VGF szaklap

Külső hőcserélők napkollektoros rendszerekhez

2010. augusztus 2. | VGF online | szóljon hozzá!

Az alábbi tartalom archív, 7 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Külső hőcserélők napkollektoros rendszerekhez

A napkollektoros rendszerekben a hasznosítható napenergia mennyisége korántsem csak az alkalmazott kollektorok minőségétől függ. Legalább ilyen fontos a rendszer többi elemének - például a hőcserélőnek – a helyes kiválasztása is. Egy rosszul megválasztott hőcserélő akár 30-40%-ban is csökkentheti a kollektoros rendszer teljesítményét.

A Magyarországon alkalmazott napkollektoros rendszerek

az egyszerű, nyári medencefűtő rendszerek kivételével kétkörösek, vagyis a napkollektor kör külön zárt kör, amit fagyálló folyadékkal töltenek fel. A kollektorban tehát nem közvetlenül a felmelegíteni kívánt víz kering, ezért valamilyen hőcserélőt kell alkalmazni a fagyálló-víz hőcsere lebonyolítására. A hőcserélők hőenergiát adnak át keveredés nélkül az egyik közegből a másiknak. 

Korszerű perem nélküli és hagyományos peremezett lemezkialakítás

A belső hőcserélős megoldásoknál

a tárolóban egy beépített csőkígyó található. A sima vagy bordáscsöves hőcserélők alkalmazhatósága behatárolt, kisebb, főleg használati melegvíz-készítő rendszerekben alkalmazhatók. Nagyobb napkollektoros rendszerekben szinte minden esetben külső, ellenáramú hőcserélőt célszerű alkalmazni. A külső hőcserélőt a tárolótartályon kívül helyezik el, és mindkét közeget – a fagyállót és a fűtendő vizet is – szivattyú keringteti. Erre a célra a legalkalmasabb a rozsdamentes acélból készült kompakt lemezes hőcserélő. Az ilyen hőcserélőknél nincs hőátadó felülethatár, bármekkora méretben beszerezhetők, és a napkollektoros rendszerhez viszonyított áruk sem túl magas.

A külső hőcserélők üzemviszonyait

legjobban a fűtő és a fűtött közeg közötti logaritmikus hőmérsékletkülönbség (LogDt) jellemzi. Minél kisebb ennek értéke, annál alacsonyabb kollektorhőmérséklet érhető el, tehát annál magasabb lehet a kollektorok hatásfoka. Mivel a hőcserélő ára a rendszerhez képest csak pár százalék, ezért célszerű nagyobb hőcserélőt választani 5-7 ºC körüli logDt értékkel.
A mai korszerű napkollektorok maximális belső, üresjárati hőmérséklete elérheti a 180-200 ºC-ot is. Ha ilyen üresjárat után elindul a kollektor köri keringtetés, akkor rövid ideig magas, 100 ºC feletti hőmérséklet jelenik meg a teljes rendszerben. A kompakt forrasztott lemezes hőcserélők az ilyen körülményeket károsodás nélkül képesek elviselni, magas, akár 16 bar üzemi nyomásig is alkalmazhatók.

 

4., 5. ábra szimmetrikus, asszimmetrikus csatornakialakítás
6. ábra: Korszerű külső hőcserélős tároló

A korszerű forrasztott lemezes hőcserélők igen vékony, 0,3 mm-es hullámosított rozsdamentes acéllemezekből állnak. Hőátadó felületük és csatlakozásaik Alloy316-os vagy Alloy304-es anyagminőséggel készülnek. A korábbi peremezett lemezkialakítást mára felváltotta a perem nélküli, nagyobb felületet biztosító és szállításkor kevésbé sérülékenyebb lemezkialakítás.
A kompakt lemezes hőcserélők szimmetrikus vagy aszimmetrikus belső folyadékcsatorna-kialakításúak lehetnek. Aszimmetrikus belső kialakítású hőcserélő esetén a nagyobb térfogatáramú vagy nagyobb viszkozitású közegnél is alacsonyabb nyomásveszteséggel oldható meg a hőátadás, ugyanolyan befoglaló méret vagy azonos dP-korlát mellett.
Medencék fűtésére alkalmazott hőcserélőknél a magas klórtartalom a rézzel forrasztott hőcserélő lyukadásához vezethet. Ennek legtöbb esetben két oka van: a folyamatos klórozás miatt a szabad klór-koncentráció lassan meghaladja az 50 mg/l-es, károsodást okozó szintet, illetve a PH-t módosító adagolás a hőcserélő előtt történik. Ilyen alkalmazásoknál használjunk gumitömítéses, szétszedhető kivitelű hőcserélőt vagy fúziós hegesztett kompakt lemezes hőcserélőt, esetleg csőköteges hőcserélőket. A csőköteges hőcserélők hőtechnikai tulajdonságai katasztrofálisan rosszak, ne hagyatkozzunk a névleges hőteljesítmény-értékekre, mert a 80-90 ºC-os előremenő hőmérséklet helyett 40-50 ºC-os előremenőnél a 40 kW-os csőköteges hőcserélő még 5 kW-ot sem képes átadni.
Megfelelő felületű kompakt lemezes hőcserélőkkel a kollektorok hőteljesítményüket alacsony hőmérsékletkülönbséggel tudják leadni. A jól megvalósított rendszernél a kollektorok hőmérséklete csak 10-20 ºC-kal lehet magasabb annak a közegnek a hőmérsékleténél, amit fűtenek, és megfelelő napsütés esetén a kollektorhőmérséklet együtt emelekedik a felfűtött közeg hőmérsékletével, így magasabb kollektorhatásfok érhető el.

 

 

Lendvay Szabolcs
okl. épületgépész-mérnök



A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.