Miért érdemes napkollektoros rendszerek üzemét figyelemmel kísérni?

2013/3. lapszám | Chiovini György |  13 669 |

Figylem! Ez a cikk 11 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Egy épületgépészeti kivitelezés rendszerint átadás–átvétellel zárul. Az átvevő meggyőződik arról, hogy a tervező és kivitelező teljesítette vállalását, a berendezés megfelelően működik. Ez a minősítés mérésen, rendszerint több különböző jellemző mérésén alapul. Eltérően például sok ipari berendezéstől, az épületgépészetben az üzemvitel időjárásfüggő. Átadás– átvételkor arról lehet meggyőződni, hogy az ott és akkor tapasztalható időjárási körülmények mellett hogyan teljesít a berendezés. Teljes értékeléshez hosszabb időszak, például egy fűtési időszak vagy egy naptári év szükséges. Ennek elmúltával az összegzés már reálisabb képet ad.

Így lehet például értékelni egy kazán éves átlagos hatásfokát. Így határozható meg a hőszivaty-tyúk fontos mutatószáma, a fűtési munkaszám, elterjedtebb angol szóval a seasonal performance factor. Napenergia-hasznosító hőter-melő berendezés éves szoláris hozama is ilyen mutatószám. Szerződéses kapcsolatban a garanciális kötelezettség velejáróra a megállapodás szerinti ideig tartó megfigyelés, értékelés. Ez mindkét fél érdeke. Nem felesleges kötelezettség, a jogi kötelmeken túl jó lehetőség a tartósan megbízható és gazdaságos üzem felté- teleinek véglegesítésére.

Ugyan a napenergia-hasznosítás előnyei között találunk nem számszerűsíthető, forintosítható szempontokat is, de egy napkollektoros rendszer létesítésétől mégis joggal várjuk el, hogy a haszon a ráfordításhoz képest minél jobban alakuljon. Ennek két alapvető mérőszáma a szoláris hozam és a szoláris részarány. Az előbbi a napkollektoros rendszer energiahozama (kWh) valamilyen naptári időszak alatt. Finomabb megközelítésben a kollektorból a tárolóba termelt hőenergia érthető alatta. Az üzemeltető szempontjából hasznosabb a hőfogyasztó rendszer rendelkezésére bocsátott hőenergia. A tároló vesztesége ugyanis elvész, nem hasznosítható. A szoláris részarány azt mutatja meg, hogy a napkollektoros rendszer milyen arányban fedezi a teljes hőenergia-szükségletet. Mivel arányszám, általában százalékos alakban adjuk meg. Ugyanúgy meghatározott időszakra vonatkozik. A napsugárzás napszakos és évszakos változása miatt fizikailag is nehéz lenne, de gazdaságossági szempontból nem értelmes kizárólagos napenergiás megoldásra törekedni. A kollektorfelület optimuma HMV-termelés esetén 45-65 százalékos, fűtésrásegítés esetén 15-35 százalékos szoláris részaránynál van. A hiányzó részt a kiegészítő hőforrás pótolja. Ez lehet kazán, de lehet távhő is.

A szoláris hozam értékelésének első indoka lehet a garanciális kötelezettség teljesítésének ellenőrzése. Ennek alapja a kiviteli terv, mely a méretezés eredményeképp megadja a rendszer várható szoláris hozamát. Tervezéskor rögzíteni kell, hogy földrajzilag hol és milyen jellemzőkkel (tájolás, dőlésszög) történik a kollektorok elhelyezése. A meteorológiai statisztikákból így meghatározható a napsugárzás időbeli alakulása, naptári időszak szerinti göngyölített nagysága. Kiszámítható az is, hogy optimális esetben mennyi sugárzási energia éri egy naptári időszak alatt a kollektort. A veszteség (hatásfok) meghatározza a kollektorra vonatkoztatott szoláris hozamot. A teljes rendszerre elvégezve a szükséges számításokat, megkapjuk, hogy tervszinten mennyi hőenergiát termel számunkra a rendszer. Ebből egy diagram képezhető a naptári év elejétől a végéig. Ez a minősítés alapja. Amikor rendelkezésre állnak a tényleges adatok, a diagram szemléletesen mutatja, elértük-e a tervezett szintet. Még az sem kizárt, hogy meghaladjuk, hiszen az időjárás változékonysága miatt egy bizonyos időszakban a napsugárzás akár lényegesen is meghaladhatja a sokéves átlagot. Mivel a szükséges eszközök a garanciális időszak után is rendelkezésre állnak, az adatgyűjtést nem érdemes abbahagyni. A folyamatos figyelemmel kísérés jó alapot ad a gazdaságos üzemeltetéshez. Felhívja a figyelmet a romlásra, majd igazolja a tett intézkedések eredményességét.

A terv-tény, illetve tény-tény (idősoros) összehasonlításra alapozott minősítést alkalmazza például a Salzburg-i Közhasznú Lakásépítő Társaság (1. ábra). Az ábrán egy diákszálló 120 m²-es kollektormezőjére épülő hőellátó rendszerének egymást követő években mért szoláris hozama látható havi bontásban és fajlagos értékben (kWh/m²). Az éves göngyölített adat 2012-re 513 kWh/m². Egy másik, 94 m²-es kollektormezővel rendelkező rendszer diagramja arra példa, hogy a működésben ismétlődően alapvető zavarok fordultak elő (2. ábra). A 2011. évi katasztrofális adatok után lényeges a javulás, de 2012-ben is voltak nagy kiesések.

Ausztriában elvárás, hogy az éves szoláris hozam legalább 350 kWh/m² legyen. Ezzel szemben ennél az épületnél ez a 2009. évi 450 kWh/m²-ről 2010-ben 228 kWh/m²-re, majd 2011-ben 189 kWh/m²-re csökkent. Ez a statisztika azt a célt mindenképpen betölti, hogy kiszűri a hozamkövetelményt nem teljesítő létesítményeket. Kiindulópontja lehet az okok keresésének és a szükséges intézkedések végrehajtásának.

Az üzemeltető azon túl, hogy jogos igényét érvényesíteni igyekszik, nem foglalkozik a műszaki részletekkel. A szakma feladata és érdeke, hogy a tapasztalatokat leszűrje és hasznosítsa. A szoláris hozam figyelemmel kísérése rávilágít arra, hogy hol van szükség a tervezés és kivitelezés továbbfejlesztésére. Ez növeli a potenciális megrendelők bizalmát, azaz javítja a technológia versenyképességét.

Egy projekt keretében Ausztriában tíz lakóépületet vizsgáltak. Itt már túlléptek a puszta adatgyűjtésen. A projekt eredményeit közzétették, és az ismereteket egy tervezési kézikönyvben foglalták össze. Ausztriában sok napkollektoros rendszert telepítettek többlakásos épületekbe (1. kép). A koncepció fontosabb elemei:

• kettős hőtermelés: gázkazán és napkollektorok,
• kettős felhasználás: HMV és fűtés,
• a lakások és a hőközpont között hőelosztó gerincvezeték (csőpár),
• a fogyasztási helyeken lakáshőközpont HMV-hőcserélővel és fűtésszabályozással.

A regisztrált adatokat hetente, majd újabb áttekintésben havonta elemezték. Hét határértéket határoztak meg, melyek átlépését üzemzavarként kezelték:

• a kollektor kilépő hőmérséklet nagyobb100 °C-nál,
• a kollektorban a hőmérsékletlépcső nagyobb 20 °C-nál, miközben a tároló felső részében a hőmérséklet nem éri el a 80 °C-ot,
• a tároló felső részében a hőmérséklet kisebb 60 0C-nál vagy nagyobb 100 °C-nál,
• a gerincvezetékben az előremenő hőmérséklet kisebb 55 °C-nál,
• a visszatérő hőmérséklet nagyobb 40 °C-nál.

A tapasztalatok abban összegezhetők, hogy a hibák részben a kivitelezés során keletkeztek, részben üzem közben léptek fel.

Tervezési, kivitelezési hibaként azonosították:

• ha a tároló készenléti részének aránya (mérete) túl nagy,
• a kazán nem megfelelő bekötését,
• a kollektor-hőmérsékletérzékelő nem megfelelő elhelyezését,
• a hőcserélő alulméretezettségét,
• a nem megfelelő hőszigetelést, 
• és a nem megfelelő beszabályozást.

A projekt során bekövetkezett rendellenességek, meghibásodások:

• a gerincvezetékben túl nagy visszatérő hőmérséklet,
• a keringtető szivattyú nem megfelelő fordulatszáma,
• a tároló túlfűtése a kazánnal,
• hőcserélő-, szelep-meghibásodás, belevegősödés.

Számszerűséget tekintve tanulságos lehet, hogy leggyakrabban a kiegészítő hőenergiát termelő kazánnal kapcsolatos hibák fordultak elő, összesen hatszor. A projekt során a tíz épületnél harmincöt nem megfelelő jelenséget észleltek, illetve küszöböltek ki.

A szoláris hozamot végül legalább egy évig nyolc épületben tudták mérni. Az adatgyűjtés eredményeképp ezeket az éves értékeket hasonlították össze a tervezett értékekkel (3. ábra). Megállapították, hogy a legtöbb épületnél nagyon kicsi lett az eltérés. „Túlteljesítés” két esetben történt. Egy épületnél várható volt a negatív eredmény, mert elég sok üzemviteli probléma fordult elő. Az elvárás, hogy a szoláris hozam elérje a 350 kWh/m²-t, mind a nyolc épületnél teljesült.

A napkollektoros rendszert szállító cégnek is érdeke, hogy terméke iránt bizalmat keltsen, azt tartósan megőrizze. Ebbe beleillik egy monitoring szolgáltatás is. Az egyik neves német cég két éven át díjmentesen a megrendelő rendelkezésére bocsátja az általa telepített rendszer adatgyűjtőjéből származó, a havonta termelt szoláris hőenergiát, illetve a kiegészítő hőforrás havi termelését tartalmazó adatokat. (Folytatjuk)

---