Zalety stosowania miedzi w instalacjach systemów słonecznych

0
Rury miedziane w otulinie
Rury miedziane w otulinie są odporne na wysokie temperatury.

Urządzenia solarne  wykorzystują ciepło pochodzące z promieni słonecznych. Systemy te stosuje się głównie do podgrzewania ciepłej wody użytkowej do celów sanitarnych w budynkach mieszkalnych oraz (coraz częściej) w takich obiektach jak szpitale, hotele i baseny.

Rury i łączniki służące do wykonywania instalacji łączących poszczególne sekcje systemu pracują w bardzo trudnych warunkach. Podlegają  dużym zmianom temperatury, która może wahać się od -15°C w nocy  w okresie zimowym do + 200°C latem , gdy na kolektor padają  promienie słoneczne, a obieg płynu przenoszącego ciepło jest zamknięty. Instalacja narażona jest wtedy na wstrząsy termiczne, duże zmiany ciśnienia oraz znaczącą rozszerzalność i skurcze  termiczne. Materiał powinien więc zapewnić tego typu instalacjom trwałość, zachowanie własności mechanicznych w szerokim zakresie temperatur, mały ciężar oraz łatwy montaż.
Z tego względu do wykonywania instalacji solarnych stosuje się tylko rury z trzech materiałów: miedzi, stali nierdzewnej i coraz częściej stali czarnej, która jednak jest mało odporna na korozję.
Miedź znakomicie spełnia warunki, jaki musi posiadać materiał wykorzystywany w instalacjach solarnych. Dodatkowo ma bardzo wysoką przewodność cieplną i jest idealnym surowcem do wykonywania paneli płaskich i próżniowych. Zapewnia tym urządzeniom wysoką sprawność, gdyż ciepło słoneczne pochłonięte przez panele kolektora jest szybko przekazywane do cieczy roboczej. Doskonałe przewodnictwo cieplne miedzi sprawia, że cieńsze panele miedziane mogą pobrać taką samą ilość ciepła w porównaniu z grubszymi panelami  wykonanymi z innych metali, zaś odstępy miedzy miedzianymi przewodami rurowymi kolektora mogą być większe. Pozwala to na obniżenie masy kolektorów instalowanych na dachach budynków. Miedź jest zalecana do wykonywania instalacji w systemach solarnych, zapewnia bowiem prosty montaż.
Podstawowym gatunkiem rury miedzianej stosowanej w instalacjach solarnych jest rura miękka instalacyjna wykonana zgodnie z normą PN-EN 1057. Można także stosować droższą rurę miedzianą miękką klimatyzacyjną i chłodniczą (PN-EN 12735-1) oraz rurę miedzianą miękką do instalacji gazów medycznych i próżni (PN-EN 13348). Z ekonomicznego punktu widzenia  najczęściej stosuje się wspomnianą rurę miedzianą instalacyjną o średnicy 18 i 22 mm w stanie miękkim. Na rynku dostępne są rury miedziane  systemowe w otulinie odpornej na wysokie temperatury (jedno- lub dwururowe), ale z uwagi na wysoką cenę są one rzadko  stosowane.  
W montażu instalacji z rur miedzianych możemy stosować różne techniki łączenia, takie jak lutowanie kapilarne, zaprasowywanie, zaciskanie poprzez skręcanie. Podstawowym sposobem jest lutowanie kapilarne przy wykorzystaniu typowego łącznika kapilarnego wykonanego zgodnie z normą PN-EN 1254. Z uwagi na max. temperaturę panującą w instalacji powyżej 180°C zalecane jest łączenie instalacji solarnych lutem twardym, który zapewnia trwałość instalacji, jakość i bezpieczeństwo. Łączniki stosowane w tych instalacjach powinny być wykonane z miedzi lub brązu. Nie wolno stosować łączników z mosiądzu, bo dozwolone są one jedynie do lutowania miękkiego. Podstawowym lutem twardym stosowanym w instalacjach solarnych jest lut twardy miedziano-fosforowy LCuP6 (CP203) o składzie Cu 94% i P 6% lub luty z zawartością srebra LAg2P (CP105) o składzie Cu 92%, P 6% i Ag 2%.
Innym coraz częściej stosowanym sposobem łączenia jest zaprasowywanie z wykorzystaniem złączki zaprasowywanej odpornej na wysokie temperatury i posiadających aprobatę techniczną do stosowania w tego typu instalacjach. Łączniki posiadają odporne na wysokie temperatury uszczelki typu oring FKM, które w zależności od producenta mają kolor czarny, zielony lub czerwony. Łączniki niektórych producentów są dodatkowo oznaczone na powierzchni zewnętrznej białą, zieloną lub czerwoną kropką.
Kolejnym często stosowanym rodzajem połączenia jest klasyczny łącznik zaciskowy (skręcany), w którym płaski metalowy pierścień dociskany jest przez obrót nakrętki na gwintowanym korpusie.
W projektowaniu instalacji łączących poszczególne sekcje systemów solarnych należy pamiętać,  aby dane odcinki instalacji wykonywać z jednego fragmentu rury, co przy zastosowaniu rury miedzianej w stanie miękkim jest możliwe do długości  25 m.  
Dodatkowymi zaletami stosowania rur miedzianych jest:

  • brak starzenia się materiału pod wpływem promieni UV,
  • trwałość, która nie zależy od cykli ciśnienia i temperatury,
  • niska chropowatość ścian przewodów, co obniża zużycie energii w pompach obiegowych,
  • 100% recykling - miedź nadaje się do ponownego przetworzenia  bez utraty swoich pierwotnych własności.

W celu efektywniejszego wykorzystania ciepła z kolektorów słonecznych źródła tej energii powinny współpracować z niskotemperaturowymi systemami grzewczymi, którymi są ogrzewania płaszczyznowe (podłogowe i ścienne). Do tego typu ogrzewania stosuje się także rury miedziane. W ostatnich latach powstała cienkościenna rura miedziana z trwale zespolą osłoną z tworzywa sztucznego PE-RT. Zachowuje własności tradycyjnej rury miedzianej stosowanej w takim typie ogrzewania – ma doskonałą przewodność i wydajność cieplną, ale ze względu na mniejszą grubość ścianki jest o ok. 40% tańsza od tradycyjnej rury miedzianej dotychczas stosowanej.


Literatura:
1.    Instalacje wodociągowe, ogrzewcze i gazowe na paliwo gazowe, chłodnicze, klimatyzacyjne, gazów medycznych i próżni wykonane z rur miedzianych i stopów miedzi, Polskie Centrum Promocji Miedzi, 2013.
2.    Systemy łączników stosowanych w instalacjach z miedzi, Polskie Centrum Promocji Miedzi, 2013.
3.    Miedziane solarne systemy grzewcze,  Europejski Instytut Miedzi, 2011.
4.    Miedź - idealny materiał na solarne instalacje cieplne, Europejski Instytut Miedzi, 2011.

Oceń artykuł
5,00 / 1 głosów
Co sądzisz na ten temat
Zaloguj się i skomentuj pierwszy
Więcej na ten temat:

Autor: Europejski Instytut Miedzi

Źródło: Europejski Instytut Miedzi

Polecamy Ci również

Zobacz także