Integrarea termosolară: Protejarea robinetelor termostatice împotriva stocării la temperaturi înalte în sistemele de încălzire a apei solare

Colectoarele termice solare produc în mod obișnuit temperaturi ale apei care ar distruge o valvă domestică standard. Într-o zi de vară senină, un sistem termic solar bine proiectat poate ridica temperatura din rezervorul de stocare peste 85 °C — iar în condiții de stagnare, colectorul în sine poate atinge 200 °C.
Pentru inginerul MEP și instalator, aceasta înseamnă că fiecare valvă situată în aval de rezervorul de stocare solară trebuie specificată pentru temperaturi și șocuri termice pe care componentele convenționale de instalații sanitare nu au fost niciodată concepute să le suporte.

Realitatea temperaturii în termica solară

Să stabilim mai întâi condițiile reale de funcționare, înainte de a discuta despre specificațiile valvei:

Cel mai periculos scenariu pentru supape: sistemul a stat în stagnare estivă la 95 °C și, brusc, apă rece din rețeaua de apă curentă intră în circuit când se deschide un robinet. Șocul termic — o variație de temperatură de 75 °C în mai puțin de o secundă — poate sparge discuri ceramice, deforma componente plastice și deforma în mod permanent etanșările standard din EPDM.

Robine în circuitul termosolar

Un sistem solar de încălzire a apei necesită robine în trei locații distincte, fiecare cu cerințe termice diferite:

1. Robine pentru bucla colectorului

Acestea sunt cele mai solicitate termic robine din sistem. Bucla colectorului transportă fluidul de transfer termic (în mod tipic un amestec glicol-apă) între colectoarele montate pe acoperiș și schimbătorul de căldură al rezervorului de stocare. Robinele din această buclă — robine de izolare, robine de sens unic și supape de evacuare a aerului — trebuie să reziste la:
• Interval de temperatură: –30 °C până la 200 °C (pentru supraviețuirea în stare de stagnare)
• Fluid: Amestec propilenglicol/apă, care este mai agresiv decât apa asupra etanșărilor
• Presiune: Presiunea de refulare a pompei plus înălțimea statică dată de poziția colectorului
Pentru izolarea buclei colectorului, specificați robinete sferice cu trecere completă, cu scaune din PTFE și umplutură pentru tija din grafit. Robinetele sferice standard din alamă, cu scaune din PTFE, au o clasă de temperatură de până la ~180 °C, ceea ce acoperă funcționarea normală, dar nu și stagnarea extremă. Pentru instalațiile din regiunile cu insolație ridicată (Orientul Mijlociu, Europa de Sud, Australia), luați în considerare robinetele din oțel inoxidabil 316 pentru bucla colectorului.

2. Robinete pentru rezervorul de stocare (siguranță la temperatură)

Fiecare rezervor solar de stocare necesită un robinet de siguranță la temperatură și presiune (T&P), calificat pentru condițiile maxime de funcționare ale rezervorului. EN 12897 prevede:
• Punct de declanșare pentru siguranța la temperatură: 95–99 °C (sub punctul de fierbere la presiune atmosferică)
• Capacitate de evacuare: Adaptată la intrarea maximă de energie din panoul solar
• Conductă de evacuare: Metalică, cu pantă continuă către un punct de evacuare vizibil și sigur
O supapă T&P care picură la 85 °C este specificată incorect. Punctul de descărcare trebuie să fie deasupra celei mai mari temperaturi normale de funcționare (de obicei 85 °C în timpul stagnării estivale), dar sub punctul de fierbere. O valoare setată la 95 °C, cu o bandă de toleranță de ±3 °C, este standard pentru sistemele termosolare.

3. Supape termostatice de amestec (TMV) de pe partea de distribuție

Aici ingineria devine interesantă. O supapă TMV de pe partea de distribuție a apei calde dintr-un sistem termosolar are două sarcini:
1. Amestecă apa stocată la temperatură ridicată (65–95 °C) până la o temperatură sigură de livrare (38–46 °C)
2. Se protejează împotriva temperaturilor de intrare prelungite care ar degrada un cartuş standard TMV

Specificarea supapelor TMV pentru utilizare termosolară

O supapă TMV2 standard este testată pentru temperaturi continue de apă caldă la intrare până la 85 °C. Într-un rezervor de stocare încălzit solar, intrarea caldă a supapei TMV poate atinge 90–95 °C timp de ore întregi în perioada estivă. Specificarea unei supape care nu este omologată pentru această condiție duce la:
• Obosire termică: Capsula termostatică umplută cu ceară își pierde sensibilitatea după expunere prelungită la temperaturi peste valoarea maximă proiectată
• Degradarea etanșării: O-ringurile și diafragmele din EPDM se îndurcesc și se crăpă
• Relaxarea arcului: Arcul de revenire care închide portul pentru apă caldă își pierde tensiunea, provocând derivă termică
Lista de verificare a specificațiilor pentru un TMV destinat utilizării solare:

Xindong produce robinete termostate de amestecare certificate TMV2 și TMV3, cu cartușe rezistente la temperaturi înalte, destinate aplicațiilor solare termice. Echipa noastră de ingineri poate furniza curbe de reducere a temperaturii și certificate de materiale pentru specificațiile de utilizare solară, oferind consultanților MEP pachete tehnice de predare pentru proiecte de energie regenerabilă.

Strategia de răcire preliminară

Pentru sistemele în care temperaturile din rezervoarele de stocare depășesc în mod obișnuit clasificarea continuă a robinetului termostat de amestecare (TMV), soluția cea mai robustă este un schimbător de căldură pentru răcire preliminară, plasat între rezervorul de stocare și robinetul TMV. Un mic schimbător de căldură cu plăci, montat pe alimentarea cu apă rece, răcește preliminar apa caldă înainte ca aceasta să ajungă la intrarea robinetului TMV:
• Apa rece de rețea la ~15 °C trece printr-o parte a schimbătorului de căldură cu plăci
• Apa caldă din rezervorul solar la 90 °C trece prin cealaltă parte
• Intrarea caldă a robinetului de amestecare termostatic (TMV) primește apă la o temperatură pre-răcită de ~70 °C
• Apa rece care a efectuat răcirea prealabilă este acum pre-încălzită la ~35 °C, reducând sarcina de amestecare a TMV
Această configurație prelungește în mod semnificativ durata de funcționare a TMV, reduce riscul de arsuri prin restrângerea intervalului de amestecare pe care TMV trebuie să-l gestioneze și recuperează căldura pierdută în alimentarea cu apă rece — un mic avantaj energetic.

Punerea în funcțiune a unui sistem termosolar

Punerea în funcțiune a unui sistem termosolar necesită aceeași procedură de testare a TMV ca și un sistem convențional (vezi articolul nostru complementar despre punerea în funcțiune conform BS 7949), cu următoarele completări:
1. Testare la temperatura maximă de stocare: Pornește încălzitorul de rezervă (dacă este montat) pentru a aduce rezervorul de stocare la temperatura maximă de proiectare, apoi efectuează întreaga secvență de punere în funcțiune a TMV. Un TMV care trece testul la 65 °C poate eșua la 85 °C.
2. Verifică descărcarea supapei de temperatură și presiune (T&P): Ridicați manual prghia de testare a supapei T&P și verificați descărcarea liberă. Efectuați această operațiune când sistemul este rece — nu încercați niciodată să ridicați o supapă T&P pe un rezervor cald și sub presiune.
3. Simularea stagnării: În timpul punerii în funcțiune în perioada estivă, izolați pompa circuitului colectorului și monitorizați temperaturile colectorului și ale rezervorului timp de 30 de minute. Verificați dacă comenzile de protecție împotriva supratemperaturii ale sistemului se activează înainte ca orice supapă să depășească temperatura nominală.
4. Înregistrați măsurătorile specifice pentru energia solară: În plus față de datele standard pentru punerea în funcțiune a robinetelor termostatați (TMV), înregistrați temperatura de stagnare a colectorului solar, temperatura maximă a rezervorului de stocare, concentrația de glicol și valoarea nominală și punctul de reglare al supapei T&P.

Construirea pentru termen lung

Energiea termică solară reprezintă o investiție pe 25 de ani. Colectorii de pe acoperiș pot dura atât timp, cu întreținere minimă, dar robinetele din încăperea instalației vor fi înlocuite cel puțin o dată — dacă nu sunt specificate corect încă de la început. Costul marginal al actualizării de la un robinet termostat cu temperatură normală la un robinet termostat cu clasă ridicată pentru aplicații solare este neglijabil comparativ cu costul înlocuirii cartușelor, al intervențiilor de service și al perturbărilor aduse locatarilor pe durata de viață a sistemului.

Zhejiang Xindong Sanitary Ware Co., Ltd. produce robinete pentru industria globală a instalațiilor sanitare încă din 1999. Cu peste 65 de brevete, certificate WRAS/CE/ACS/NSF și o capacitate lunară de producție care depășește 200.000 de seturi, furnizăm robinete termostatice de amestec, robinete de siguranță la temperatură și robinete de izolare, proiectate pentru cerințele termice ale sistemelor de energie regenerabilă. Echipa noastră tehnică sprijină specialiștii MEP cu certificate de material, documentație privind clasele de temperatură și liste de robinete adaptate fiecărui proiect.
Integrarea termică solară nu este o nișă — este direcția de dezvoltare a instalațiilor sanitare comerciale. Specificarea robinetelor care rezistă termic la sarcină este decizia de inginerie discretă care protejează sistemul timp de decenii.

Pentru specificații ale robinetelor și sprijin pentru aplicații la temperaturi înalte, contactați Xindong la [ www.cn-xindong.com ](https://www.cn-xindong.com).