Kazán a háztetőn, avagy a napkollektor mint hőtermelő berendezés VI.
2001/3. lapszám | VGF&HKL online | 3578 |
Figylem! Ez a cikk 24 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A medve ugyan visszabújt a barlangjába, a reménykedô napkollektor-szerelôk azonban már tudják: végérvényesen itt a tavasz, kezdôdik a szezon. Immár a második éves támogatási rendszer is reménykedéssel tölti meg szívünket: az egy lakásra szóló fejkvótát 200 000 Ft-ról 250 000 Ft-ra emelte a Gazdasági Minisztérium a Széchenyi-terv keretében.
A szerelôi tapasztalatokról
A SOLAR rendszerekben uralkodó nyomás- és hômérséklet-viszonyokról
Elôzô cikkeimben arról írtam, hogy a napkollektor tulajdonképpen nem más, mint "kazán a háztetôn", mégis különös figyelmet kell fordítani eme hôtermelô berendezésre. Lássuk, miben tér el ez a szerkezet a hagyományos kazánoktól:
- Ennek a "gáz"-kazánnak a fôégôje a napsütés, ebbôl következik, hogy lehetetlen kikapcsolni.
- A kollektorok nem kazánházban, hanem kültéren, fagyveszélyes környezetben helyezkednek el, így:
- A feltöltést mindenképpen fagyállóval végezzük. A nyári elforrás elkerülésére:
- A kollektorok zárt rendszerűek.
Abban hasonlítanak a kollektorok a szilárdtüzelésű kazánokhoz, hogy nem lehet ôket kikapcsolni, ezzel némileg ellentmond a zárt rendszer. Természetesen itt is kötelezô a biztosítás, de a rettegett kazánrobbanás a kollektorok esetében nem tud bekövetkezni. Miért van ez? (A kazánrobbanás a 700-800 °C-ra felhevült kazán repedésekor várható, hiszen a hirtelen behatoló víz ráspriccelve az izzó szénre, heves robbanó gázelegy képzôdését eredményezi, majd be is következik a detonáció!)
A napkollektorok szívét alkotó abszorber bevonat olyan, hogy 300 °C környékén egyensúlyba kerül a hôelnyelô és visszasugárzó képesség: gyakorlatilag ez az a határhômérséklet, ameddig a kollektor fizikailag felmelegedhet. (A gyakorlat azt mutatja, hogy kis berendezéseknél az üresjárási hômérséklet 160 °C körül áll be, közepes méretű rendszereknél sem igen haladja meg 170-180 °C-ot, és igen nagy rendszereknél - 300-500 m2 - sem regisztráltak 260 °C-os hômérsékletnél többet.) Ezen a hômérsékleten a víz nem bomlik alkotóelemeire, illetve a kollektorokban sincs izzó tüzelô, így a "kazánrobbanás" esetét kizárhatjuk. Nem zárhatjuk ki viszont a forrázás (nagyon is valós) veszélyét, ami bizonyosan meg is történik, ha a tapasztalatlan szerelô déli napsütésben próbál feltölteni egy 10-20 m2-es kollektormezôt! De errôl majd késôbb.
Milyen értékű is legyen a biztosítás?
Az ezen a szakterületen szerzett tapasztalataim a következôk: kis (4-8 m2) és közepes rendszereknél (12-60 m2) a 6 bar értékű lefújószelep még a legnagyobb nyári kánikulában, delelô napnál sem szólal meg, viszont a 2,5-3 bar-os szelep már 20-30 perces áramszünet esetén is működésbe lép, 120 °C-os túlhevített gôzt bocsátva az óvatlan szerelô nyakába! Természetesen önmagában a lefújó szelep még nem elég, biztosítani kell a táguló térfogatot is, bôséggel. A tágulási edényen soha se spóroljunk! Általános esetben minimálisan annyi táguló-térfogatra van szükségünk, hogy a kollektorban lévô folyadék mennyisége teljes egészében beleférjen. Lássuk, mi történik, ha a tárolónk már elérte az elektronikán beállított maximális hômérsékletet, illetve nézzünk meg csak egy átlagos áramszünetet!
A kollektor üresjárásáról
A kollektor keringtetôszivattyúja kikapcsol, illetve megáll. A hômérséklete rohamosan emelkedik a benne lévô folyadékkal együtt. Amennyiben "intelligens“ elektronikánk van, és nem áramszünet miatt állt le a rendszer, az elektronika fordulatszám-szabályozott üzemet diktál a keringtetôszivattyúnak, és a kollektor-hômérsékletet megpróbálja 130 °C alatt stabilizálni. - (Miért pont ezen a hômérsékleten? - A solar-rendszerekben alkalmazott statikus nyomás értéke 2,5-3 bar körül mozog. Ekkora nyomáson ez az a határhômérséklet, amelyen a fagyállós közeg még folyékony halmazállapotú. Gondoljunk a jól ismert kuktára!) - Ezt hívhatjuk elsô biztonsági szintnek.
Egy helyesen méretezett rendszernél itt be is áll az egyensúlyi állapot, hiszen ilyen üzemi körülmények között a rendszerveszteségek erôsen megnônek, elsôsorban a kollektoron magán hűl a berendezés. Nem elhanyagolható a csôvezetékeken, szigeteletlen szerelvényeken és nem utolsósorban a tároló hôszigetelésén távozó hô sem. Végeredményben a tároló néhány fokos túlmelegítésével kordában tartható a rendszer még egy hosszabb nyári távollét esetén is.
Amennyiben méretezési problémák vagy áramszünet miatt áll meg a rendszer, kollektorunk hômérséklete tovább emelkedik, és a kollektorban, illetve a közelében lévô csövekben a fagyálló folyadék felforr, gôz halmazállapotúvá válik. A gôzt a keringtetôszivattyúk hajtani nem képesek, nem is erre tervezték ôket, ilyenkor egy jól tervezett, kipróbált elektronika blokkolja a szivattyúüzemet, egészen addig, míg a berendezés forrpont alá nem hűl. - Ezt az állapotot hívjuk második biztonsági szintnek.
Nézzük meg ezt az állapotot!
A folyadék a hôtermelôben felforrt, a helyesen méretezett tágulási edény a többletmennyiséget felvetette, a kollektor forró, a csôvezetékrendszer forrpont alatt van, itt folyadék halmazállapottal találkozunk. Csend és béke honol! A rendszer újraindítása csak másnap reggel, vagy egy jótékony felhô közeledtével lehetséges. Mi történik, ha helytelen a tágulási edény méretezése, netán tönkrement a membrán? A kollektorból nem tud a növekvô nyomás hatására eltávozni a folyadék, nincs elég táguló-térfogat. A kollektor fizikailag lejjebb levô részén is megpróbál bekövetkezni a forrás, ez azonban csak hirtelen nyomásemelkedéssel lehetséges: lökéshullám alakul ki, ennek következtében a csôvezeték-rendszerben megmozdul a cseppfolyós halmazállapotú fagyálló, ismét bekerülve a túlforrósodott kollektorba. És a folyamat kezdôdik elölrôl.
Gondoljunk csak a gyermekkorunkban készített spirituszkockás, kis lökhajtású csónakra. Az égô spirituszkocka fölé réz fékcsôbôl hajlított hôcserélôspirálra, melynek mindkét vége folyadékba (pl: városligeti csónakázótó) merült. A járgányunk némi várakozás után recsegve ropogva vad száguldásba kezdett: a kialakuló lökéshullámok a csôben lévô gôz-víz elegyet robbanásszerűen lövellték hátra, míg a csô másik végén kialakult depresszió ismét friss forralnivalót juttatott a spirituszkocka fölé.
A kollektorunk is eme játékszerre kezd hasonlítani: recseg-ropog, dübörög, s méreténél fogva ez a recsegés-ropogás olyan hangerejű, hogy összeszaladnak a szomszédok is! Megrendelônk pedig idegesen próbál a technika kínálta összes lehetséges módon kapcsolatba kerülni velünk. Sajnos ugyanez a jelenség játszódik le egy amúgy helyes méretű tágulási edény rosszul sikerült elhelyezésekor is: vigyázzunk, hogy az edény mindenképpen a kollektor alsó kifolyása alá kerüljön.
Nézzük, mi történik, ha a fent leírtak valamely okból nem működnek: pl. kilyukadt a tágulási edény membránja, vagy elszökött belôle a légpárna. - Itt lép működésbe a harmadik biztonsági szint:
A biztonsági szelep működésbe lép, és elereszti a túlnyomást - sajnos vele a fagyálló folyadékot is. A jelenség az ehhez nem szokott fülnek elég félelmetes, és igen hosszú ideig, percekig tart. Végeredményben abból a helyiségbôl, ahol ez bekövetkezik, forró, kénköves, fagyállóval illatosított, nedves szauna lesz! Mitôl lyukadhat ki a membrán, mitôl szökhet el a légpárna? Nos, ez külön megérne egy fejezetet, errôl inkább késôbb. Szerencsére a solar-technikát gyártók, forgalmazók komplett, kipróbált gépészeti egységeket kínálnak speciális hô-, nyomás- és vegyszerállóságú alkatrészekbôl, melynél az efféle balesetek kizártak. Kezdô napenergiásoknak ezek felszerelését ajánlom!
Hangay Gábor
