Gyakorlati tanácsok és esetek
Napkollektor >
Napkollektor működési elve
A nyugati országokban a napkollektorok már 1970 óta elérhetőek a kereskedelmi forgalomban és hazánkban is az 1990-es évek óta kaphatóak. Tapasztalatunk szerint azonban sok ember számára keveredik a napelem és a napkollektor közötti különbség, így először ezt tisztázzuk:
- Napelem: A napsugárzás fényenergiáját elektrokémiai úton villamos energiává alakítja át.
- Napkollektor: A napsugárzás hőenergiájának felhasználásával melegvizet állít elő.
Napkollektor működési elve
A Nap energiájának gyakorlati felhasználása több lépésben történik:
Napkollektor rendszer elvi működése
- A hőenergia felfogása: a Napból érkező sugárzást hatékony felfogása a napkollektorban lévő fémlemezekkel és a hozzájuk kapcsolódó csővezetékkel történik – ezt együtt abszorbernek nevezik.
- A hőenergia szállítása: a zárt rendszerű csővezetékben lévő speciális anyag – szolár-folyadék – feladata, hogy a napkollektorban felfogott hőenergiát a tárolás vagy felhasználás helyére szállítsa.
- A hőenergia átadása: a szolár-folyadék zárt csővezetékben található, így a szállított hőenergiát – hőcserélő segítségével - át kell adnia az épület melegvíz ellátását vagy fűtését végző rendszereknek.
- A hőenergia tárolása: a hőenergiát nem biztos, hogy azonnal fel tudjuk, vagy akarjuk használni, így szükség van annak tárolására is.
- A hőenergia felhasználása: a tárolóból az épület melegvíz ellátását lehet biztosítani vagy a fűtési rendszerére lehet rásegíteni a benne lévő hőenergiával.
A folyamat összefoglaltan a következő:
Az abszorber-lemez a rajta lévő szelektív bevonat segítéségével elnyeli a napsugárzást, ettől az abszorber-lemez felmelegszik – emiatt felmelegszik az abszorber-lemezhez hozzáérintkező csővezeték is – így felmelegszik a csővezetékben lévő szolár-folyadék is.
Ha a napkollektorban lévő hőmérsékletérzékelő azt érzi, hogy a napkollektorban lévő szolár-folyadék már magasabb hőmérsékletre melegedett, mint az a tároló, amit éppen fűteni akarunk, akkor a szolár-szabályozó elindítja a szolár-szivattyút és kikeringtetjük a melegebb szolár-folyadékot a napkollektorból és belevezetjük a tárolóhoz tartozó hőcserélőbe.
-
Abszorber és szelektív bevonat:
Abszorbernek nevezzük a napkollektorban lévő fémlemezt a hozzá érintkező fémcsövekkel együtt.
A fémlemez napsugárzás felőli oldalán van az abszorber-bevonat (vagy a lemezen, vagy a lemez előtt), ami egy olyan szelektív bevonat, amely úgy szelektál, hogy kiválóan engedi át a NAP-tól 6000°C-kal induló rövidhullámokat a lemez felé, de a 30 - 330°C-ra felmelegedő lemeztől az ég felé visszamenő hosszúhullámokat már nem igazán engedi át. Szóval a szelektív bevonat szelektál. Rövidhullám átmehet, hosszúhullám nem.
A fémlemez mögött, de még a napkollektoron belül, fémcsövek (vagy fém-járatok) vannak, úgy, hogy a lemez és a csövek között minél jobb legyen az érintkezés és így a hőátadás. Így amikor felforrósodik a fémlemez, akkor attól átforrósodnak a mögötte lévő csövek is, így átmelegszik a csövekben lévő szolár-folyadék is.
Ha a napkollektorban lévő szolár-folyadék melegebb, mint pl. a tárolóban lévő víz, ezt érzékelők érzékelik, akkor a szolár-szabályozó elindítja a szolár-szivattyút, így a napkollektoron belüli csövekben lévő felmelegedett szolár-folyadékkal fűteni tudjuk a tárolóhoz tartozó hőcserélőt. -
Szolár-folyadék: A szolár-folyadék a napkollektoron belüli fémcsövekben (fémjáratokban) átáramló folyadék. Ha a fémcsövek felmelegedtek, és a folyadékot áramoltatjuk, akkor ezzel hőt tudunk kihozni a napkollektorból.
A szolár-folyadék általában víz + fagyálló + korróziógátló anyagok + inhibitorok + savasság elleni vegyileg-pufferelő anyagok keveréke. De azért megemlítjük, hogy a szolár-folyadék néha csak víz, nincs benne sem fagyálló, sem korróziógátló anyag, sem inhibitor, sem savasság elleni vegyileg-pufferelő anyag, és ilyenkor még a téli elfagyás ellen is külön védekezni kell. -
Hőcserélő: Ha a napkollektorok csövein át fagyállós szolár-folyadékot keringtetünk, a tárolóban, pedig víz van, akkor hőcserélőt kell alkalmaznunk azért, hogy a fagyállós-közeg át tudja adni a hőjét a tárolóban lévő víznek.
Egy igazi és kiváló hőcserélő úgy néz ki, hogy egymás mellett van sok fémlemez, és pl. minden első, harmadik, ötödik, stb. lemez-közben a szolár-folyadékot áramoltatjuk át, és minden második, negyedik, hatodik, stb. lemez-közben pedig a tároló vizét áramoltatjuk át a hőcserélőn.
Így a szolár-folyadék közvetett módon, a fémfelületeken keresztül át tudja adni a hőjét a tároló vizének. A vásárlás pillanatában legolcsóbb és leggyengébb hatásfokú hőcserélő a tárolón belüli csőkígyó, a hosszú távon legolcsóbb és legjobb módszer, pedig egy igazi hőcserélő alkalmazása a tárolón kívül (mint külső hőcserélő). -
Puffertároló, azaz szolárhő-tároló: Mivel a Nap nem süt éjszaka, vagy borult időben sem, de nekünk éjszaka is kell a hő és borult időben is, emiatt a napkollektorokból kiáramoltatott hőt, amit ugye a szolár-folyadék hoz ki a napkollektorokból, el kell tárolnunk, azaz pufferelnünk kell.
Ezért a szolárhő-tárolót, amiben tároljuk a napkollektorokból kiáramoltatott hőt, nagyon sokszor puffertárolónak hívják. Ezek a puffertárolók a legtöbb esetben egyszerű tartályok vízzel tele, persze hőszigetelt tárolók, és ha a tároló vizét felmelegítettük, akkor puffereltük a hőt a tárolókon belül. Így a puffertárolókból fűteni lehet.
Sajnos nem szokásos, de akkor is érdemes pufferelni a szolár-hőt, ha nyáron medencét fűtünk a napkollektorokkal, mert különben napközben túlmelegítjük a medencéket, éjszaka meg nincs tárolt hő, amiből meg reggelig hőn tarthatnánk a medencéket. Ha a szolárhő-tárolóban használati melegvíz van, amit zuhanyozásra, mosogatásra, stb. használunk, akkor a szolárhő-tárolót nem puffertárolónak nevezzük, hanem szolár-bojlernek.
7. Kérdés: Kérem tanácsát az alábbi problémára: Lakóépület fekvése É-i tájolású, hegy...
Válasz:
Kedves Dns!
Ha a helyszinen a napkollektorokat csak É-i irányba lehetne...