Kazán a háztetőn, avagy a napkollektor, mint hőtermelő berendezés I.
2000/9. lapszám | Hangay Gábor | 10 523 |
Figylem! Ez a cikk 24 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Cikksorozatomnak – amelyben részletesen kívánok foglalkozni a napkollektoros berendezések méretezésével, telepítésével, gyakorlati tapasztalataival – az ad különös hangsúlyt, hogy a mai napig is rendelkezésére áll minden magyar családnak max. 200 000 Ft állami támogatás az ilyen beruházások megvalósításához.
A napkollektorról
A kollektor olyan kazán (hőtermelő eszköz), mely - zömmel a látható, kisebb részt az infravörös, illetve az ibolyántúli - fény energiáját felhasználva, egyéb külső energia-bevitel nélkül hőenergiát állít elő. A kollektor lelkét alkotó abszorber (elnyelőlemez) szelektív tulajdonsága révén, a napkollektorban keringő közeg 60-80 °C fokkal melegebb környezeténél, mely alkalmassá teszi a berendezést vízmelegítésre, fűtésrásegítésre, uszodavíz fűtésére.
A szelektív tulajdonság azt jelenti, hogy a látható fény tartományában rendkívül nagy az abszorber energiaelnyelő képessége (96-98%), ugyanakkor a felhevült lemez a környezetébe sugárzással csak rendkívül kis részt tud leadni (5-8%). Az előbbit abszorpciós, az utóbbit emissziós képességnek nevezzük.
A napcsapda
A mai korszerű kollektor egy hosszú fejlődési folyamat végeredménye:
A napenergia-hasznosítás őse az állványra helyezett, feketére szurkozott hordó, mely nyári körülmények között betöltötte a feladatát, azonban éjszaka az el nem használt hőenergiát elveszítette.
Később szintén fekete színű, többnyire alakosra hajlított lemezt helyeztek műanyag vagy többrétegű üvegezés mögé, hogy a hőveszteséget csökkentsék. Azonban ezen fedések a rossz fényátbocsátás következtében összességében rontották a teljesítményt.
A korszerű síkkollektorok egyrétegű, de különleges üvegezéssel épülnek (edzett, prizmatikus, tükröződésmentes, ún. solarüveg), a napcsapda pedig az abszorber filmszerű bevonatában valósul meg.
Nagyítsuk föl képzeletben ezt a réteget:
Egy olyan fésűt látunk, melynek fogai a fény felé néznek, a fogak köze pedig összemérhető a látható fény hullámhosszával. A fény ezen réseken be tud hatolni, majd elnyelődik:,hőenergiává alakul. A felmelegedett abszorber lemez hosszúhullámú sugárzás formájában szeretné leadni hőjét a környezetének, azonban ez a "fésű résein már nem fér át". Csapdába ejtettük a fényt.
Korszerű abszorber bevonatok
A fent említett "fésű" igen kis méretű megvalósítását legjobban két csúcstechnológiát felvonultató bevonat adja:
- Feketekróm (SwcChrom)
- Titán-nikkeloxid (Tinox)
Mindkét rendszer tiszta vörösréz hordozón nyugszik. Mivel az elvezető csövezést is kizárólag vörösrézből készítik, nem lép föl kontakt korróziós veszély, hosszú - 25-30 év! - élettartamot garantálva. Ugyanez nem mondható el a réztől eltérő alapanyagú elnyelő felületekről.
Mindkét bevonat galvanikus úton jut a felületre, rendkívül szilárd, tartós, fémes kapcsolatba kerülve a hordozóval. A fémes kapcsolat egyben rendkívül jó hővezető képességet garantál.
Teljesítményben a két technológia fej-fej mellett halad, a gyakorlati mérések sem tudnak 1-3%-nál nagyobb különbséget kimutatni. Egy árnyalatnyival kedvezőbb a TINOX bevonat emissziós képessége, a fényelnyelésben a SwcChrom vezet.
Meg kell említeni, hogy léteznek azonos tulajdonságú, szelektív bevonatú abszorberek, amelyeknél a bevonat hordozója vékony alumínium, amely a benne futó rézcsővel fémes kötésben van. Továbbá a bevonatképzés galvanikus eljárása mellett a porszórásos technológia is teret hódít.
Kollektortípusok
Megjelenésében három fajta kollektorral találkozhatunk:
- a fény egy pontba gyűjtését, és ezzel magas hőfok elérését célzó, ún. koncentrátorok,
- a hőveszteséget szinte a nullára csökkentő vákuumkollektorok,
- a fent leírt egyszeres üvegezésű síkkollektorok.
A koncentrátortípusú kollektorok a direkt, irányított napsugárzásból táplálkoznak, hazánk éghajlati viszonyai között, ahol a szórt sugárzás aránya meghaladja az 50-70%-ot, nem célszerű az alkalmazásuk.
A vákuumkollektorok elterjedésének elsősorban magas bekerülési költségük szab határt. Ezek a berendezések tényszerűen magasabb hőmérsékleten és több energiát tudnak összegyűjteni alacsonyabb hőveszteségüknek köszönhetően, azonban ez a többlet a síkkollektorokhoz képest nem haladja meg a 15-20%-ot. Ugyanakkor áruk háromszor-tízszer haladja meg amazokét. Ezen okok miatt a síkkollektorok tömeges elterjedése várható, ezzel fogunk részletesebben foglalkozni.
Telepítés
A kollektorok telepítésének ideális helyszíne - családi- vagy társasházaknál - a tető-, ill. magas tető. Itt biztosított a megfelelő tájolás és dőlésszög, valamint a tökéletes árnyékmentesség.
Szinte minden házon találhatunk olyan tetőfelületet, mely DK-DNY közötti tájolású és meredeksége is megfelelő. Pl.: idényjellegű uszodafűtéshez a 30°-hoz közeli dőlésszög, egész éves működésű kollektorokhoz a 40-45° közötti dőlésszög, a csak fűtésre szánt kollektorok ideális tetőhajlása 45-55°.
Magas tetős épületeknél célszerű tetőbe integrált kollektortípust választani, hiszen:
- külön tartószerkezetre nincs szükségük, megtámasztásukra a tetőlécezés szolgál,
- a cserép síkjába süllyesztve nem rontja az épület összképét,
- hőtechnikailag kedvezőbb, mint a kiemelt típus, hiszen egyetlen oldala érintkezik a külvilággal. Ennek kisebb hőveszteség, 3-10%-kal nagyobb teljesítmény a következménye. Hátoldaluk jól hőszigetelt, így ezek hővesztesége nem jelentős,
- költségtakarékos, hiszen új épületeknél megtakarítható a tetőfedés költsége.
Lapos tetős épületeknél, vagy ha a hajlásszög 20°alatti, az alumíniumházas, gyártóüzemben készre szerelt kollektorok alkalmazása célszerű, így azonban elvesztjük a fent említett előnyöket. Végeredményben így 30-50%-kal nagyobb költségű lesz a kollektor. Egy napkollektoros hőtermelő berendezésnek mindig csak egyik eleme maga a hőgyűjtő, ezen kívül mindig szükségünk van egy vagy több tárolóra, és egy vezérlő, energiaelosztó elemre. A tároló lehet maga a felhasználó is, például uszodafűtés esetén az uszoda vize a hőtároló, padlófűtés esetén pedig a fűtőbeton nagyságrenddel nagyobb hőkapacitású, mint egy fűtési puffertartály.
Berendezéstípusok
A napkollektoros berendezéseket a felhasználás célja szerint osztályozhatjuk:
- használati melegvíz-készítő rendszer (HMW)
- fűtésrásegítő rendszer
- medencefűtő rendszer
- önellátó ház
Fenti berendezések telepítésével - melybe beletartozik a vásárlói érdeklődés felkeltése, méretezés, üzletkötés és gyakorlati kivitelezés - külön-külön cikkekben foglalkozom majd.
