Naplnění solárního systému nemrznou směsí – co potřebujete vědět

Produkty teprve připravujeme.

Můžete se ale podívat na ostatní kategorie.

Naplnění solárního systému nemrznou směsí – kompletní technický průvodce

Naplnění solárního okruhu nemrznou směsí je jeden z těch kroků, které na první pohled vypadají jednoduše, ale v praxi dokážou pokazit celou instalaci, pokud se podceňují. Za roky praxe jsem viděl systémy, kde byla směs naplněna z vedra přes nálevku, systémy naplněné z vodovodu s pozdějším zamrznutím kolektorů v lednu, i systémy s perfektní směsí, ale s takovou koncentrací, že solární pumpa bojovala s viskozitou jako se sirupem. Tento článek pokrývá celou tému od základů – co je nemrznoucí směs, jakou zvolit, jak vypočítat potřebné množství, jak správně naplnit systém a jak se vyhnout běžným chybám, které nakonec stojí majitele zbytečné peníze a nervy.

Proč solární systém vůbec potřebuje nemrznou směs

Solární tepelný kolektor je zařízení, které je celoročně vystaveno venkovním podmínkám. Na rozdíl od kotlového okruhu, kde teplota vody zřídkavě klesne pod nulu, jsou kolektory v zimě schopny dosáhnout teploty hluboko pod bodem mrazu – a to i tehdy, když nejsou v provozu. Stačí studená jasná noc, a nezahřátý absorbér se může ochladit na mínus patnáct nebo mínus dvacet stupňů Celsia, zejména v horských oblastech.

Pokud by byl okruh naplněn čistou vodou, roztáhlá ledová směs by jednoduše prorazila měděnou trubku v kolektoru nebo by deformovala spojky. Oprava takového poškození je finančně i časově nákladná, a v horším případě může kolektory zcela zničit. Proto je nemrznoucí směs v solárním primárním okruhu standardem, ne luxusem.

Kromě ochrany před mrazem plní směs v solárním systému i další funkce – tlumí korozi vnitřních komponentů (kolektory, rozvody, výměník tepla, pumpa), brání tvorbě vodního kamene a biologickému růstu (řasy, bakterie), a díky vyššímu bodu varu snižuje riziko prudkého vypuštění média při přehřátí systému během prázdnin.

Složení a typy nemrznoucích směsí pro solární systémy

Pro solární tepelné systémy se používá výhradně směs na bázi propylénglykolu (propán-1,2-diol), ne etylénglykolu. Důvod je jednoduchý – etylénglykol je jedovatý a v případě netěsnosti výměníku by mohl kontaminovat pitnou vodu v zásobníku. Propylénglykol je označen jako bezpečná látka pro potravinářství (E1520) a i při drobném úniku do TUV nepředstavuje zdravotní riziko.

Komerčně dostupné solární směsi jsou zvykle předem smíšené koncentráty, kde výrobce uvádí bod mrazu při různých ředěních. Některé přípravky se prodávají i jako hotové směsi s pevně danou koncentrací. Důležité je, že do solárního okruhu se nikdy nesmí přidávat automobilová chladičová kapalina – ta je i když levnější, obsahuje inhibitory na bázi silikátů, aminů nebo fosforečnanů, které jsou nekompatibilní s měkkou spojkou a těsněními solárních komponentů, a při vyšších teplotách produkují agresivní produkty rozkladu.

Běžné parametry solárních směsí

Bod mrazu: typicky –28 °C až –35 °C při běžném ředění
Bod varu: při atmosférickém tlaku okolo 105–115 °C, při pracovním tlaku systému (1,5–3 bar) efektivně vyšší
Maximální dlouhodobá provozní teplota: 160–180 °C (stagnační teploty mohou krátkodobě přesáhnout 200 °C – proto je důležitý expanzometr a správná konstrukce systému)
Hustota: cca 1,04–1,07 g/cm³ při 20 °C (závisí od koncentrace)
Kinematická viskozita: při 20 °C okolo 3–8 mm²/s, při –10 °C může být až 20–50 mm²/s – to má přímý vliv na výkon oběhového čerpadla
pH: 7–9 (mírně alkalické, inhibitory zpomalují korozi)
Životnost: zvykle 5–10 let, po uplynutí je třeba změnit nebo doplnit inhibitory

Kolik nemrznoucí směsi potřebujete – výpočet objemu okruhu

Před tím, než začnete nakupovat kapalinu nebo připravovat pumpu, musíte znát celkový objem vašeho primárního solárního okruhu. Tento objem tvoří součet objemu kolektorů, potrubí a výměníku tepla v zásobníku.

Většina plochých solárních kolektorů má vnitřní objem 1,0 až 2,0 litru na kolektor (závisí od konstrukce absorbéru). Vakuové trubicové kolektory mohou mít objem menší – okolo 0,5–1,5 l. Měděné potrubí DN12 (12/10 mm) má objem cca 0,07 l/m, potrubí DN15 (15/12 mm) cca 0,11 l/m a DN18 cca 0,15 l/m. Výměník v zásobníku má typicky objem 1–4 litru podle výkonu.

Pro jednoduchý rodinný systém s dvěma kolektory a 20 metry potrubí hovoříme o celkovém objemu okolo 6–10 litrů. Systém se čtyřmi kolektory a delším rozvodem může mít 15–20 litrů. Výrobci kolektorů vždy uvádějí objem v technické dokumentaci – nezanedbejte to, je to klíčový vstup pro dimenzování expanzometru i pro nákup správného množství kapaliny. Více o dimenzování expanzometru se dočtete v článku Aký objem expanzometru potřebujete pro váš solární okruh.

Praktická kalkulace – příklad z praxe

Reálná zakázka: rodinný dům, 2 ploché kolektory s objemem 1,3 l/ks, potrubí Cu 15/12 celková délka 18 m (včetně spiatočky), výměník v zásobníku 2,5 l, zpětný ventil + armatury ≈ 0,3 l:

Kolektory: 2 × 1,3 = 2,6 l
Potrubí: 18 m × 0,11 l/m = 2,0 l
Výměník: 2,5 l
Armatury: 0,3 l
Celkový objem: 7,4 l

Koupím pro tento systém 10 litrů připravené směsi (malá rezerva na odvzdušnění a doplnění), případně 4 litry koncentrátu a doplním destilovanou vodou na požadovanou koncentraci.

Příprava před plněním – co musí být hotové

Plnění solárního okruhu není první věc, kterou děláte. Před tím musí být kompletně namontován celý primární okruh – kolektory, potrubí, zásobník, armatury, solární pumpa, expanzní nádoba a všechna těsnění. Zkontrolujte, že jsou volně přístupné plnící a vypouštěcí ventil (běžně jsou umístěny na solární stanici nebo v blízkosti čerpadlové skupiny). Bez těchto dvou ventilů není možné systém správně naplnit ani odvzdušnit.

Expanzní nádoba musí mít před plněním nastavený správný předpísk – více se o tom dočtete v článku Nastavení předpísku v expanzní nádobě solárního systému. Pokud je předpísk nesprávný, plnění systém nezničí, ale expanzní nádoba nebude fungovat správně a při prvním ohřevu může dojít k odkapnutí pojistného ventilu nebo naopak k podtlaku. Předpísk expanzní nádoby se nastavuje suchem, před naplněním – to si pamatujte.

Dále zkontrolujte:

Pojistný ventil (běžně nastavený na 6 bar) – musí být osazený a funkční
Tlakoměry – aspoň jeden by měl být viditelný z místa plnění
Odvzdušňovací ventily na nejvyšších místech okruhu (často u kolektorů)
Zavírací ventily – všechny otevřené kromě plnícího/vypouštěcího portu
Teplota okolí – ideálně nepřenést chladnou směs do příliš horkého systému (v létě plňte ráno nebo večer)

Postup plnění solárního systému krok za krokem

Existují dva základní způsoby plnění solárního okruhu – plnění ruční pumpou (nejčastější metoda u menších systémů) a plnění elektrickým čerpadlem (u větších komerčních instalací). Pro rodinné domy je prakticky standardem ruční pumpa, protože tlak, rychlost a dávkování jsou při ní přesně pod kontrolou instalatéra.

Na tento účel slouží například ruční pumpa na plnění solárních systémů – jedná se o jednoduchý, ale spolehlivý nástroj, který se skládá z nádoby (běžně 10–15 litrů), ručního pištu a hadic s adaptéry na napojení na plnící ventily. Výhodou oproti elektrické pumpe je, že instalatér přesně cítí, kdy se odpor zvyšuje (systém je plný), a nevznikne předčasné přetlakování.

Postup plnění ruční pumpou

Celý postup je podrobněji popsán i v článku Ruční pumpa na plnění solárních systémů – jak správně naplnit a odvzdušnit okruh, zde ho shrnu v základních krocích:

Nachystejte připravenou nemrznoucí směs v nádobě pumpy. Zkontrolujte koncentraci refraktometrem.
Napojte výstupní hadici pumpy na plnící (spodní) ventil solární stanice.
Napojte návratní hadici (případně volný konec) na vypouštěcí ventil, vedoucí do nádoby pumpy – vytváříte uzavřený okruh pro recirkulaci.
Otevřete oba ventily (plnící i vypouštěcí). Začněte pumpovat – kapalina vstupuje do okruhu, vzduch je vytlačován ven.
Sledujte tlakoměr – cílový pracovní tlak u studeného systému je typicky 1,5 až 2,0 bar.
Postupně otevírejte odvzdušňovací ventily na kolektorech (u nejvyšších míst), dokud nevyteče kapalina bez bublin. Potom ventily zavřete.
Když tlak dosáhne cílovou hodnotu a ze systému nevychází vzduch, zavřete plnící i vypouštěcí ventil.
Spusťte solární pumpu (oběhové čerpadlo) na několik minut – znovu zkontrolujte tlak a případně doplňte.
Po stabilizaci znovu odvzdušněte – po prvním průchodu kapaliny se běžně uvolní další vzduch z rohů a slepých úseků.
Zaznamenejte finální tlak a datum plnění do servisního záznamu.

Správná koncentrace nemrznoucí směsi – jak nastavit a ověřit

Toto je bod, kde se mějí snad nejčastěji. Instalatér koupí koncentrát, nalije ho čistý do pumpy bez ředění – a výsledkem je směs, která je i když odolná vůči mrazu až do –50 °C (což nepotřebujete), ale má tak vysokou viskozitu, že obehová pumpa má problém s cirkulací, tlakové ztráty jsou obrovské a solární soustava pracuje s výrazně nižší účinností.

Na druhé straně – příliš řídká směs neposkytuje dostatečnou ochranu. Příklad: v obci ve výšce 700 m.n.m. naměřili v lednu –22 °C. Vlastník zředil koncentrát 1:1 (50/50), což dává ochranu do asi –28 °C. Sousedův systém byl zředěný na 30/70 – a měl zamraženou potrubní spátočku za kolektorem, když teplota během noci klesla na –25 °C. Pár stovek eur za rozřezaný kolektor se vyplatí za správnou koncentraci.

Doporučené koncentrace propylénglykolu pro jednotlivé klimatické pásma Slovenska:

Nižiny a Podunajská nížina (minima okolo –15 °C): 35–38 % propylénglykolu
Kopcovitý střední Slovensko (minima okolo –20 až –25 °C): 40–45 %
Horské oblasti, Vysoké Tatry, Orava (minima pod –25 °C): 45–50 %

Vždy počítejte s rezervou aspoň 5 °C pod historické minimum ve vaší lokalitě – kolektor na střeše se ochlazuje rychleji než teplota vzduchu ve zahradě (vyzařováním do oblohy může být o 3–5 °C chladnější než okolitý vzduch).

Měření koncentrace refraktometrem

Refraktometr je malý optický přístroj, do kterého nakapnete několik kapek kapaliny a odečítáte index lomu – ten se přímo přepočítá na bod mrazu. Pro solární směsi na bázi propylénglykolu použijte refraktometr se správnou stupnicí (ne ten automobilový, který je kalibrovaný na ethylénglykol – hodnoty by byly nesprávné). Měření trvá sekundu a je přesné na ±1–2 °C bodu mrazu. Každý seriózní instalatér by měl mít refraktometr při sobě při každé solární zakázce.

Kvalita vody na ředění koncentrátu

Pokud neredíte předem připravený koncentrát, ale připravujete směs sám, voda na ředění musí být měkká, demineralizovaná nebo destilovaná. Tvrdá vodovodní voda má vysoký obsah vápníku a hořčíku – tyto ionty reagují s inhibitory v glykolu a mohou vytvářet usazeniny, které upchají výměník tepla nebo poškodí těsnění pumpy.

Orientační limit: celková tvrdost by neměla přesahovat 2 mmol/l (asi 200 mg/l CaCO3). V praxi je nejjednodušší přístup koupit destilovanou vodu (prodává se v kanystru v lékárnách a autoservisech) a zmíchat ji s koncentrátom ve správném poměru.

Odvzdušnění – nekritičtější krok po naplnění

Vzduch ve solárním okruhu je nepřítel číslo jedna. Způsobuje hluk (bublání), kavitační jevy na pumě, nerovnoměrné rozdělení průtoku v kolektorech a v extrémním případě může zcela zastavit cirkulaci (vzduchový blok). Solární okruhy jsou náchylné na zavzdušnění více než běžné kotelny rozvody, protože během stagnace (přehřátí v létě, kdy není odběr tepla) se část kapaliny může vypařit a kondenzovat zpět jako kapalina – a vzduch zůstává zachycený.

První odvzdušnění probíhá přímo při plnění (otevřením odvzdušňovacích ventilů na nejvyšších místech). Po naplnění a spuštění pumpy je třeba systém nechat běžet aspoň 15–30 minut a odvzdušnění zopakovat. Vzduchový zachytník a automatický odvzdušňovací ventil (zvyčejně na solární stanici) by měl zachytit zbytky vzduchu během prvních dní provozu. Některé systémy si vyžadují opakované odvzdušnění po prvním solárním dni.

Podrobnější postup odvzdušnění, typické problémy a jejich řešení najdete také v článku Ruční pumpa na plnění solárních systémů – jak správně naplnit a odvzdušnit okruh.

Pracovní tlak solárního okruhu – nastavení a kontrola

Po naplnění a odvzdušnění by měl být studený systém (teplota okolí 10–20 °C) pod tlakem 1,5 až 2,0 bar. Tento tlak musí být vyšší než předtlak plynové membrány v expanzním náboji (typicky 1,0–1,5 bar), jinak by expanzní náboj fungoval nesprávně. Přesné hodnoty závisí na výšce kolektorů nad expanzním nábojem – výška 10 m vodního sloupce odpovídá tlaku 1 bar, což je třeba přičíst k předtlaku membrány.

Při zahřátí systému (v létě při plném slunci) tlak stoupne – při běžné provozní teplotě (60–90 °C) je to běžně 2,5–3,5 bar, což je v normě. Pojistný ventil (6 bar) by se při správně naplněném systému neměl otevírat. Pokud se otevírá, je problém buď s předimenzovaním okruhu, příliš malým expanzním nábojem, nebo byl systém naplněn při příliš vysokém tlaku.

Životnost směsi a výměna – kdy je čas

Nemrznoucí směs na bázi propylénglykolu se časem degraduje. Inhibitory koroze se postupně spotřebovávají, pH směsi klesá (stává se kyselou) a směs začíná být agresivní vůči komponentům okruhu – korozi podléhají měkké spojky v kolektoru, těsnění a hliníkové části pumpy. Degradace je urychlována vysokými teplotami během stagnačních období.

Doporučená frekvence výměny směsi závisí od kvality produktu a provozních podmínek, ale jako obecné pravidlo platí:

Každé 3–5 let u systémů, kde dochází k časté stagnaci (systémy s nadbytečnou kapacitou v létě)
Každých 5–10 let u systémů s dobrou regulací, kde teplota zřídkavě překračuje 130 °C
Vždy po jakékoli opravě s výměnou kapaliny (netěsnost, výměna komponentu)

Změnu barvy směsi (ze světle žluté na hnědou nebo tmavou) a výraznou kyselou vůni bereme vážně – jsou to znaky pokročilé degradace. Zkontrolujte i pH indikátorovými proužky: hodnota pod 6,5 znamená, že směs je třeba okamžitě vyměnit.

Bezpečnost při práci s nemrznoucí směsí

Propylénglykol je i když pro člověka neškodný, při práci s solárními okruhy je třeba myslet na několik věcí. Horká směs (při servisních pracích na teplém systému) může mít teplotu 70–100 °C a při otevření ventilu může prudce vytrysknout. Vždy nechte systém vychladnout před jakékoli opravou nebo vypouštěním.

Při plnění na jaře nebo podzim je teplota směsi zvyčejně bezpečná, ale chráňte oči (brýle) a vyhýbejte se zbytečnému kontaktu se směsí při rozliití – kluzká podlaha může způsobit pád. Použitou nebo degradovanou směs likvidujte výdavkem do sběrného dvora, nikoli vyléváním do zahrady nebo kanalizace.

Nejčastější chyby při plnění – reálné případy z praxe

Chyba 1: Plnění bez kontroly koncentrace. Zákazník si koupil "solární kapalinu" v 5-litrovém kanystru a nalil ji přímo. Kapalina byl předem připravený produkt chráněný do –15 °C. V Liptovské kotlině to nestačilo – záporné teploty v lednu dosáhly –22 °C, kolektorové trubky zamrzly. Vždy ověřte bod mrazu refraktometrem.

Chyba 2: Plnění bez odvzdušnění kolektorů. Systém byl naplněn přes pumpu, tlak byl v pořádku, pumpa běžela – ale solární výkon byl katastrofálně nízký. Po kontrole se ukázalo, že celá přívodní trubka do jednoho kolektoru byla plná vzduchu. Vzduch nebyl vytlačený, protože odvzdušňovací ventil byl zabudnutý otevřít.

Chyba 3: Použití tvrdé vody na ředění. Koupili koncentrát a zředili ho vodovodní vodou (tvrdost 480 mg/l CaCO3 – běžná hodnota v mnoha českých obcích). Po dvou letech byl výměník pokryt vrstvou CaCO3 a průtok cez výměník klesl o 60 %. Výsledek: drahé čištění výměníku a výměna směsi.

Chyba 4: Ignorování predtahu expanzomatu. Systém byl naplněn při predtahu expanzomatu 0,5 bar (původně nastavený pro jiný systém). Výsledkem bylo, že membránám nebylo dostatek místa na expanzi – po prvním horkém letním dni vystříkl pojistný ventil směs na střechu. Expanzomat musí mít správný predtah ještě před plněním.

O problémech s expanzomatem a pumpy se více dočtete i v článku Časté poruchy expanzomatů a solárních pěr – příčiny a řešení.

Doplňkové vybavení potřebné při plnění

Kromě samotné ruční pumpy na plnění solárních systémů budete při práci potřebovat:

Refraktometr – kalibrovaný pro propylénglykol (ne etylénglykol)
pH indikátorové proužky – pro kontrolu stavu směsi při servisních prohlídkách
Hustoměr (hustomér) nebo araeometr – alternativa k refraktometru
Tlaková hadice s adaptéry – pro napojení na plnící ventil (zvyčejně ¾" nebo ½" závit)
Destilovaná voda – pro ředění koncentrátu
Kalibr – pro měření tlaku v místě expanzomatu
Ochranné brýle a rukavice

Servisní kontrola po plnění a během provozu

Po naplnění systému je vhodné provést zkušební provoz a záznamem zaznamenat klíčové parametry: tlak studeného systému, koncentraci směsi (bod mrazu), pH směsi a datum plnění. Tyto údaje jsou cenné při každé další servisní prohlídce.

Během provozu doporučujeme kontrolovat tlak systému alespoň jednou ročně (ideálně na jaře před sezónou). Pokud tlak opakovaně klesá, je třeba hledat netěsnost – i malý únik glykolu se časem projeví. Výraznou ztrátu tlaku může způsobit i opotřebovaná membrána v expanzometru, která propustí vzduch. O tom, jak expanzometr zkontrolovat, se více dočtete v článku Ako skontrolovať a udržiavať expanzomát v solárnom systéme.

Nejčastější otázky (FAQ)

Můžu použít do solárního okruhu běžnou automobilovou nemrznoucí směs?

Ne. Automobilové směsi jsou na bázi ethylénglykolu (nebezpečný) nebo obsahují inhibitory nekompatibilní s měkkými pájky a těsněními v solárních komponentech. Při vyšších teplotách stagnace (nad 150 °C) mohou tyto inhibitory rozkládat a tvořit agresivní kyselé produkty. Vždy používejte směs certifikovanou výslovně pro solární tepelné systémy.

Jak dlouho trvá naplnění a odvzdušnění typického rodinného solárního systému?

Skusený instalatér naplní systém se dvěma kolektory a běžným rozvadem za 45 minut až 1,5 hodiny včetně odvzdušnění. Při první zkušenosti počítejte s 2–3 hodinami. Systém s více kolektory nebo složitějším rozvadem může vyžadovat i opakované odvzdušnění po prvních hodinách provozu.

Proč tlak v systému po naplnění za pár dní klesl?

Důvodem může být další vzduch, který se z okruhu uvolnil po prvním přehřátí – a expanzometr ho "pohltil" částečným stlačením membrány, což se projeví poklesem tlaku. Stačí doplnit směs na správnou hodnotu. Pokud tlak klesá dlouhodobě a opakovaně, je třeba hledat netěsnost nebo zkontrolovat expanzometr (perforovaná membrána).

Kolik litrů kapaliny mám připravit na plnění?

Zakupte vždy o 20–30 % více, než je vypočítaný objem okruhu. Část kapaliny se spotřebuje na oplach, část zůstane v hadicích pumpy, a při odvzdušňování ztrácíte malé množství na každém ventilu. Pro systém s objemem 8 litrů tedy kupte 10–12 litrů směsi. Zbytek uložte pro případné doplnění při servisních prohlídkách.

Můžu do systému doplnit čistou vodu, pokud je tlak nízký?

Výjimečně a v malém množství (např. 0,3–0,5 litru) ano – pokud jste jinak bez prostředků. Ale každé doplnění vodou snižuje koncentraci a posouvá bod mrazu nahoru (směrem k nule). Při opakovaném doplňování vodou můžete za pár sezón dosáhnout stavu, kdy ochrana před mrazem přestává být dostatečná. Vždy po doplnění ověřte koncentraci refraktometrem a v případě potřeby doplňte koncentrát.

Kde mám koupit ruční pumpu na plnění, pokud ji nemám?

Pro jednorázové nebo příležitostné použití (servis vlastního systému) je nejlepší poměr cena/výkon jednoduchá ruční pumpa na plnění solárních systémů s nádrží 10–15 litrů. Instalatéři, kteří řeší více zakázek, ocení verzi s manometrem přímo na pumpe, který umožňuje sledovat tlak bez pohledu na solární stanici.

Závěr – plnění solárního systému si zaslouží pozornost

Plnění solárního okruhu nemrznoucí směsí je i když jednorázová práce, ale její důsledky provází systém celou jeho životnost. Správná směs, správná koncentrace, čistá voda na ředění, důkladné odvzdušnění a správně nastavený pracovní tlak – to jsou faktory, které rozhodují o tom, zda solární systém spolehlivě pracuje 15 let nebo začne dělat problémy po první zimě. Nešetřete čas na tuto fázi instalace a nezanedbejte ani servisní kontroly jednou za rok či dva – udržovat systém v dobré kondici je podstatně levnější než řešit poruchy způsobené opotřebovanou nebo znehodnocenou kapalinou.

Máte otázku k této tématu?

Nevíte se rozhodnout nebo řešíte konkrétní situaci ve vaší domácnosti? Napište nám - rádi poradíme.