Přehřívání kolektorů a stagnace: co to dělá se systémem

Po dovolené jsem se vrátil k systému, který dva týdny vyráběl teplo, které nikdo neodebíral. Kapalina byla tmavá, tlak v okruhu jinde než obvykle a čerpadlo se chovalo divně. Servis pak vyměnil celou náplň. Od té doby řeším letní přebytek tepla dřív, než odjedu.

Co je stagnace

Když kolektor přijímá teplo, ale odběr se zastaví — zásobník je nahřátý, čerpadlo stojí nebo je porucha — teplota v kolektoru rychle roste až ke stagnační teplotě. Ta se u plochých kolektorů pohybuje kolem 150 až 200 °C, u vakuových trubicových i výš.

Teplonosná kapalina se v tomto stavu odpaří, pára vytlačí kapalinu z kolektoru do expanzní nádoby a systém se dostane do rovnovážného stavu, ve kterém setrvá, dokud teplota neklesne. Sám o sobě to není havarijní stav — dobře navržený systém stagnaci zvládne. Problém je opakování.

Co stagnace způsobuje

• Degradace teplonosné kapaliny. Glykolová směs se při vysokých teplotách rozkládá, ztrácí protimrazové vlastnosti a mění pH směrem ke kyselému.
• Koroze v důsledku vyčerpání inhibitorů a poklesu pH.
• Zanášení okruhu produkty rozkladu, které ucpávají výměník a ventily.
• Namáhání těsnění, čerpadla a armatur teplotními cykly.
• Ztráty kapaliny přes pojistný ventil, pokud je expanzní nádoba poddimenzovaná.

Následky se neprojeví hned. Typicky se ozvou po několika sezonách jako snížený výkon, netěsnosti nebo zamrznutí okruhu v zimě, protože směs už nemá deklarované vlastnosti — souvislosti popisuju v článku o nemrznoucí směsi a servisu.

Kdy k stagnaci dochází

Situace	Riziko
Dovolená v létě	vysoké, nejčastější případ
Předimenzovaná kolektorová plocha	vysoké, opakovaně každé léto
Výpadek proudu za slunečného dne	vysoké
Porucha čerpadla nebo regulace	vysoké
Vzduch v okruhu	střední
Malý zásobník k velké ploše	trvalé

Druhý a poslední řádek jsou důsledkem chyby v návrhu. Předimenzovaná termika se v létě nemá kam vybít a stagnuje pravidelně — proto se u termických systémů nedoporučuje volit plochu „s rezervou", jak zmiňuju v článku o plochých a trubicových kolektorech.

Jak stagnaci předcházet

1. Správné dimenzování kolektorové plochy k reálné spotřebě teplé vody, viz článek o dimenzování zásobníku.
2. Odvod přebytečného tepla — nejčastěji do bazénu, viz ohřev bazénu ze slunce, případně do dalšího spotřebiče tepla.
3. Noční chlazení — regulace v létě odvede teplo ze zásobníku zpět přes kolektory do nočního vzduchu. Snižuje výnos, ale chrání systém.
4. Zakrytí kolektorů před delší nepřítomností. Jednoduché a účinné.
5. Správně dimenzovaná expanzní nádoba včetně předřazené nádoby chránící membránu před horkou kapalinou.
6. Sklon potrubí umožňující samovolné vyprázdnění kolektoru při odpaření.
7. Záložní napájení čerpadla nebo systém s gravitačním oběhem u citlivých instalací.

Systémy odolné vůči stagnaci

Existují konstrukce, které stagnaci řeší principiálně. Drain-back systém při zastavení čerpadla samovolně vypustí kapalinu z kolektorů do sběrné nádoby, takže se nemá co přehřívat ani zmrznout. Vyžaduje přesné spádování potrubí a vhodné čerpadlo, ale odstraňuje hlavní slabinu klasického tlakového okruhu.

Jak poznat, že systém stagnoval

• Tlak v okruhu se po ochlazení liší od obvyklé hodnoty.
• Kapalina v průhledítku nebo při odběru vzorku je tmavá až hnědá.
• Pojistný ventil kapal nebo odpouštěl.
• Regulace zaznamenala teploty nad obvyklými hodnotami.
• Systém po chladném období hůř startuje nebo se objevují zvuky v okruhu.

Kontrolu tlaku a stavu kapaliny zařaďte do pravidelné prohlídky — postup mám v článku o nemrznoucí směsi a servisu termického okruhu. Systematiku roční kontroly u fotovoltaické části popisuju v článku o údržbě fotovoltaiky.

Poslední praktická poznámka: tohle je jeden z hlavních důvodů, proč dnes u rodinných domů převažuje fotovoltaika s ohřevem vody nad termikou. Fotovoltaický systém nemá co přehřát — přebytek prostě neodebere. Srovnání mám v článku o tom, jestli volit fotovoltaiku, nebo termické kolektory.