Napkollektorok és megtérülés
2008/1-2. lapszám | Beleznay Nándor | 3906 |
Figylem! Ez a cikk 18 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Kivétel nélkül mindenki érzékelheti, milyen ütemben emelkedtek az ingatlanok üzemben tartási költségei. Az újonnan épülő lakóházak esetében számos alkalommal kihívást jelent a tervezőnek, hogy milyen módon sikerül az épületek energiafogyasztását minimálisra csökkenteni. Az egyik lehetséges irányvonal a hőveszteség csökkentésére vonatkozik, míg egy másik az alkalmazott energia optimális felhasználására összpontosít. Egyre többen felismerik, hogy a legolcsóbb energia a napsugárzásból nyerhető, viszont azzal is szembesülni kell, hogy ennek viszonylag magas egyszeri bekerülési költsége van.
Az emelkedő energiaárak egyre gazdaságosabbá teszik a szolár technika alkalmazását a használati melegvíz-előállításban, az ingatlanok fűtésében, hiszen egyre jobban csökken a beruházás megtérülési ideje.
Irányvonalak
Kivétel nélkül mindenki érzékelheti, milyen ütemben emelkedtek az ingatlanok üzemben tartási költségei. Az újonnan épülő lakóházak esetében számos alkalommal kihívást jelent a tervezőnek, hogy milyen módon sikerül az épületek energiafogyasztását minimálisra csökkenteni. Az egyik lehetséges irányvonal a hőveszteség csökkentésére vonatkozik, míg egy másik az alkalmazott energia optimális felhasználására összpontosít. Egyre többen felismerik, hogy a legolcsóbb energia a napsugárzásból nyerhető, viszont azzal is szembesülni kell, hogy ennek viszonylag magas egyszeri bekerülési költsége van. A bekerülési költséget jelentős mértékben befolyásolja az alkalmazott eszközök minősége, teljesítménye.
A napenergia-hasznosítás lelke a napkollektor, melynek két típusa terjedt el, a sík-, illetve a vákuumcsöves kollektor. A technológia a síkkollektorok fejlesztésével vált ismerté, majd a fejlődés új szakaszában a vákuumcsöves kollektorok is megjelentek. Ez viszont nem jelenti azt, hogy a síkkollektorok feledésbe merültek, ezek változatlanul versenyképes teljesítményt biztosítanak, biztonság szempontjából pedig felülmúlják vákuumcsöves társaikat. Ez utóbbi típus alkalmazhatósága nagymértékben függ attól, mikor mire kívánják használni az adott napkollektoros rendszert.
Kizárólag meleg víz előállítására célszerű a síkkollektorokat használni, mert ezek hőterhelés tekintetében meg- bízhatóbbak, kevésbé sérülékenyek. A nyári időszakban a vákuumcsöves napkollektorokban, ha nincsenek kellőképpen leterhelve, közel 300 °C hőmérséklet is előállhat, ez akár a csövek sérülését vagy a bennük keringő hőátadó- fagyálló folyadék savasodását idézheti elő. Ennek elkerülése végett újabb technológiát fejlesztettek ki, mely szerint üzemen kívüli időszakban a kollektorokból kiürül a folyadék, így ennek savasodása elkerülhető, de a hőterhelés veszélye továbbra is fennáll.
Szimulációs számítások
Nagyobb rendszerek esetében, ahol a melegvíz-készítés mellett fűtésrásegítés, esetleg medencefűtés is lehetséges, érdemes megvizsgálni, melyik kollektor alkalmazása vezet jobb eredményhez. Ezt legegyszerűbb már a tervezés fázisában szimulációs számításokkal ellenőrizni, így a beruházó is biztos lehet abban, hogy a legjobb megoldást választja, és a rendszergazda is korrekt módon a legjobbat tudja kínálni. A szimulációs számítások az adott régió időjárási viszonyaira és az igényekhez méretezett rendszerre készülnek, így nagy pontossággal meghatározható a tervezett rendszer éves rendelkezésre állása, a termelhető hőenergia, illetve a megtakarítható hagyományos energia mennyisége.
A számítások során kiértékelhető a kollektorok hőterhelése és ezek teljesítménye. Sokak számára hihetetlen, hogy egy jó minőségű síkkollektoros rendszer annyi vagy több energia leadására képes, mint egy hasonló minőségű vákuumcsöves társa. Ennek magyarázata viszonylag egyszerű.
A síkkollektorok hővesztesége vitathatatlanul magasabb, mint a vákuumcsöves kollektorok esetében, de téli napokon ez a hátrány sokszor előnyt jelent. A sík kollektorok abszorberfelülete kis sugárzás esetében is viszonylag hamar átveszi a hőt, melynek hatására az üvegborításon a hóréteg megolvad, és lecsúszik, ezt követően nincs akadálya a megfelelő működésnek. A vákuumcsöves kollektorok többségénél a csöveket fényvisszaverő parabolatükör fókuszpontjába helyezik el. Amennyiben a kollektort hó borítja, a hóréteg nehézkesebben csúszik le erről a felületről. A vákuumcsövek hőszigetelése jobb, így a kollektoron található hóréteg, dér is nehezebben olvad meg, azaz a kollektor lényegesen később kezd el hőt termelni. A leírtak gyakorlati tapasztalatokra épülnek.
Szabályozás
A kollektorok mellett a rendszer szabályzása is kihívást jelent. Nagyobb rendszerek esetében több tárolót kell alkalmazni, ezek fűtési sorrendjét az alkalmazott szabályzó hivatott meghatározni. Egy modern szolárautomatika a szolárfolyadékot keringető szivattyút fokozatmentesen vezérli, azaz amenynyiben a napkollektor és a tároló között mért hőmérsékletkülönbség alacsony, a szivattyú kis teljesítménnyel üzemel, amint a különbség nő, a teljesítmény is ennek megfelelően növekszik. Az automatika igény szerint a melegvíz-körbe szerelt cirkulációs szivattyút is tudja vezérelni, sőt ezt nem csak beállított időszakok szerint teszi, hanem hőmérsékletalapú szabályzásra is képes, azaz a cirkulációs szivattyú a beállított időszakban csak akkor üzemel, ha a cirkuláltatott meleg víz hőmérséklete alulmúl egy beállított értéket. Ez a szivatytyú élettartamát növeli, és jelentősen csökkenti a cirkulációs hőveszteséget.
Másik feladata az automatikának a fűtésrásegítés kezelése. Ez általában a fűtés visszatérő ágába épített háromjáratú szelepen keresztül történik. Az automatika méri a fűtés visszatérő ágában és a fűtési pufferben a hőmérsékletet, és amennyiben a puffer hőmér- séklete magasabb, a szelepet átváltva a fűtővíz a puffertárolón keresztül jut viszsza a kazánba, így a kazán kevesebb energiát kell, hogy biztosítson.
Az automatikák egy része szabadon programozható kimenettel is rendelkezik, ezek külső hőmérséklet figyelésével akár az épület fűtésének a szabályzására is felhasználhatók. Egyre nagyobb igény mutatkozik a fatüzeléses kandallók és a régi szilárdtüzelésű kazánok iránt. Ezek kiválóak arra, hogy a napkollektoros rendszer fűtési puffertárolóját fűtsék, így megfelelően méretezett puffertárolóval elkerülhető a nemkívánatos túlfűtés, illetve az éjszakai lehűlés. A napkollektoros rendszer szabályzója a kandallók, kazánok keringető szivattyújának vezérlésére is alkalmas, így ezzel a beruházás kisebb, viszont a rendszer biztonsága és komfortja magasabb.
Számos esetben a napkollektoros rendszer kombi tárolóval készül. A kombi tároló ún. tartály a tartályban típus, nagy előnye a kis helyigényében és az egyszerű rendszerbe kötésben rejlik. A tárolóba egy egyedi formájú használati melegvíztároló van elhelyezve. Az alsó szinten található hőcserélőt egy speciális, ún. áramlási kémény veszi körül, így biztosított a különlegesen jó áramlás és stabil hőrétegződés a tároló belsejében.
Amennyiben ezt a tárolót fűti az említett kandalló vagy vegyestüzelésű kazán, abban az esetben a fűtés mellett a kazán a melegvíz-ellátást is biztosítja, azaz a megtakarításon túl egy bizonyos függetlenséget is jelent. A korszerű szabályzó automatika a hőmennyiséget is mérheti. A szolár körbe egy térfogatárammérőt kell beépíteni, és az automatika méri a tárolóba bemenő és az ebből visszatérő szolár folyadék hőmérsékletét, majd a három adatból kiszámítja a leadott hő mennyiségét. Így a szimulációs számítások eredményét egyeztetni lehet a mért értékkel, és ellenőrizhető a rendszer valós megtakarítása. A napkollektoros rendszer az épület fűtése és a használati melegvíz-előállítás mellett beltéri vagy kültéri medencefűtésére is alkalmas, így érhető el a rendszer maximális hatásfoka. Ebben az esetben a napkollektoros rendszer egy vagy több tárolót fűt, és egy medence-hőcserélőt. A fűtési sorrendet tetszőlegesen lehet kiválasztani.
Probléma: medence fűtése
A medencés cégek indokoltan nagy félelme a napkollektoros fűtéssel az, hogy amikor a tárolót követően a napkollektorok elkezdik a medence hőcserélőjét fűteni, viszonylag magas hőmérséklettel kezdődik a folyamat, és fennáll a veszélye annak, hogy a nagy hő hatására elolvadnak a medence körébe szerelt műanyagcsövek, és a medence gépészeti aknáját elönti a víz. Ez valóban nagy kárt jelent, de korszerű szabályzással ez is kivédhető. Az automatikában van egy kiválasztható ún. medencevédelem, mely a medence hőcserélőjének szekunder ágában méri a hőmérsékletet, és egy adott érték felülmúlása esetén letiltja a hőcserélő fűtését. Az érték tetszőlegesen kiválasztható.
Tanulság
A fenti felsorolások alapján bátran kijelenthető, hogy egy korszerű rendszer rendelkezik olyan szabályzással, ami a maximális teljesítmény-leadás mellett a magas fokú biztonságot is biztosítja.
A napkollektorgyártók meghatározzák a kollektorokban keringő folyadék tömegáramát. Megfelelően működő rendszer esetében a kollektor és a fűtött közeg közötti hőmérsékletkülönbség 16-20 °C. Ez az érték csak megfelelően kiválasztott hőcserélő és keringető szivatytyú alkalmazásával tartható. Számos napkollektorgyártó egységcsomag formájában kínálja termékeit. Ez egy igen biztonságos választás, hisz az egységcsomagban minden termék a gyártó által van megfelelően méretezve, ami a biztonságos üzemeltetés mellett a jó teljesítményt is szavatolja. Az egységcsomagokhoz akár gázkazánt is lehet választani, ez esetben a gázkészülék szabályzója látja el a szolár-szabályzást is.
Egy napkollektoros beruházás eldöntésekor általában kardinális kérdés a beruházás megtérülése. Érdekes álláspont, hisz általában aki ilyen beruházásban gondolkodik, az ezt megelőzően olyan beruházások költségeit vállalta vagy vállalja be, amelyekre bizonyosan elmondható, hogy a megtérülési idő igen rossz, ha egyáltalán veszi az ember a fáradságot és bátorságot, hogy kiszámítsa. Ezekre számos példa található, melyeket a napkollektoros rendszerek forgalmazói csakúgy, mint az ügyfelei, ismernek, csak nem kívánnak szembesülni a tényekkel. Valóban, a megtérülési idő hosszú években mérhető, de hozzá kell tenni, hogy más eszközökhöz képest egy napkollektoros rendszer karbantartási, javítási, fenntartási költsége elenyésző, nem kell adót, biztosítást és számos egyéb költséget felvállalni, és egyre nagyobb összeg megtakarí- tására számíthat a beruházó.
A megtérülést jelentős mértékben befolyásolja a kiváltott energia fajtája, az épület elhelyezkedése, fajtája, szerkezete, a termelt energia felhasználása stb. Az általánosan elfogadott és bizonyítható megtérülési idő általában 10 év fölött van, de figyelembe véve az energiahordozók árainak változását, ez a szám minden bizonnyal folyamatosan csökkeni fog. A rendszerek és ezeken belül a napkollektorok garanciaideje általában 10 év, az élettartamuk 20-30 évre becsült, így minden esély megvan arra, hogy a beruházás a több évtizedes működés alatt többszörösen megtérül. Egyre nagyobb figyelmet fordítanak a környezet védelmére is, ebben pedig nagy szerep hárul a hagyományos energiahordozók használatának csökkentésére, hisz a kitermelés, szállítás és felhasználás egyaránt környezetszennyezéssel társul.
