Hogyan működik a napkollektor?
Vákuumcsöves napkollektor, vagy síkkollektor a jó választás? Megéri, vagy nem éri meg a napkollektor telepítése? Az úszómedence mellé letekert fekete cső, vagy a kiskertekben látható, állványra tett feketére festett fém hordó is napkollektor? Mennyire sérülékeny a napkollektorok üvegfelülete? Ha probléma adódik vele, meg tudom javítani, vagy forduljak szakemberhez? Milyen alkatrészekből áll a napkollektor?
Ilyen, és ehhez hasonló kérdéseket kaptunk az elmúlt hónapokban. Most pedig van egy kis időnk, összegyűjtöttük a válaszokat egy csokorba.
Egy háztartásban a legtöbb melegvizet a tisztálkodáshoz, mosáshoz használjuk. A melegvíz előállítása – legyen az bármilyen energiahordozóval előállítva – drága. Nem nagyon, de úgy arányában 6-10%-ot tesz ki a háztartás teljes energiaszükségletéből. Emiatt a melegvíz előállításának árcsökkentésére több módszert is kidolgoztak az élelmes emberek.
Házilagos megoldások
Retró megoldások:
Az ezredfordulón Görögországba látogató turisták hozták haza az okosságot.
Főleg nyaralókban, hétvégi házakban találkozhattunk az állványra tett 200 literes, feketére festett vashordóval, amelyből napsütéses napokon elégséges melegvizet kaphattunk a tisztálkodáshoz.
Szabályozni nem volt egyszerű. A hőmérsékletét a kerti vízcsapra csatlakoztatott tömlőből a hordóba engedett hideg vízzel lehetett hűteni. Nem a legkorszerűbb megoldás volt, de működött.
Napsütés nélküli napokon nem működött, de legalább olcsó volt.
Ugyan ilyen kezdetleges megoldás a karikába tekert fekete öntöző cső is. Az általa termelt melegvíz inkább csak a kisebb medencéket tudta felmelegíteni, csőhossz függvényében több-kevesebb sikerrel. Itt a gravitációs megoldás már nem segít. Amig a medence első feltöltése volt a feladat, addig a fekete csőkígyót elég volt a csapra kötni. Amikor már a medence vizet kell folyamatosan melegíteni, kell egy kisebb keringető szivattyú a “napkollektoros rendszerbe”.
Sík kollektorok
A napkollektorok első generációja a síkkolektor volt. Készültek belőle egyszerűbb, házilagos megoldások, és természetesen ipari minőségű, kiváló hőnyerő képességgel megáldott naplopó berendezések.
Függőleges “gravitációs” napkollektor:
Találkoztunk a legegyszerűbb megoldással is, amikor egy fém keretre alumínium lapot szegecseltek. Ezt belülről feketére festették, beletekertek fekete műanyag csövet, és egy vastagabb üveglappal lefedték. Ezzel melegítették fel a HMV tartályt. Alkalmanként sikerült is, de igazán csak akkor működött jól, ha kánikulai meleg volt, ragyogó napsütéses időben. Felhősebb napokon ez a megoldás kevésnek bizonyult.
Göteborgban láttunk egy érdekes és nagyon házilagos – megoldást. Garázs fűtésére használták. Egy alul perforált keretű fekete dobozra rásütött a nap, és az így felmelegített levegőt egy kicsi – számító gépből kiszuperált ventillátor – “szívta be” a doboz felső részéből a meleg levegőt a kocsitárolóba. Még azzal tette automatává a rendszert a tulajdonos, hogy napelem adta az áramot a ventillátornak. És egy hőérzékelő figyelte, hogy akkor működjön csak, ha a helyiség hűvösebb volt, mint a napsütötte házi-kollektor. Természetesen senki nem várt komoly fűtőteljesítményt ettől a berendezéstől, de azért a temperálást elvégezte egy napsütötte téli napon, Svédországban.
Sikkollektor
A profin kivitelezett sík üvegfelülettel védett kollektorok azonban már komolyabb teljesítményekre képesek. Igaz, valamennyivel kevesebb hőt termelnek, mint a később bemutatott vákuumcsöves napkollektorok, de azért egy 150 literes melegvíz tárolót 3 négyzetméternyi sík kollektor felület fel tud tölteni 6 óra alatt, felhőtlen, napsütéses időben. Elsősorban mégis olyan helyre ajánljuk szívesen, mint pl. az úszómedence fűtéséhez, mert annak a vizét nem kell 28 – 30 C foknál magasabbra emelni, és azt könnyűszerrel tudja is a sikkollektor.
Felépítése nem túl bonyolult, egy feketére festett, vagy éppen az alumínium csillogó fényvisszaverésével számoló felületre rögzítik a réz csöveket, amelyben fagyálló folyadék (glikol) kering. A sík kollektor rézcsöveiben felmelegített folyadékot keringető szivattyú továbbítja az épületen belül (fagymentes helyen) található puffertartály hőcserélőjébe. Ez a bordás hőcserélő pedig átadja a meleget (olykor forró) a tartály vízének.
A túlforrás ellen véd a túlnyomásszabályzó szelep, illetve a puffertartály mellé szerelt tágulási tartály és az elektronika. Amennyiben a téli fűtésrásegítés is cél lenne, akkor el kell felejteni a sík kollektort, ami szóba jöhet helyette az a vákuumcsöves napkollektor.
Hogyan működik a csöves napkollektor?
Vákuumcsöves napkollektor
Ez a napkollektor fajta már lényegesen nagyobb hőgyűjtő kapacitással rendelkezik, ami köszönhető a műszakilag kiforrott, és iparilag rendkívül precízen kialakított megoldásnak.
Több féle kivitelt készítettek a vákuumcsöves napkollektorból: gravitációs és zárt rendszerű, U csöves és heat-pipe rendszerű és még néhány “alfaj”, amit mind-mind az esetenkénti speciális felhasználásra – pl könnyű téliesítésre – találtak ki.
Tanácsunk szerint a vákuumcsöves napkollektorokat elsődlegesen melegvíz előállításra célszerű használni, de arra az év 80%-ában alkalmas. Általánosan elfogadható ökölszabályként, hogy 1 négyzetméter kollektor felület 70 liter melegvizet képes előállítani egy felhő nélküli napsütéses napon (6-8 óra alatt).
Fűtésrásegítésre csak akkor tudjuk használni a napkollektort – személyes tapasztalat – ha lényegesen túlméretezzük a vákuum csövek darabszámát (felületét) a puffertartályhoz képest. Akkor viszont nyáron hova tegyük a rengeteg melegvizet? Ha van a kertben úszómedence, a dolog meg van oldva, ha nincs, akkor jön a túlfűtés elleni védelem, ami ugyan pénzbe kerül, de tökéletes megoldás lehet.
U csöves rendszer
Kezdetekben volt az U csöves rendszerként megismert napkollektoros vízmelegítő technológia. Ez megkövetelte a fagyálló használatát, hogy télen, napsütés nélküli fagyos időben se menjen tönkre a melegvíz termelő berendezésünk. Sajnos a fagyálló (glikol) elég gonosz folyadék. Még ha a környezetbarát változatát is töltjük a rendszerbe, a tömítéseket, a keringető szivattyút idő előtt tönkreteheti. Ráadásul ha többször túlforr a napkollektorunkban (néha bizony rendkívül forró tud lenni), akkor az utántöltésről, – vagy komplett cseréjéről a folyadéknak – gondoskodni kell. Felépítése egyszerű, és a technológia szerint “gyárilag” zárt. A kollektor csövek felső lezáró dobozában végigfut kettő vastagabb átmérőjű rézcső, ezekbe van beleforrasztva az U alakban meghajtott vékonyabb cső (mint egy osztó-gyűjtő, úgy képzeljük el a felépítését). Az U csövet körbefogja egy alumínium fólia, amelyre rá kell húzni a duplafalu vákuumcsövet.
Ez a – két fala között – légmentes üvegcső biztosítja, hogy a napsütés hatására a rézcsövön keletkezett meleg még téli fagyos napokon se tudjon megszökni. Annak minden kicsi hőnyeresége melegvíz formájában kerüljön bele az épületen belül elhelyezett puffertartályba.
Az U csövek kialakítása miatt az üvegcső sérülékenyebb, nehezebb korrektül “ráhúzni” és a helyére tolni.
Heat pipe rendszer
Egyszerűbb, és talán nagyszerűbb is a heat pipe rendszerű vákuumcsöves rendszer. Ennél egy speciálisan kialakított és speciális folyadékkal töltött rézcső csatlakozik a hőgyűjtő – hőleadó fejbe. A fotón jól látható, hogy a vákuumcsövekben levő fűtő rézcsövek mi módon csatlakoznak a vastagabb hőgyűjtő csőbe. A fûtõcsövek gyűjtik össze a nap melegét, azt átadják a hőgyűjtő idomban áramló fagyálló folyadéknak. Ezt a felmelegített glikolos folyadékot vezetjük a puffertároló hőcserélőjébe. A hőcserélő leadja a hőenergiát a tartály vizének. A napkollektorban mindíg ugyanaz a folyadék kering, ezért nevezzük ezt a rendszert zárt rendszernek.
A hőgyűjtő cső egyszerű, de érdekes tulajdonsággal felruházott szerkezet. Mégpedig a benne levő folyadék miatt. Ebben a zárt csőben levő folyadék forráspontja alacsony. A fűtőcső és a benne levő folyadék felmelegszik, gázneművé alakul és felfelé törekszik a hőgyűjtő fejbe. Itt a keringetőszivattyú által áramoltatott glikolos folyadék lehűti a fejet, a gáznemű anyag cseppfolyóssá válik és visszacsorog a cső aljába. És a folyamat ismétlődik, újra meg újra. Egyszerű és nagyszerű!
A hőgyűjtő csőbe csatlakoznak a fűtõcsövek.
A hőgyűjtő idomban lévõ furat, melybe a fűtőcsövet kell beilleszteni, le van választva a kollektorban keringõ hõszállító folyadéktól. A fűtőcső meghibásodásakor (például az üveg eltörésekor) nem kell leengedni a fagyállós folyadékot, lényegesen egyszerűbb a csőcsere. A vákuumcsõ egyszerû kihúzással illetve betolással cserélhetõ. Bár egyszerű javítani, mégis ajánlott szakembert megbízni a munkával. Olyat, aki tudja hogy hol és hogyan kell megfogni a néha rendkívül felforrósodott vákuumcsövet, illetve a fűtő rézcsövet. Ennél a megoldásnak kifejezeten az előnyére írható, hogy ha eltörik egy vákuumcső, akkor az nem hűti le a többi csövet, mint az U csöves kialakítás.
A korszerű vezérléssel pedig elérhetjük, hogy az elektronika csak akkor indítja a keringetőszivattyút, ha valóban van hőtermelés, így elérhető, hogy napmentes időben ne hűtse le a puffertartályt a kollektorcső felület.
A napkollektorok ki vannak téve az időjárás szeszélyének, így például a jégesőnek. Amennyiben 2 cm-nél nem nagyobbak ezek a jégdarabok, akkor az üvegcsövek valószínűleg kibírják a megpróbáltatást, ha ennél nagyobbak, akkor szükség lehet a biztosító kárszakértő kirendelésére, majd a cső cseréjére. A síkkolektoroknál pedig az egész üvegfelületet cserélni kell ebben az esetben.
Gravitációs napkollektor
Időszakos vízmelegítésre kitűnően használhatóak a gravitációs napkollektorok. Itt a fűtőcsövek egy hengeres víztartályba továbbítják a meleget, felfűtve ezzel a tartály vizét. A “hideg” oldalon a hálózati vízre csatlakozik a tartály, míg a meleg vizet ez a víznyomás “tolja ki” a felhasználó részére. Kívánalom, hogy a felhasználás helye ne legyen messze a berendezéstől: az amúgy sem jelentős hőtermelés eredménye ne illanjon el egy hosszú kifolyócsövön.
A tartály anyaga rozsdamentes acél, vagy a belseje rilzánozott bevonatú.
Jellegéből adódóan ez a napkollektor fajta téli üzemben nem használható. Megóvása érdekében le kell ereszteni róla a vizet, hogy ne fagyjon szét a tartálya, ugyanis a hőnyeresége csak napsütötte időben teszi alkalmassá a használatra, fagyállóval pedig nem lehet feltölteni.
Kérjük ossza meg velünk a napelemekkel kapcsolatos tapasztalatait, hogy minél szélesebb felhasználói kör véleményét megismerhessék a az érdeklődők. Kérdését, véleményét itt írhatja meg. Köszönjük!
Az áramtermelő napelemekről itt tudhat meg többet.
