Kazán a háztetőn, avagy a napkollektor, mint hőtermelő berendezés II.
2000/10. lapszám | Hangay Gábor | 7723 |
Figylem! Ez a cikk 25 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Cikksorozatunk folytatásának mottójául a következő megállapítás kívánkozik: a mai napig is rendelkezésre áll maximum 200 eFt állami támogatás a napkollektoros beruházások megvalósításához. Kinek ne jutott volna eszébe, egy nyári forró napon, hogy fürdővizünket környezetbarát módon, teljesen ingyen, tisztán napenergiából is előállíthatnánk. Szerencsére egyre többen vélekednek úgy, hogy a kánikula elmúltával is hasznunkra tudjuk fordítani eme ingyenes energiaforrást.
Lássuk hát, hogy egy helyesen kiválasztott és installált melegvíz-készítő berendezéstől mit várhatunk
A Kárpát-medencére jellemző, hogy minden évben 200-210 napsütéses napot kapunk ajándékba. A szelektív bevonattal ellátott kollektorok minden egyes négyzetmétere ezeken a napokon cca.: 50 l, 50 C°-os meleg vizet képes szolgáltatni, függetlenül attól, hogy milyen évszakot írunk. Gyakorlatilag ezek a berendezések szinte csak a besugárzás erősségére érzékenyek, a környezeti hőmérséklet csak kis mértékben befolyásolja teljesítményüket. További 100 napon keresztül, a felhőzeten keresztül átszűrődő több-kevesebb fényből annyi energiát képesek hasznosítani, amennyi a fent említett mennyiségű víz 30-35 C°-os előmelegítéséhez elegendő.
Gyakorlatilag kimondhatjuk, hogy az év 365 napjából 300 napon keresztül a napkollektorok rendkívül jelentős mennyiségű energiát képesek gyűjteni, és ezzel tervezhető olyan berendezés, mely egy család meleg víz igényének 66-75%-át biztosítani tudja. A meteorológiai adottságokat figyelembe véve hazánkban olyan berendezések telepítése célszerű, melyek a napsütésmentes időszakokra el vannak látva kiegészítő fűtéssel, így nemcsak a zökkenőmentes melegvíz ellátást képesek biztosítani, hanem a felhős napokon is működő kollektorokat kihasználva, ilyenkor is jelentős menynyiségű energiát takarítanak meg. Lássuk, hogyan néz ki egy ilyen jól működő berendezés.
Önálló berendezés
Szerencsés helyzetben vagyunk akkor, ha egy épülő házhoz kérnek tőlünk egy melegvíz-készítő rendszert, vagy a telepítés egy komplett felújításhoz csatlakozik. Ilyenkor nem kell alkalmazkodnunk egy már meglévő melegvíz-készítő berendezéshez, hanem alkalmazhatunk egy jól kipróbált rendszersémát.
A napenergia gyűjtése, tárolása, illetve – felhős időben – a víz utánfűtése egy tárolóban történik. A szerző tapasztalata szerint ez a legszerencsésebb megoldás.
Működés
A tároló aljába kerül a vezetékes hálózatból a hideg víz. A napenergia minden esetben a lehető leghidegebb ponton fejti ki hatását, így biztosítható, hogy szűrt napfény esetén is maximálisan kihasználhassuk a kollektorok teljesítőképességét.
Amint a napsugárzás intenzitása elegendő ahhoz, hogy a napkollektor néhány fokkal túlmelegedjen a tároló aljában lévő hőérzékkelő pontjához képest, az elektronika parancsot ad a szivattyúnak az üzemre. A fagyálló folyadék megmozdul, és a hőenergiát a tárolóba épített hőcserélő készüléken keresztül az édesvíznek adja át. (Maga a hőcserélő lehet a tárolóba fixen behegesztett csőkígyó, illetve beépíthető bordáscsöves típus is.) A hőcserélő környezetében felmelegedett víz a gravitáció hatására fölszáll és hőmérsékletének megfelelő helyét elfoglalja a tartályban, melyben igen erős rétegződés figyelhető meg. A folyamat egészen addig tart, míg a fent említett feltétel teljesül, illetve a tároló egészében átmelegedve el nem éri a beállított maximális hőmérsékletet.
Az utánfűtés részére beépített eszközök – melyek lehetnek: elektromos patron, vagy kazán számára beépített hőcserélő – fizikailag mind a solar hőcserélő felett helyezkednek el, így a napenergia „helyét” nem tudják elvenni (a tárolóban a vizet „lefelé” nem lehet fűteni). Az uránfűtést vezérlő hőérzékelő mindig a tartály tetejében, felső harmadában helyezkedik el. Ez a műszaki megoldás egyrészről azt eredményezi, hogy a segédenergia csak egy biztonsági melegvíz-készletet fűt, tág teret engedve a napenergiának. Másrészről kevésbé napsütéses napokon az utánfűtő regiszter már előmelegített vizet kell, hogy tovább melegítsen, kevésbé hűtve vissza a kazán fűtővizét, ezzel is energiát takarít meg.
Méretezés
Mekkora legyen a kiválasztott berendezés, mekkora legyen a tároló?
A berendezést mindig az átlagos melegvíz-használathoz méretezzük. Túlméretezni nem érdemes, hiszen fajlagosan rendkívül drága beruházásról van szó, ráadásul egy nagyobb berendezéssel sem lehet jelentősen több energiát megtakarítani.
Első a leendő megrendelővel folytatott beszélgetés, amikor is a vízhasználati szokásairól érdeklődünk. Ez egyénenként, illetve családonként rendkívül változó.Lássuk az alábbi példát:
A családfő arról számol be, hogy a négy tagú családját pontosan kiszolgálja egy 80 l-es villanybojler. Tovább faggatózva megtudjuk, hogy éjszakai árammal működő készülékről van szó. Ebből következik, hogy egy nap csak egy felfűtés lehetséges, így már csak a hőfokszabályzót érdemes megnézni. Meglepődve tapasztaljuk, hogy maximumra van állítva, tehát 85 °C a vízhőmérséklet, melyet nyílván hideg víz hozzákeverésével szelídítenek megfelelő hőfokúvá.
Mekkora berendezést is ajánljunk?
Napenergiás rendszernél sohasem tárolunk magas hőmérsékleten, hiszen ilyenkor jelentősen megnőnek a veszteségek. Elsősorban télen maga a kollektor szenved el hatásfokcsökkenést. Ideális esetben a tárolt víz hőfoka 45-55 °C. Lefordítva, a fenti család 12 °C-os hálózati víz esetén:
(85-12)*80=(50-12)*X, X=153 liter 50 °C meleg vizet használ el naponta. Az alkalmazandó tároló méretére álljon itt egy tapasztalati szám: napi vízfelhasználás* 1,2-1,5. Tehát jelen esetben egy 200 literes tároló alkalmazása javasolt.
Mekkora legyen a napkollektor?
Ahelyett, hogy hosszas fejtegetésekbe kezdenék a különböző évszakokban várható napi összes, és hasznosítható sugárzásról, szintén egy jól bevált mankót ajánlok: 1 m² szelektív bevonatú kollektor 50 l melegvíz tárolókapacitást kíván.
Tehát a fenti négy tagú család számára 4 m² kollektor beépítése javasolt. Ilyen arányokkal felépített rendszer a szerző tapasztalata szerint a következő eredményeket hozza:
Alkalmazott anyagok, termékek
A beépítendő napkollektorok kiválasztásával kapcsolatban részletesen írtam az előző cikkben.
A tárolóval kapcsolatban kívánalom az erősített hőszigetelés (minimum 50 mm). A függőleges elrendezés, a beépített vagy beépíthető solar hőcserélő, az utánfűtés lehetősége, a hőérzékelő kiépített helye, illetve a cirkulációs csonk. Hőérzékelő elhelyezésével kapcsolatban kívánalom, hogy a hőcserélő közelében, illetve közvetlenül fölötte helyezkedjen el, de semmiképpen nem lehet a hőcserélő alatt. Jó működést biztosít a solar hőcserélő kilépő-pontján elhelyezett hőérzékelő is
Egy vízszerelőt leginkább a csövezetési technológia, ill. anyagok érdeklik. Solar berendezéseknél solar vezeték számára kizárólag a rézcső jöhet szóba.
Rendkívül szélsőséges követelményekkel szemben kell helytállni: Fagyállós közeg, szélsőséges működési hőmérsékletek:
–15...+125 °C, de üzemszünet esetén a kollektorok környezetében előfordulhat 160-180 °C-os hőmérséklet is. Mindazonáltal ilyen kis berendezéseknél, melyek felülete nem haladja meg a 30 m²-t, megengedhető a lágyforrasztás is. Az alkalmazandó csőátmérő min 18*1 mm, amely kb. 12 m² kollektor felületig elegendő, de ha valaha is bővítés jöhet szóba, érdemes 22*1 mm-es átmérővel menni, hiszen egy fűtésrásegítő berendezés kollektorigénye 16-24 m². A solar csőhőszigetelésére leginkább a kasírozott szálasanyagok alkalmasak. Hajlékony rézcső esetén olyan műkaucsuk hőszigetelés jöhet szóba mely tartósan elviseli a 150 °C-os hőmérsékletet (Polifoam csőhéjak egyszerűen lecsöpögnek a vezetékről.) A hőszigetelés vastagsága minimum az alkalmazott csőátmérővel egyezzen meg. A csővezetékkel párhuzamosan ki kell építeni a gépészettől a kollektorig egy kisfeszültségű elektromos vezetéket a hőérzékelő számára.
A gépészeti megoldásokról, velük szemben támasztott követelményekről a következő cikkben fogok írni.
