ekspanzijsku posudu i pažljivo odzračavanje kruga pri punjenju.

Pri odabiru regulatora važi da kompaktni kontrolni paneli kao što su ZPS 6, ZPS 16 i ZPS 28 značajno olakšavaju montažu time što integrišu pumpu, sigurnosni ventil i regulator u jedan cjelinu. Za jednostavnije ili cijenom optimizirane sustave, gdje kupac odabire komponente samostalno, odlična je odluka Euroster 813 Solar s vanjskom pumpom. U oba slučaja važi isti zakon: vrijeme uloženo u točnu instalaciju se višestruko vrati u problematičnoj upravi u narednim godinama.

Imate pitanje vezano uz ovu temu?

Nemate odluku ili rješavate konkretnu situaciju u Vašem domaćinstvu? Napišite nam – s radosti ćemo Vas savjetovati.