Солнечные водонагреватели: повреждения и ремонт. Часть2

Вторая часть о проблемах клапанов, дифференциальных контроллеров и их датчиков, имеющих наибольшую статистику отказов компонентов всех солнечных водонагревателей. Считается, что причинами большинства поломок электроники являются всплески напряжения, создаваемые молниями, но это трудно проверить. Дифференциальные контроллеры считывают показания двух датчиков: один помещен на выходе коллектора, а другой в бак-теплоаккумулятор. Контроллеры часто управляют насосами, тепловентилятами или моторизованными клапанами. Из всех компонентов управления, как показывает опыт, чаще всего из строя выходят датчики.

Управление и датчики

Контроллеры с дифференциальным управлением американского производства  используют «10K» датчики, в отрасли известные как термисторы, изменяющие сопротивление при изменении температуры. Термисторы, используемые в солнечной индустрии имеют обратную зависимость: сопротивление уменьшается с повышением температуры. «10K» датчики имеют электрическое сопротивление 10 кОм (10 000 Ом) при 25° С.

Контроллер с датчиками 10K (слева) работает более 30 лет. Светодиоды показывают, когда он включен, и когда работают насосы. Современный контроллер с датчиками 1K (справа) имеет цифровой дисплей и графический интерфейс.

Контроллер с датчиками 10K (слева) работает более 30 лет. Светодиоды показывают, когда он включен, и когда работают насосы. Современный контроллер с датчиками 1K (справа) имеет цифровой дисплей и графический интерфейс.

Новые европейские модели используют датчики, известные как терморезисторы (resistance thermal devices или RTD). Большинство из них используют датчик PT1000. RTD датчики, используемые в солнечных контроллерах являются устройствами с прямой зависимостью, т.е. сопротивление увеличивается с ростом температуры. Они имеют сопротивление 1000 Ом при 0° С. Европейские модели захватили часть рынка в США в последние несколько лет, потому что они имеют функции, которые пользующиеся популярностью у многих потребителей: цифровые дисплеи, несколько входов и выходов, а также другие функции, такие как режим отпуска, режим предотвращения перегрева и т.д.10K» датчики не работают правильно в европейских контроллерах и наоборот.

Некоторые контроллеры имеют встроенную диагностику с целью выявления неисправностей датчиков и сообщают о них на дисплее. Отображение температуры датчика также важно для оценки эксплуатации и поиска проблем. Модели контроллеров, не имеющие цифровой диагностики, требуют для обнаружения специальных приборов, таких как мультиметр и т.п.

Поиск и устранение неисправностей.

Неисправности контроллера чаще всего обнаруживаются по неработающим исполнительным устройствам (насосы, клапаны и т.д.). Например ожидается, что насос должен включиться, когда на коллекторы падает яркий солнечный свет, а в баке-теплоаккумуляторе вод холодная. На явный сбой в системе управления указывает режим, при котором оборудование работает, в то время когда ожидается, что оборудование должно быть выключено. Например в ночное время включается циркуляционный насос.

При комнатной температуре (25° С ) , датчик 10K должен показать сопротивление чуть более 10 000 Ом; PT1000 будет иметь сопротивление около 1100 Ом. Для быстрого тестирования датчика, нужен источник тепла.

Таблица сопротивления датчиков температуры

Таблица сопротивления распространенных датчиков солнечных контроллеров в зависимости от температуры

Взяв датчик в руку, мы можем обеспечить медленное повышение температуры. Солнечные сервисные инженеры иногда используют легкие газовые горелки или зажигалки для более быстрых изменений температуры. Охладив датчик кубиком льда, также можно быстро проверить, что датчик снижает температуру. Повышение температуры вызывает падение сопротивление датчика 10K и поднятие у PT1000. Датчик, не  изменяющий сопротивление, замкнутый или имеющий бесконечное сопротивление нуждается в замене.

Тестирование датчиков 10K, нагрев с помощью зажигалки

Тестирование датчиков 10K, нагрев с помощью зажигалки

Разность температур около 8° С между температурой коллектора и бака-теплоаккумулятора, как правило, включает циркуляционный насос солнечного контура, вентилятор, и/или клапан, активируя систему. Многие контроллеры имеют возможность настройки разности температур (диференциала), хотя в некоторых моделях заложено только одно значение. Некоторые контролеры не имеют функции управления в зависимости от разницы температур.

Разнообразные 10K датчики (слева направо): накладной датчик с отверстием для крепления на наконечнике; два размера погружных датчиков; пластиковый датчик для бассейнов. Обратите внимание на уплотнительное кольцо на пластиковом датчике. Оно предназначено для размещения в отверстии, просверленным в трубопроводе ПВХ и служит погружным датчиком.

Разнообразные 10K датчики (слева направо): накладной датчик с отверстием для крепления; два размера погружных датчиков; пластиковый датчик для бассейнов. Обратите внимание на уплотнительное кольцо на пластиковом датчике. Оно предназначено для размещения в отверстии, просверленным в трубопроводе ПВХ.

Контроллер может быть проверен двумя контрольными датчиками, подключенными к разъемам датчиков. Если оба датчика имеют начальную комнатную температуру, то контроллер можно включить нагревая рукой датчик коллектора до температуры тела. Кубик льда на датчике бака-теплоаккумулятора сделает то же самое. Если контроллер не включается, когда перепад  температур будет достигнут, вероятно контроллер неисправен. Большинство контролеров имеют переключатель положений ON- AUTO-OFF, которые должны находиться в положении AUTO, чтобы функционировать в системе с контролем разности температур.

Верхние два датчика представляют собой датчики 10кОм; нижний 1 кОм. Мультиметр устанавливается в кОм и ​​читает 1,095 кОм при подключении к 1к  при 20° С (см. таблицу вверху слева).

Верхние два датчика представляют собой датчики 10кОм; нижний 1 кОм. Мультиметр устанавливается в режим измерения кОм и показывает 1,095 кОм при подключении при 20° С (см. таблицу).

Большинство солнечных сервисных инженеров просто меняют дефектные контроллеры, не ремонтируя их, так как часто невозможно найти запасные части.

Баки-теплоаккумулятоы и их неисправности.

Резервуары для хранения горячей воды (баки-теплоаккумуляторы) обычно изготавливаются из стали и имеют различные покрытия для уменьшения коррозии. Относительно новые баки использует полибутиленоксидный высокотемпературный пластик, для покрытия, но эти баки имеют довольно небольшую историю существования, и не существует достаточного количества данных о каких-либо проблемах отказов, связанных с ними. Нержавеющие баки, как правило, дороже, чем стальные эмалированные баки и имеют больше гарантийный срок и ожидаемый срок жизни.

Rheem Marathon  бак теплоаккумулятор

Этот бак фирмы Rheem Marathon имеет бесшовную конструкцию

Наиболее распространенный бак-теплоаккумулятор представляет собой модифицированный электрический водонагреватель. Большинство из них изготовлены из стали и покрываются стекло-фарфором, что позволяет свести к минимуму коррозию и сохранять горячую воду чистой. Несмотря на то, бак покрыт стекло-фарфором, микротрещины в оболочке могут привести к возможной коррозии бака, т.к. вода реагирует со сталью. Долговечность эмалированных резервуаров колеблется от 10 до 20 лет в зависимости от местных условий качества воды. Есть примеры баков-теплоаккумуляторов установленых в 1984 году , который все еще работает. Это не норма, хотя, в большинстве случаев, стальные баки имеют 10 — летний срок службы.

Разрез эмалированного бака Stiebel Eltron с эмалированными теплообменниками.

Разрез эмалированного бака Stiebel Eltron с эмалированными теплообменниками.

Замедление коррозии.

Вода с высоким уровнем общего содержания растворенных твердых веществ, высокой кислотности или щелочности , высоким содержанием кислорода и растворенного углекислого газа, высоким уровнем соли или сульфатов, коррозией, связанной с бактериями и электрохимической коррозией, будет более агрессивно разрушать анод бака, который служит как защита металла бака и разъедается быстрее, чем сталь бака. Анодные электроды из магния или алюминия помогают защищать водонагреватели и покрытие стальных резервуаров от коррозии. Обычно полное разрушение анодного стержня занимает от 5 до 10 лет, и после этого начинает разрушаться стальной резервуар. Периодическая замена на новый анод ($ 30) позволяет может продлевать срок службы стальной бака почти до бесконечности.

Жертвенный анод (слева) сыграло свою функцию и коррозии. Новый анод (справа) заменит его. Этот тип анода находится под горячей водой розетки-свидетельствует воды в водонагревателе по трубопроводной арматуры на вершине.

Отработавший защитный анод (слева). Новый анод (справа) для замены. Этот анод расположен в фитинге водонагревателя, на что указывает трубопроводная арматура сверху.

Запасные аноды удобно менять в навесных баках, в которых анод установлен снизу, а также в баках, в которых в конструкции предусмотрен доступ к аноду. Убедитесь, что вы покупаете правильный тип стержня для ваших местных условий водоснабжения. Магниевый анод используются в большей части США, но алюминиевые стержни могут устанавливаться в местах, где установка магния проблематична. В районах, где при работе магниевого анода вода выделяет сернистый запах и привкус, применение магниевого анода является нежелательным.

Баки премиум класса из нержавеющей стали типа AISI316 также имеют минимальные проблемы с коррозией. Они не нуждаются в анодных стержнях для защиты от коррозии и совместимы с медными и стальными трубопроводами и компонентами. При применении баков, изготовленных из более распространенной нержавеющей стали AISI304 можно столкнуться с проблемами. Ближе к концу своего ресурса, все стальные резервуары начинают течь в сварных швах, в разъемах или швах. Утечки малы, первоначально вы можете заметить как мокрое пятно на полу, которое никогда не высыхает. Эти утечки усиливаются с течением времени, и единственным решением является замена.

Повреждения вводной трубки (dip tube).

На многих водонагревателях мелким шрифтом указано, что при превышении температуры в баке более чем 85° С, будет снята гарантия, так как большинство баков имеют некоторые пластиковые компоненты внутри, которые могут выйти из строя. Новые водонагреватели имеют пластиковые «хлопушки» на входных  и выходных патрубках, которые уменьшают потери тепла. Еще одна распространенная пластмассовая частью является вводная трубка (dip tube), которая подает входящую холодную воду на дно бака от фитинга холодного трубопровода в верхней части бака, где расположены также термостат,  нагревательный элемент или газовая горелка. Этот вводной патрубок, при продолжительном воздействии высоких высоких температур воды, может стать ломким и разорваться.

dip tube

Схема бака теплоаккумулятора с элементом dip tube

Когда вводной патрубок разорван, холодная вода может поступать непосредственно на выход горячей воды, так как выход будет расположен рядом. Симптомом, предупреждающим вас о сломанной вводной трубке, служит появление в кране горячей воды только в течении нескольких секунд, а затем резко подается все более прохладная или даже холодная вода. Вводные трубки, скорее всего, повреждаются в баках, которые годами подвергались воздействию очень горячей воды. Отсоедините фитинги для подключение холодной воды сверху бака и проведите осмотр вводной трубки (или того, что от неё осталось ) любым тонким предметом. Сломанная трубка должна быть заменена (цена около $10).

Расширительный бак

В качестве теплоносителя  в системах солнечных водонагревателей может использоваться вода, пропиленгликоль или этиленгликоля. При нагревании теплоносителя происходит его расширение, что в закрытой системе может привести к достаточно высокому давлению, чтобы вызвать срабатывание предохранительного клапана, что приводит к потере жидкости. Расширительные баки предотвращают это, давая воде пространство, в которое теплоноситель может расшириться, но и здесь может произойти авария.
В расширительном баке, резиновая мембрана отделяет жидкость от воздуха. Мембрана расширительного бака также может быстро состариться, если жидкость содержит растворенный кислород, например, в системе «теплый пол», при использовании трубы без кислородного барьера. Антифриз в системах солнечных водонагревателей содержит мало, или вообще не содержит кислорода, после того как воздух был выпущен с помощью воздухоотводчика, что делает их гораздо менее подверженным коррозии. Но они по-прежнему требуют расширительный бак.

Производители рекомендуют, что воздух в расширительном баке должен быть с тем же давлением, что и давление теплоносителя. Многие опытные монтажники закачивают немного меньшее давление воздуха (от 0,1 до 0,2 кг/см2), чем жидкость, полагая, что имея всегда немного жидкости в баке будет способствовать уменьшению износа мембраны. Когда жидкость в системе нагревается, она заполняет все пространство расширительного бака, выталкивая мембрану. Расширительный бак, который слишком мал или с давлением существенно ниже, относительно давления жидкости, покажет резкое увеличение на манометре, при нагреве теплоносителя.

Расширительные баки с мембраной имеют фитинг на одном конце и золотник на другом для зарядки воздухом. Расширительный бак лучше всего устанавливать входом вниз, так что если через мембрану будет просачивается воздух, он не будет попадать в контур системы, т.к. воздушный пузырь может остановить циркуляцию жидкости в контуре, вызвать перегрев и сброс давления через клапан безопасности, что приведет к потере теплоносителя. Это может потребовать подзарядки системы.

Типичный расширительный бак SWH установлен правильно с его мочевого пузыря концом вверх.

Правильная установка расширительного бака в системах солнечного водоснабжения мембраной сверху.

В расширительных баках, которые установлены трубной арматурой вверх или в сторону, дефект мембраны обнаруживается небольшим пробным сбросом воздуха с золотника, надавив небольшой отверткой. Любая выходящая жидкость из золотника указывает на неисправную мембрану. Дефект мембраны расширительного бака может не быть заметным, если бак установлен патрубком вниз, так как воздух все еще присутствует в этом пространстве. Установка расширительного бака в такой ориентации является хорошим поводом, чтобы немного снизить давление на воздушной стороне бака.

Новые расширительные баки имеют заводское давление, указанное на коробке, как правило, от 0,8 до 3 кг/см2. Не доверяйте этому давлению при установке или замене расширительного бака. Проверьте давление с автомобильным манометром, аналогично проверке давления в шинах. Сильно разряженный или малый бак, означает по существу одно и то же — не хватит места для изменения давления в системе. Монтажники обычно устанавливают давление теплоносителя от 1 до 2 кг/см2. Расширительный бак с давлением воздуха 1кг/см2, хорошо согласуется для солнечной системы с давлением 1,05 кг/см2, если вы желаете немного недозарядить. Расширительные баки, заряженные 3 кг/см2, как правило, предназначены для использования в системах питьевой воды с обратным клапаном. Если вы меняете поврежденный расширительный бак, то нужно быть готовым, что он может быть полностью заполнен жидкостью.

Скоро выйдет часть 3.

2 комментария на «“Солнечные водонагреватели: повреждения и ремонт. Часть2”»

  1. homemaster:

    Теперь понятно как расширительный бак ставить. Одни говорят вверх, другие вниз фитингом. Щас хоть понял куда и почему. Я у себя правильно поставил наобум 🙂

  2. gravi:

    Спасибо! Больше про такой большой опыт нигде не читал.
    Видимо действительно солнечники можно ставить, реально работают.

Добавить комментарий


Почитать ещё по теме:


Новый тип солнечных коллекторов
Солнечные водонагреватели: повреждения и ремонт. Часть1
Солнечные водонагреватели: повреждения и ремонт. Часть3
коллектор 200 градусов
Высокотемпературные солнечные коллекторы

Template design by Joule Watt © 2013 Домашняя энергетика