Aurinkolämpöjärjestelmien asennus ja putkitus
Aurinkojärjestelmissä erotetaan sähköntuotantoon tarkoitetut aurinkosähköjärjestelmät ja käyttöveden lämmitykseen tarkoitetut aurinkolämpöjärjestelmät.
Aurinkolämpöjärjestelmiä käyttöveden lämmitykseen käytetään tavallisesti kotitalouksien lämpimän käyttöveden tuottamiseen, uima-altaan lämmitykseen, lämmityksen tukemiseen ja prosessilämmön tuottamiseen. Näin ne tarjoavat järkevän vaihtoehdon perinteiselle käyttöveden lämmitykselle. Nykyään asennetaan pääasiassa kaksipiirijärjestelmiä.
Tällöin ensimmäisessä piirissä pumpataan keräimen läpi lämmönsiirtoainetta (veden ja pakkasnesteen seos), ja talteen otettu lämpö siirretään käyttövesivaraajassa olevan lämmönvaihtimen kautta käyttöveteen. Toisessa piirissä lämmitetty käyttövesi johdetaan käyttöpisteille.
Yksipiirijärjestelmissä vesi johdetaan suoraan keräimen läpi ja lämmitetään. Tätä järjestelmää käytetään toisinaan uima-altaan veden lämmittämiseen, kun pakkasvaaraa ei ole. Pakkaselle alttiissa maissa yksipiiriset järjestelmät on voitava sulkea ja tyhjentää asianmukaisen ohjauksen avulla.
Järjestelmän oikea mitoitus on edellytys tyydyttävälle toiminnalle. Pienille järjestelmille yhden tai kahden perheen taloissa voidaan arvioida lämpimän käyttöveden kulutukseksi noin 50 l henkilöä kohden vuorokaudessa. Kun lämpötilatavoite on 50 °C ja otetaan huomioon vähäsäteilyisten päivien vaatimat varat, keräinpinta-alan tulisi olla noin 2 m² henkilöä kohden.
Putkiston materiaalit
Aurinkopiirin putkille soveltuvat materiaalit tarjoavat:
-
riittävä lämpökestävyys
-
glykolinkestävyys
-
korkea paineenkestävyys
-
ulkokäyttöön tarvittava sään- ja korroosionkestävyys (ei sinkittyjä putkia)
Höyryn muodostuminen seisontatilassa
Kun aurinkolämpöjärjestelmä on seisontatilassa – esimerkiksi siksi, että varaaja on jo täyteen ladattu eikä kulutusta ole tai keräinpiirin pumppu ei ole käynnissä – keräimiin voi jatkuneen auringonsäteilyn vaikutuksesta muodostua höyryä. Höyrytila vastaa yleensä keräimen tilavuutta sekä liitäntäputkien lyhyttä osuutta.
Tavallisissa tasokeräimissä saavutetaan seisontalämpötiloja jopa 250 °C, ja tyhjiöputkikeräimissä jopa 350 °C. Kun järjestelmä otetaan uudelleen käyttöön tällaisen seisontavaiheen jälkeen, aurinkopiirissä voi erittäin lyhyen ajan esiintyä varsin korkeita lämpötiloja. Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) tekemät mittaukset osoittavat, että täyttämättömässä tasokeräimessä – siis rakennusvaiheessa auringon paistaessa – keräimellä voi esiintyä noin 160 °C:n lämpötila seisontalämpötilassa (210 °C keräinlämpötilassa). Tämä voi sääolosuhteista ja rakennustöiden etenemisestä riippuen olla tilanne mahdollisesti useiden kuukausien ajan. EPDM-tiivisterenkaat voivat tässä jo saada ennakkovaurioita – ennen kuin järjestelmää on edes otettu käyttöön.
Kupariliittimien käyttö
Kupariputkien liittimiksi suositellaan siksi SANHA®-kuparipuristusliittimiä (sarja 12000/13000). Vaihtoehtoisesti soveltuvat SANHA®-NiroSan®-puristusjärjestelmä, sarja 18000 (ruostumaton teräs), tai NiroTherm® Industry (sarja 98000).
Molemmilla puristusjärjestelmillä on FKM-tiivisterenkaan ansiosta korkeampi lämmönkesto, ja ne soveltuvat vesi-glykoliseoksiin kaikissa seossuhteissa. Kuitenkin huippulämpötiloissa, kuten edellä on kuvattu, myös FKM-tiivisterenkaat tulevat rajoilleen. Siksi putkistojärjestelmää ei tulisi kytkeä suoraan keräinpintaan, vaan on pidettävä vähintään 3 metrin väli.
Bei Tyhjiöputkikeräimissä suositellaan, että keräimen ja aurinkopiirin väliset liitokset sekä muut aurinkopiirin liitokset toteutetaan kovajuottamalla, koska seisokin jälkeisen uudelleenkäynnistyksen yhteydessä siirtymäkohdissa sekä putkien ja muoto-osien välisissä muissa liitoksissa voi esiintyä jopa 280 °C:n lämpötiloja.
Putkien reititys
Meno- ja paluuputket on asennettava viettävästi, jotta järjestelmä voidaan tarvittaessa tyhjentää. Aurinkopiirissä putkien pituusmuutokseen on kiinnitettävä erityistä huomiota, sillä odotettavissa olevien suurten lämpötilaerojen vuoksi kupari- tai ruostumattomasta teräksestä valmistetut putket laajenevat tavanomaiseen lämminvesiasennukseen verrattuna moninkertaisesti. Tämä pituuslaajeneminen on otettava huomioon sopivilla kiinnitys- ja kompensointiratkaisuilla (kompensaattorit) sekä asentamalla putkistoon laajenemiskaaria tai taivutussilmukoita. Aurinkoputkistot mitoitetaan vastaavasti kuin lämmitysputket.