NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE

Átírás

1 a szakszerű választás víz-, gáz- és fűtési rendszerekhez NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE Copper Connects Life. TM

2 Kiadó: Magyar Rézpiaci Központ Egyesület 1053 Budapest, Képíró u. 9. Tel: (1) Fax: (1) web: A német eredeti kiadója: Deutsches Kupferinstitut (Német Rézintézet) Die fachgerechte Installation von thermischen Solaranlagen A réz és rézötvözetek alkalmazásával kapcsolatos információs és tanácsadó iroda. Am Bonneshof 5 D Düsseldorf, Németország Telefon: Telefax: info@kupferinstitut.de Koncepció és tervezés: Solarpraxis AG 2006 Képek szerzői joga: Deutsches Kupferinstitut Minden jog fenntartva, beleértve az anyag kivonatos utánnyomását, valamint a fénymásolást vagy elektronikus másolást is. A tananyag megjelenését az International Copper Association (ICA) támogatta. 1. magyar nyelvű kiadás, 2009

3 Napkollektoros rendszerek szakszerű telepítése RÉZ Tartalom: 1. Bevezetés Lehetőség a szerelőipar számára A nap, mint energiaforrás 2 2. Napkollektoros berendezések működése és felhasználása Hogyan működik egy napkollektoros berendezés? Napkollektorok alkalmazási területei Ivóvíz melegítés napenergiával Fűtésrásegítés Úszómedence felmelegítés Ipari hő előállítás 5 3. A szolárrendszerek egységei Melyik kollektortípust milyen alkalmazásra? Uszoda abszorber alkalmazása Síkkollektor alkalmazása Vákuumcsöves kollektor alkalmazása 6 4. Napkollektoros rendszerek tervezése és méretezése Méretezési útmutató szolár berendezésekhez Szolár berendezések tájolása csak déli irányba? Helyes méretezés Egyszerű berendezés választás Tároló Használati melegvíz tároló Puffertároló Kombitároló Kollektorkör Nyomás és hőmérséklet a kollektorban és a kollektorkörben Elgőzölgés a kollektorkörben Tágulási tartályok, szivattyúk és szerelvények a kollektorkörben Tágulási tartályok Szerelvények Szivattyúk Hőhordozó közeg Szabályozás Az egytárolós rendszer szabályozása A kéttárolós rendszer szabályozása A kombitárolós rendszer szabályozása Napkollektoros rendszerek telepítése és szerelése Szerelési elemek Rézcsövek Idomok Kapillárisan forrasztható idomok Présidomos kötések Roppantógyűrűs kötések Forraszanyagok és folyósítószerek Megmunkálási és kötéstechnikák Hőtágulás Rögzítések Réz összeépítése egyéb anyagokkal, zárt rendszerben Napkollektoros rendszerek üzembe helyezése és karbantartása A berendezés nyomáspróbája és öblítése A kollektorkör betöltése A berendezés átfolyásának beállítása A szolárszabályzás felülvizsgálata A kollektorkör légtelenítése Üzembehelyezés, karbantartás, átadás A kollektorok élettartama és elszennyeződése Függelék Szabványok és előírások Szakirodalom és hivatkozások Ellenőrzési lista a gyártói dokumentációk kiegészítéséhez 25 NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE 3

4 1. Bevezetés 1.1 Lehetőség a szerelőipar számára Bevezetés A napenergia hasznosítása manapság az épületgépészet egyik leggyorsabban növekvő ágazata. A 20 %-os, vagy is annál nagyobb mértékű éves növekedési üteme egyre nagyobb jelentőséget biztosít e piacnak. Két tényt kell szem előtt tartani e hatalmas növekedési potenciálnál: 1. ábra: Vízszintes felületre érkező napsugárzás (kwh/m²-év) Kép: Naplopó Kft. Üvegezett Kollektorok évi helyzet Németország Ausztria (kwh/m²-év) Teljes installált felület (millió m²) 6,72 2,34 Teljes installált felület (m²/1000 lakos) 1. táblázat: Kitekintés szomszédainkhoz - installált kollektor összfelület, évi állapot Az ivóvíz szoláris felmelegítéséhez szükséges kollektor felület Magyarországon 1 1,5 m² személyenként. 10 millió lakos esetén ez a szerelőipar számára kb millió m² elméletileg installálandó összes kollektor felületet jelent. 2. A rendelkezésre álló tetőfelület mintegy millió m². Magyarországon a napenergia felhasználás ugyan már messze nem a kezdeti fázisában van, de növekedési potenciálja még igen jelentős. Az előrelátó szerelők, épületgépészeti szakemberek felismerik annak a lehetőségét, hogy modern, környezetbarát technikákkal vevőiket megtartsák és újakat is nyerjenek a maguk üzleti sikere és valamennyiünk környezete előnyére. 1.2 A Nap, mint energiaforrás besugárzás (wattóra/m²/nap) Jan. Febr. Márc. Ápr. Máj. Jún. Júl. Aug. Szept. Okt. Nov. Dec. A Nap 20 percenként annyi energiát sugároz a földre, mint amennyit az egész emberiség 1 év alatt felhasznál. A Nap csupán Németország területére a német energiafelhasználás 100-szorosát sugározza, hasonló arányok igazak Magyarországra is. A napenergia a legnagyobb és legbiztosabb energiaforrás, ami fölött rendelkezünk. Ha 1 m² nagyságú felületet a napsugárzásra merőlegesen helyezünk el, ezen akár watt teljesítményt lehet nyerni. közvetlen sugárzás diffúz sugárzás 2. ábra: Napi besugárzás vízszintes felületre, grafika: Solarpraxis AG. 4 NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE

5 2. Napkollektoros berendezések működése és felhasználása RÉZ Összehasonlítva ezt az egyenlítői sivatagzónával, ott az évente kereken 2200 kilowattóra, vagyis csupán a kétszerese a hazánkban és Európában rendelkezésre álló napenergiának. Magyarországot tehát szolárisan jól besugárzottnak kell tekinteni. Olajegyenértéket számítva: 1 liter olaj 10 kilowattóra fűtőértékű, tehát több mint 100 liter fűtőolajat jelent négyzetméterenként az energia, amelyet Magyarországon évente négyzetméterenként a Napból nyerhetünk. Ezen a szélességi körön a rendelkezésre álló napenergia az évszakok ritmusa szerint ingadozik. A közepes napi besugárzás nyáron több mint ötszöröse lehet a télinek. De egy felhőtlen téli napon is 3 4 kilowattóra nyerhető négyzetméterenként. Modern kollektoroknál a leadott teljesítmény közelítőleg független a környezeti hőmérséklettől. A piac minőségi kollektorok és rendszerek széles palettáját kínálja különféle alkalmazásokra, mint ivóvíz melegítésére, fűtés támogatására, úszómedence melegítésére, ipari hő nyerésére. Ipari hő alatt különösen magas hőmérsékletű hőt értünk, amelyet az ipari és technikai folyamatok, eljárások használhatnak fel. Ide tartozik a mosás, öblítés, tisztítás, szárítás, fertőtlenítés, stb. 2.1 Hogyan működik egy napkollektoros berendezés? A szolárberendezés lelke a kollektor. A síkkollektor, a kollektorok legelterjedtebb építési formája, egy szelektív módon bevont rézabszorber. Arra szolgál, hogy abszorbeálja ( felvegye ) a beeső napsugárzást, és hővé alakítsa azt. A hőveszteség minimalizálása céljából ez az abszorber szigetelt házba van beépítve, fedele átlátszó. A fedél rendszerint vasszegény biztonsági üvegből készül. A vákuumcsöves kollektoroknál minden abszorber csík légüres üvegcsőbe kerül beépítésre (lásd a 6.2. ábrát). A vákuum közel veszteségmentes szigetelése különösen magas munkahőmérsékletet tesz lehetővé, amely független a külső hőmérséklettől. Így ez a kollektortípus különösen alkalmas téli fűtéstámogatás céljára. (lásd a 4. ábrát). 14 Az abszorberen hőhordozó folyadék áramlik keresztül, amely a kollektor és a melegvíztároló között cirkulál. A folyadék általában víz és környezet szempontjából nem káros fagyálló folyadék keveréke, néhány berendezés típusnál tiszta víz is lehet. A napkollektoros berendezéseket szolár szabályzóval helyezik üzembe. Amennyiben a kollektor hőmérséklete néhány fokkal átlépi a tároló hőmérsékletét, a szabályzó bekapcsolja a szolárkör szivattyúját, és a hő szállítására szolgáló folyadék szállítani kezdi a kollektorban felvett hőt a tárolóba kwh/nap Jan. Febr. Márc. Ápr. Máj. Jún. Júl. Aug. Szept. Okt. Nov. Dec. Igény Szolárberendezés, kollektorfelület 7 m² 6 m² 5 m² 4 m² 3 m² 3. ábra: Melegvízigény és napbesugárzás, grafika: Solarpraxis AG. NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE 5

6 Hatásfok 1,0 0,9 A modern épületek energiaveszteségének folyamatos csökkentése révén a napkollektor egyre nagyobb fűtésenergia-hányadot képes fedezni. 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, A kollektor és a környezet hőmérséklete közötti különbség (K) síkkollektor vákuumcsöves kollektor uszoda abszorber 0-20 K K >100 K uszodavíz melegítés melegvíz és helyiségfűtés ipari hő Annak érdekében, hogy a szolár berendezés hatékonyan beépülhessen a rendelkezésre álló fűtési rendszerbe, fontos az alacsony fűtési hőmérséklet. Ezen kívül a kollektorfelület megnövelése és egy kiegészítő tároló térfogat szükséges. Ezen fejlesztés kezdetén a kollektor felület megnövelése mellett az ivóvíz melegítésre szolgáló szolár tárolót egy puffer tárolóval egészítették ki. Egy ilyen berendezés kialakításának, szerelésének, helyigényének egyszerűsítése érdekében az utóbbi években nagy hatékonyságú kombitárolókat fejlesztettek. Ezek az ivóvíz-és puffertárolókat egyesítették a lehető legkisebb térfogatra. Energiamegtakarítás és fedezeti mérték 4. ábra: Felhasználási terület és hatékonysági adatok különböző kollektor típusoknál, 1000 W/m² besugárzás esetén, grafika: Solarpraxis AG. 2.2 Napkollektorok alkalmazási területei Ivóvíz melegítés napenergiával Az ivóvíz melegítés a napkollektor felhasználás ideális területe. A feltételek itt különösen kedvezőek, miután egy háztartás melegvíz igénye egész éven át nagyjából egyenletes. Az ivóvíz melegítésére szolgáló szolár berendezések egyszerű felépítésűek, és műszakilag kiérleltek. A napenergia rendelkezésre állása és az energiaigény jobban fedi egymást, mint a helyiség fűtésére történő használat esetén, mert a fűtési felhasználás inkább a téli hónapokra esik. Helyesen méretezett berendezéssel évente a melegvízigény %-a napenergiával fedezhető. Sőt nyáron legtöbbször a teljes melegvíz igény szolár berendezéssel biztosítható. A rendelkezésre álló napenergia még jobban hasznosítható, ha a szokásos berendezések mellett a mosógépeket és mosogatógépeket melegvíz csatlakozóval látják el Fűtésrásegítés Törvényi intézkedések, mint az energiatakarékossági rendeletek, vagy egyszerűen a folyamatosan növekvő olaj és gázárak következtében a beruházók és építési vállalkozások egyre nagyobb érdeklődéssel fordulnak az energiatakarékosságot szolgáló intézkedések felé. A napkollektorok manapság olyan fejlettségi szinten vannak, hogy a helyiségfűtést az átmeneti időben biztosítják, télen hatékonyan támogatják, kiegészítik. Emiatt a napenergia ezen alkalmazási területe egyre fontosabbá válik. Egy 1980 előtt épült régi épület kb. 400 kilowattóra energiát használ fel évente és négyzetméterenként. A 2004-es év szerinti energiatakarékossági előírásoknak megfelelően épített ház, ezzel szemben csak 100 kilówattórát, egy alacsony energiaigényű ház (passzív ház) pedig csak mintegy 40 kilówattórát évente és négyzetméterenként. Általában érvényes: minél nagyobb egy épület hőigénye, annál több tüzelőanyagot lehet megtakarítani napkollektoros berendezéssel. Azonban minél rosszabb egy épület hőszigetelése, tehát minél nagyobb az egységnyi felületre eső hőigény, annál csekélyebb egyidejűleg a napenergia lehetséges százalékos fedezeti mértéke. Tipikus például az, hogy míg egy alacsony energiájú háznál ez a fedezeti mérték %, addig csak 10 % egy rosszul szigetelt régi épületben. 15 m² méretű kollektor felülettel és 1000 literes puffertárolóval jól szigetelt családi házakban 30% szoláris fedezeti mérték érhető el. Ez gyakran elegendő arra, hogy a fűtést és az ivóvíz felmelegítést az átmeneti évszakokban is teljes mértékben napenergiával lehessen fedezni. Ilyen berendezés tulajdonosa meg lehet elégedve, mert hagyományos fűtőberendezését akár be sem kell még kapcsolnia, míg a szomszédok már a gáz vagy olajfűtésüket kell, hogy használják. Továbbá jelentős CO2 kibocsátás csökkentést is el lehet ezzel érni. 6 NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE

7 A szoláris fedezeti mérték olyan mértékben növekszik, ahogyan a fűtési hőmérséklet csökken. A napenergiás fűtéstámogatás kedvező hatékonyságához jól kiegyenlített és elosztott fűtés, alacsony térfogatáram és mindenekelőtt alacsony visszatérő hőmérséklet szükséges. Utólagos beszerelés esetén ezért érdemes utólagos beszabályozást, hidraulikai kiegyenlítést elvégezni. A felületfűtések, miután teljes éven át alacsony a visszatérő hőmérséklet, különösen alkalmasak szolár berendezésekkel történő kiegészítő fűtésre. Jan. Febr. Márc. Ápr. Máj. Jún. Júl. Aug. Szept. Okt. Nov. Dec. melegvíz igény fűtési energia A napkollektor szoláris hozadéka Hőfelesleg, amely pl. uszoda felmelegítéséhez használható 5.1 ábra: Hasznos szoláris hozadék az energiaigény és a napenergia rendelkezésre állás függvényében ivóvíz melegítésre és fűtéstámogatásra szolgáló berendezésekre, példaként 8 m² kollektor felületre, grafika: Solarpraxis AG. Egyébként a napenergiás fűtésrásegítés a hagyományos fűtési rendszerek kiegészítéseként működik. Előnyös elképzelések az EnEV keretei között Az aktuális német energiatakarékossági rendelkezés: Rendelkezés épületek energiatakarékos hővédelméről és energiatakarékos berendezéstechnikáról lehetővé teszi az épületek elsődleges energiaigényénél a szoláris nyereség figyelembevételét. Így van ez Magyarországon is, az épületek kötelező energetikai tanúsításánál a napkollektor előnyt jelent. Ökölszabályként az EnEV/DIN V szerint a szükséges kollektorfelület a lakófelület függvényében a következő: 100/150/200 négyzetméter lakófelületre 6,5/9/11,5 négyzetméter kollektor felület szükséges. Eredményként jelentősen csökken a szükséges hővédelmi intézkedések köre, az építészek, épületgépészek tervező és cselekvési lehetősége bővül. Jan. Febr. Márc. Ápr. Máj. Jún. Júl. Aug. Szept. Okt. Nov. Dec. szoláris hozadék Úszómedence felmelegítés A napenergia egy igen elterjedt és költségkímélő alkalmazása a szabadban elhelyezett uszodák vizének felmelegítése egyszerű abszorber segítségével. A maximális napenergia rendelkezésre állás időben egybeesik a fürdési szezon hőigényével. Az uszoda felmelegítés kiválóan alkalmas az ivóvíz felmelegítésre és fűtéstámogatásra szolgáló szolár berendezések nyári hőfeleslegének felhasználására. melegvíz igény 5.2 ábra: Hasznos szoláris hozadék az energiaigény és a napenergia rendelkezésre állás függvényében ivóvíz melegítésre szolgáló berendezésekre, példaként 4 m² kollektor felületre, grafika: Solarpraxis AG Ipari hő előállítás Ipari hő alatt ipari műszaki eljárásokhoz és folyamatokhoz valamint a kézműipar számára alkalmazott szoláris hőenergiát értjük. A napenergia primer energia megtakarítást és a leginkább költségtakarékos megoldást jelenti. NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE 7

8 3. A szolárrendszerek egységei Amennyiben a hőmérséklet-különbség a kollektor és a környezet között ilyen módon kicsi, a szolár berendezés hővesztesége jelentéktelen és a szoláris hatásfok különösen magas. A gyakorlatban ezen esetre egy egyszerű, olcsó, üvegfedél nélküli, hátoldalon hőszigetelt műanyag abszorber kínálkozik. 3.3 Síkkollektor alkalmazása 6.1 ábra: A síkkollektor energianyerésének és - veszteségének sematikus ábrázolása, grafika: Solarpraxis AG. A síkkollektor (6.1 ábra) a legelterjedtebb építési mód. Alkalmazzuk ivóvíz felmelegítésére és fűtésrásegítésre is. A két alkalmazással kombinálva a síkkollektor uszoda felmelegítésére történő alkalmazása ésszerű, miután a nyári időszakban beeső hőfelesleg erre felhasználható. CPC tükör réz hőátadó lemez üveg vákuumcső az abszorberrel 6.2.a ábra: Vákuumcsöves kollektor b ábra: Síkkollektor 1. abszorberbevonat 2. rézabszorber 3. kapilláris rézcső 4. kollektorszigetelés 5. kollektorhátfal 6. elosztócső rézből 7. kollektorkeret 8. speciális üveg Melyik kollektortípust milyen alkalmazásra? A megfelelő kollektortípusok kiválasztása szempontjából fontos mindenekelőtt a szükséges hőmérséklettartomány. Így például egy fedél nélküli uszodai abszorber ivóvíz melegítéshez és fűtésrásegítéshez szükséges magas hőmérséklet előállítására nem alkalmas. Részleteiben azonban figyelembe kell venni a kollektorok kiválasztásánál olyan helyi tényezőket, mint a besugárzás, időjárás, helyigény. A jó kollektor azonban még nem nyújt garanciát arra, hogy jó a szolár berendezés. Valamennyi berendezési egységnek jó minőségűnek és optimálisan összeállítottnak kell lennie. 3.2 Uszoda abszorber alkalmazása A mi szélességi köreinken a szabadon lévő uszodák felmelegítése a fürdési szezon idején nagyon kedvező alkalmazási területe a napkollektoroknak. A fűtési energiaigény és a napenergia rendelkezésre állása időben optimálisan esik egybe. Ezen kívül csupán csekély kollektorhőmérséklet szükséges ahhoz, hogy a fürdő hőmérséklete érezhetően növekedjék. A fűtésrásegítés során fontos, hogy a kollektorok meredekebben legyenek felállítva, mint amennyire az ivóvíz felmelegítés esetén szükséges. A felállítás szöge kb. 45 fok, hogy a Nap felé irányított felület télen, amikor a nap alacsonyan áll, lehetőség szerint nagyobb legyen. 3.4 Vákuumcsöves kollektor alkalmazása A vákuumcsöves kollektoroknak (6.2.a ábra) sokkal kisebb a veszteségük, mint a síkkollektoroknak, és könnyebbek is. Azon kívül egyes típusokat lapostetőkre vízszintesen is el lehet helyezni. Így a szél támadási felülete csökken, kisebb a helyigény, és a felszerelés jelentősen olcsóbb. A vákuumcsöves kollektorok azonban lényegesen drágábbak, mint a síkkollektorok. Azonkívül az effektív abszorbeáló felület a teljes kollektor felülethez viszonyítva valamivel kisebb, mivel az egyes csövek bizonyos távolságra vannak egymástól. A vákuumcsöves kollektorok alkalmazása különösen ésszerű és gazdaságos, ha a cél magas hőmérséklet előállítása. Ezért mindenekelőtt HMV felmelegítésre és fűtésrásegítésre alkalmazzák. 8 NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE

9 4. Napkollektoros rendszerek tervezése és méretezése RÉZ 4.1 Méretezési útmutató szolár berendezésekhez. 4.2 Szolár berendezések tájolása csak déli irányba? Egy tetőfelületnek nem feltétlenül szükséges tökéletesen déli irányban állni ahhoz, hogy a szolár berendezés elhelyezésére megfeleljen. Legfeljebb 30 fokos eltérés a déli iránytól nem okoz különösebb problémát. Sőt teljesen nyugati vagy keleti tájolást megfelelően megnövelt kollektorfelülettel ki lehet egyenlíteni. A tetőfelület hajlási szöge 20 -tól 60 fokig terjedhet. Kisebb hajlásszög a szolár berendezés energiakihasználását nyáron javítja, a meredekebb pedig télen előnyös. Lapostetőkön állvány lehetősége adott. A kollektorokat nem szabad beárnyékolni. A tervezői szemrevételezésénél különös tekintettel kell lenni a fákra, a szomszédos épületekre, kéményre vagy a tető egyéb építményére. 4.3 Helyes méretezés Megfelelően méretezett napkollektoros berendezés a legjobb garancia a tulajdonos elégedettségére. A használati melegvíz (HMV) felmelegítésére használt napkollektor helyes méretezésének előfeltétele a melegvíz felhasználás lehetőleg pontos ismerete. Családi ház HMV felmelegítésének méretezésénél irányadó az, hogy a kollektorfelület személyenként 1-1,5 négyzetméter legyen. Ily módon 60% fedezeti mérték érhető el, és így a nyár nagyobbik részében a bojler kikapcsolt állapotban marad. Határesetben valamivel nagyobb felülettel kell számolni igényesebb felhasználó esetén. Használati melegvíz felmelegítésére és fűtéstámogatásra szolgáló napkollektor méretezése mindenképpen több tényezőtől függ. Leegyszerűsítve azt mondhatjuk, hogy nincs úgynevezett helyes irányelv klasszikus értelemben, hanem csupán ésszerű alsó és felső határ. Nem ritkán a méretezés a gyakorlatban az építtető beruházási hajlandóságától függ. Az ésszerű méretezés alsó határa az HMV felmelegítésre számolt kollektorfelület kétszerese. Szokásosan ez legalább 8 négyzetméter csőkollektort vagy 10 négyzetméter síkkollektort jelent. Ha azonban a kollektor felület nagysága felfelé nyitott, akkor jó érzék szükséges a továbbiakban. Érvek a rézcsövek felületfűtésekhez történő alkalmazására A napkollektoros fűtéstámogatás különösen hatékony, ha a fűtés alacsony rendszerhőmérsékletet igényel. Különösen alkalmas erre a felületfűtés, mivel ez alacsonyabb rendszerhőmérséklettel (pl. 40/30 fok) működik, mint a radiátorok vagy lapfűtőtestek (70/55 fok vagy 55/45 fok). A felületfűtések, vagyis a padló-, fal-, mennyezetfűtés sugárzófűtések. Teljesítményüket a helyiséghőmérséklethez képest már kismértékben megnövelt fűtőfelülethőmérséklet esetén is tökéletesen leadják. Az előremenő hőmérséklet kisebb, vagy egyenlő 45 fok használatos általánosan, és a fűtési periódus legnagyobb részében lényegesen ez alatt marad. A felületfűtések a modern fűtési rendszer valamennyi követelményét teljesítik. A már említett igényeket kielégítő fűtési teljesítmény mellett a felületfűtések a következő további előnyöket is kínálják. Jó energiahasznosítás Azonos hőérzet már alacsonyabb helyiség hőmérsékleten elérhető, mint a konvekciós fűtéseknél (fűtőtest fűtések). Önszabályozó hatás A felületfűtés teljesítmény leadása önmagától csökken külső hőhatás, például napsugárzás jelenlétében. Kellemes érzés A környezet nagyméretű felülettel történő felmelegítése az ember számára kellemes érzetet kelt. Ez a komfort, ahogyan sok felületfűtés használó igazolja, nem elhanyagolható tényező. Igen nagy kollektor felület esetén a nyári hónapokban jelentős hőfelesleg keletkezik. Ha nyáron nincs egyéb hőfelhasználás, mint például egy kültéri uszoda, a tágulási tartály és az előkapcsoló tartály méretezésére különös figyelmet kell szentelni. Higiénia A felületfűtésnél lévő magas sugárzási hányad csökkenti a porcirkulációt. Azoknál a felületfűtéseknél, amelyek az épületbe beépítettek (integráltak), a fűtőcsövek anyagának kiválasztása fontos szerepet játszik. A hosszú élettartam mellett legalább 50 évről beszélhetünk az egyéb költségek, amelyek a csőanyagból következnek, fontos szempontot jelentenek, amelyet a gyakorlatban gyakran elhanyagolnak. Az alábbi szempontok miatt a felületfűtés számára a réz az ideális anyag: A réz nem öregszik, mechanikai tulajdonságai az idő folyamán nem változnak. A réz, mint fémes anyag 100%-ban oxigéndiffúzió mentes. Rézcsövek alkalmazásával hőcserélő beépítési költsége vagy inhibitorok alkalmazása megtakarítható. A rézcsövek kötése forrasztással, préseléssel vagy csavaros kötéssel elismerten biztonságos. Esztrichben és vakolat alatt is szerelhető, kedvező költségű és hulladékmentes szerelést tesz lehetővé. A réz 100%-ig és minőségcsökkenés nélkül, tetszőleges gyakorisággal újrahasznosítható. A rézcső nem veszélyes hulladék, környezetünket nem terheli. A rézcsöves felületfűtések évek múlva, tetszőleges gyakorisággal és minden nehézség bővíthetők. A helyiség fűtésére szolgáló napkollektorok rézcsöves felületfűtéssel történő együttes alkalmazása biztos beruházás a jövő számára. NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE 9

10 4.4 Egyszerű berendezés választás Minden berendezésre elvi szempont, hogy lehetőleg kevés tárolót, szivattyút és szelepet használjunk. Németországban majdnem kizárólag egytárolós berendezéseket építenek be. Ezek igen hosszú életűek, és érzéketlenek bárminemű zavarra. Egy HMV felmelegítésére szolgáló egyszerű berendezés lényegében kollektorokból, egy szivattyúból, a szabályzóból és a szolártárolóból áll. A szolártároló fagykárosodásának elkerülésére a kollektorkört víz fagyálló keverékkel töltik fel. Ily módon megkülönböztetünk fagyállóval töltött kollektorkört és használati melegvíz kört. A hőleadáshoz a forró kollektorból a hőhordó folyadékot szivattyú szállítja a tárolóba. Ott egy hőcserélőn át adja le hőjét (a napenergiát) a tárolóban lévő ivóvíznek. A felmelegített ivóvíz azután a HMV körben folyik tovább a fogyasztási helyekre. Fűtéstámogatásra szolgáló berendezések kiegészülnek egy fűtővízzel töltött fűtőkörrel. 4.5 Tároló A szolártárolók a napközben nyert napmeleget akkumulálják. Ezeket mindig álló helyzetben kell beépíteni, és karcsú hengerformájúak, hogy a tárolóban hőmérsékleti rétegeződés alakulhasson ki. A tárolót teljes felületén szorosan illeszkedő és tökéletes, jó minőségű hőszigeteléssel kell ellátni. Különösen arra kell ügyelni, hogy a csatlakozásoknál a csőszigetelés ehhez a hőszigeteléshez hiánytalanul kapcsolódjon. A tároló gravitációs cirkulációval történő kiürülésének elkerülése céljából a csatlakozók hurkokkal láthatók el. A függőleges, a tároló fedélen keresztül felfelé futó melegvíz kilépőket lehetőség szerint el kell kerülni, mivel túl sok energia megy veszendőbe Használati melegvíz tároló A HMV tároló térfogata a napi melegvízfogyasztásnak mintegy 1,5 2- szerese kell, hogy legyen, vagyis mintegy liter személyenként. Egy átlagos ivóvíztároló egy családi házban ezért liter térfogatú. A HMV felmelegítésnél anyagként zománcozott acéltárolók jöhetnek szóba. Ezek korrózióvédelem miatt mindig magnézium védőanóddal vannak felszerelve. Nemesacél tárolók hosszabb élettartamúak, azonban valamivel drágábbak. A HMV tároló felső része a készenléti rész. Amennyiben a napenergia nem elégséges, csupán ez a tárolórész kerül a kazán által utánmelegítésre. A tárolón belül 2 csőhőcserélő található, ahol a szolárkört mindig alul csatlakoztatják. A szolárkör hőcserélő az alsó, hidegebb tárolórészen hat, hogy a kollektor alacsonyabb belépő hőmérsékleten is nagyobb hatékonysággal dolgozzon. Annak elkerülésére, hogy a beáramló hidegvíz a tárolórészek nemkívánatos keveredését okozza, speciális csőkonstrukció vagy egy ütközőlemez kerül beépítésre Puffertároló A puffertárolóban a hő nem az ivóvízben, hanem holt fűtővízben tárolódik. Miután ez a víz nem tartalmaz oxigént, nem szükséges a tároló belső felületét zománcozni vagy egyéb módon védeni. Puffertárolók mindenekelőtt olyan, fűtésrásegítésként szolgáló szolár berendezéseknél jön szóba, ahol a fűtési hőmérséklet szintje tartósan 50 fok felett van. Másik tipikus eset a fafűtés, ahol a hő tárolásához nagy víztérfogat szükséges. Egyébként a gyakorlatban a költségtakarékos kombitárolót használják. 7. ábra: Ivóvíztároló 2 hőcserélővel ( bivalent tároló), grafika: Solarpraxis AG Kombitároló A kombitárolók kombinálják a használati melegvíz és puffervíz készletet. Ezáltal a berendezés helyigénye csökken, és az installáció egyszerűbbé válik. Általában egy kombitároló belsejében nagyobb mennyiségű puffervíz van, amelyet napenergia melegít fel, és a HMV egy belül elhelyezett ivóvíztartályban vagy átfolyatással melegedik fel. A kombitároló alkalmazásakor arra kell ügyelni, hogy a hőmérséklet rétegeződés a tárolóban a be- és kifolyás folyamán fennmaradjon. Tipikusan felülről lefelé 3 réteg különböztethető meg: ivóvíz tartomány, fűtési tartomány és szolár tartomány. 10 NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE

11 Anyagként ezért kültérben csak vízzáró fémborítású ásványgyapot és magas hőmérsékletálló, habosított EPDM jöhet szóba. Belső térben a fémborítás nélküli ásványgyapot alkalmazható még. A hagyományos fűtési technikáknál alkalmazott habszigetelő anyagok a kollektorkör egyetlen helyén sem használhatók. Üzemleállásoknál (pl. a felhasználó szabadságolása alatt) a kollektorban keletkező, jelentősen 100 fok feletti gőz a pince térben lévő csővezetékekbe nyomul. Nem megfelelő szigetelés esetén a szigetelőanyag összezsugorodhat, lecsöppenhet, leolvadhat. A hagyományosan használt rézcső, szigetelés és elektromos kábel mellett a kereskedelemben olyan csővezetékek is kaphatók, amelyek hőszigetelést és a kollektor érzékelőhöz szükséges elektromos kábelt is tartalmazzák (lásd 10. ábra). 8. ábra: Puffertároló, grafika: Solarpraxis AG. 9. ábra: Kombitároló, grafika: Solarpraxis AG. 50 foknál jelentősen magasabb visszatérő fűtési hőmérséklet esetén a kombitároló a gyakorlatban korlátozottan alkalmazható, miután a középső tartomány túl forró lenne ahhoz, hogy érezhető szoláris melegedést eredményezhessen a felső tartományban. Az olyan fűtőberendezésekben, amelyek sem felületfűtést, sem pedig jól kiegyenlített radiátorkörökkel nem rendelkeznek, szoláris fűtéstámogatás esetén két, különválasztott tároló berendezést, egy HMV tárolót és egy puffertárolót kell használni. A HMV utánmelegítése a tároló felső tartományában történik, a fűtés tárolócsatlakozása fölött, hagyományos kazánnal. Ehhez nagyobb tároló térfogat és kollektorfelület kell, mintha csak szoláris HMV melegítés lenne. 4.6 Kollektorkör A kollektorkör a napenergiának a kollektortól a HMV tárolóhoz történő szállítására szolgál. Hogy a hőveszteség alacsony legyen, a kollektor és a HMV tároló közötti út lehetőleg rövid kell legyen. Az egy- és kétcsaládos családi 10. ábra: Szolár rézcsövek a kollektorkör házaknál alkalmazott berendezéseknél bekötéséhez, egy- és kétcsöves legtöbbször elegendőek 15-től 18 mm kivitelben átmérőjű rézcsövek ahhoz, hogy optimális hőtranszportot Átfolyás eredményezzenek. A kollektorkörben 3 átfolyási változatot Csövek és szigetelés különböztetünk meg. High Flow (nagy A kollektorkör szigetelése az energiatakarékossági rendeletnek (EnEV) 30-tól 50 liter óránként és kollektorfelület átfolyás, nagy térfogatáram), amelynél megfelelően a csőátmérőt 100%-osan négyzetméterenként az átfolyás kell borítsa. Tartósan 110 fokot ki kell mértéke. Ezt a viszonylag magas álljon. Kültérben UV sugárzásnak, átfolyási mértéket a szivattyú éghajlatnak, madárürüléknek ellen kell állnia. NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE 11

12 Előremenő (a kollektorból) a hőcserélőhöz 11. ábra: Szerelvények és biztonsági berendezések a szolárkörben, grafika: Solarpraxis AG. folyamatos üzemével lehet elérni, ha a csőkeresztmetszet elegendően nagy és a kollektorterek kicsik. A kollektor előremenő és visszatérő hőmérséklet különbsége a nagy átfolyás miatt viszonylag kicsi, 12 Kelvin fok, a hőveszteség a kollektorban ennek megfelelően csekély mértékű. Low Flow (alacsony átfolyás, alacsony térfogatáram) áll fenn, ha az átfolyás mértéke 12-től 20 liter óránként és kollektor felület négyzetméterenként. Ilyen alacsony átfolyás esetén a kollektor előremenő hőmérséklete magasabb. Matched Flow (illesztett átfolyás, illeszkedő térfogatáram) esetén a kollektor szivattyú fordulatszám szabályzója változtatja a térfogati áramot. A cél az, hogy a szolártároló egyenletesen magas hőmérséklettel töltődjön. A kis, 10 négyzetméter alatti kollektor felületű szolár berendezéseknél magas folyás üzemmód működik. Nagyobb berendezéseknél kizárólag alacsony folyással dolgoznak. A törekvés arra irányul, hogy a kisebb berendezések is lassú folyással üzemeljenek, mivel a kisebb csőkeresztmetszet, Visszacsapó szelep csap hőmérő légtelenítő Biztonsági szelep a kisebb szivattyúteljesítmény és egyszerűbb kollektor kapcsolás előnyöket jelentenek. A kollektorkör keringető szivattyújának a kívánt átfolyást biztosítani kell. Erre a célra általában hagyományos fűtési szivattyúkat alkalmaznak, amelyeknek elektromos teljesítményfelvétele 40 és 80 watt között van. A szivattyút mindig a kollektorkör hidegebb visszatérőjébe kell beépíteni, hogy azt az előremenőben lévő magas hőmérsékletnek szükségtelenül ne tegyük ki. Szerelvények és idomok a kollektorból Visszatérő (a kollektorhoz) nyomásmérő gyűjtőedény vízmennyiség visszacsapó mérő szelep a hőcserélőtől csap keringető- csap a kollektorhoz szivattyú töltő- Szivattyú tágulási tartály Amiatt, hogy egy meghibásodott szivattyú cseréje miatt az egész rendszert ne kelljen kiüríteni, a szivattyú előtt és után golyóscsapot szerelnek be. A hőmérők az előremenő és visszatérő körben a berendezés üzemmenetének ellenőrzésére szolgálnak. A gravitáció következtében fellépő cirkuláció megakadályozására legalább a visszatérő körbe, de előnyösen még az előremenő körbe is egy-egy visszacsapó szelepet kell beépíteni. A felszálló vezeték (strang) felső pontján légtelenítési lehetőséget kell beépíteni. Fontos, hogy a levegő ez alatt gyűlhessen össze, mert különben a szivattyú újra magával ragadja. Egy cm hosszú függőleges cső ehhez elégséges. A légtelenítő későbbi hozzáférhetőségére ügyelni kell. Használatos fémből készült kézi légtelenítő, az un. fűtőtest légtelenítő vagy lezárható és hőálló automata légtelenítő. Itt azt kell figyelembe venni, hogy a kollektorkörben 200 foknál is magasabb hőmérsékletek léphetnek fel. A tágulási tartály a nyomást állandó értéken tartja a berendezésben, és a hőhordozó folyadék hőmérséklet különbségtől függő térfogatváltozását felveszi. A kollektorkör áramlásának leállása esetén néhány percen belül a kollektorban és a vele szomszédos csőtartományban található folyadék forrásba jön. A tágulási tartályt úgy kell méretezni, hogy a táguló folyadék térfogatát felvegye Nyomás és hőmérséklet a kollektorban és a kollektorkörben Amennyiben teljes napsugárzás esetén nincs hőleadás, a napkollektor egy gyárilag meghatározott maximális hőmérsékletet ér el, az un. nyugalmi hőmérsékletet. A berendezés nyugalmi hőmérséklete normál üzemállapot, ezért a kollektorkör valamennyi elemét erre méretezni kell, ezt el kell viselje. A manapság használt lapkollektorok nyugalmi állapotú hőmérséklete 200 fok felett is lehet. Vákuumcsöves kollektorokban a hőmérséklet 350 fokot is elérhet, így az összekötő csővezetékek 300 fokig terhelődhetnek. Amennyiben egy ilyen magas hőmérsékletű lekapcsolás után a berendezést ismét működésbe helyezik, a kollektorkörben a hőmérséklet rövid ideig 110 fok fölé emelkedhet. A nyári szabadságolások idején hosszabb idővel is számolni kell, amikor is a kollektorkörök elemeiről gőzfelcsapódások következhetnek be. A szolár berendezések tipikus nyomása 1,5 és 3 bar között van. 12 NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE

13 A berendezést egy biztonsági szelep biztosítja, egy nyomásmérő szolgál a nyomás ellenőrzésére. A tágulási tartály térfogatának és árának alacsonyan tartása érdekében a biztonsági szelepet a lehető legmagasabb nyomásfokozatra választják meg. Korlátozó tényező itt a leggyengébb berendezés egység nyomásállósága. A gyakorlatban ez a tágulási tartály, a szivattyú és a kollektor Elgőzölgés a kollektorkörben A kereskedelmi forgalomban kapható napkollektoroknál és alkatrészeiknél a gyártók és a tervezők a kollektorkörben a nyomást maximum 6, illetve 10 bar-ra korlátozzák. Ilyen nyomásoknál a gőzképződést a kollektortérben nem lehet megakadályozni. A kollektorok ki vannak téve a hőhordó folyadék elgőzölgésének és az azt követő kondenzációnak. Erős besugárzás esetén a kollektor teljes tartalma elgőzölög, valamint a csatlakozó vezetékeknek a felépítéstől függően kisebb nagyobb részében is ez történik. Ezt a gőztérfogatot a tágulási tartály számításánál figyelembe kell venni. (lásd ) Az automata légtelenítő és a biztonsági szelep szerelésénél feltétlenül figyelembe kell venni a gőzképződés tartományában a gőzkitörés veszélyét. Az automatikus légtelenítőt ezért a lezárt légtelenítő után feltétlenül egy elékapcsolt golyósszeleppel kell lezárni. A biztonsági szelepek kilépő nyílásait a fal felé vagy egy elvezető tölcsérbe kell irányítani. 4.7 Tágulási tartályok, szivattyúk és szerelvények a kollektorkörben Tágulási tartályok A kollektorkörök tágulási tartályának feladata az, hogy a szolár folyadék tágulását felmelegedéskor felvegye, és a berendezés nyugalmi állapotában és gőzképződés esetén is a biztonsági szelep működésbe lépését elkerüljük. A tágulási tartály számítása A tágulási tartály számításához a következő adatok szükségesek: A folyadék tágulási térfogata: Vtág.foly. A gőz tágulási térfogata: Vtág.gőz A berendezés végnyomása: pv A tartály kezdeti nyomása hideg állapotban (töltési nyomás): p0 A tágulási tartály Vnévl. névleges térfogata a következőképpen számítható: pv + 1 Vnévl. = (Vtág.foly. + Vtág.gőz) pv p0 A folyadék Vtág.foly. tágulási térfogata a berendezés Vb folyadéktérfogatából és a ß tágulási együtthatójából számítható Vtág.foly. = Vb * ß A ß tágulási együttható függ a fagyálló folyadék keverékviszonyaitól és a szolárkör hőmérsékletétől. Egyszerűség kedvéért kis berendezéseknél 0,09 értékkel (9%) számolhatunk. 10 liter szolárfolyadék tehát mintegy 1 liter térfogattágulást eredményez. Amennyiben a berendezés nyugalmi a csővezetékek térfogatát a 2. táblázat állapotban van, mert például a tároló a adja meg. maximális hőmérsékletet elérte, és nincs A gőz tágulási térfogata: fogyasztás, további napbesugárzás során a kollektorokban gőz képződhet. Vtág.gőz a Vkoll kollektor térfogatból és a csatlakozó csövezés egy részének Vcső A gőztérfogat általában megfelel a térfogatából adódik. kollektor térfogatnak, a kollektor összekötő vezetékek, valamint a felszálló Hogy a csatlakozó csövezés vezeték egy része térfogatának. folyadékából mennyi gőzölög el, a kollektor típustól és a csővezetéstől függ, Abból a célból, hogy egy ilyen esetben és a tervezőnek esetről esetre meg kell ne legyen üzemzavar, be kell tartani az adnia. Ezen a helyen csak azt kell MSZ EN előírásait. Ez a megemlíteni, hogy egyes estekben - követelmény többek között akkor mint például nagy kollektorfelületű teljesül, ha a tágulási tartályt úgy berendezésnél és kis tárolóknál - a méretezzük, hogy mind a hőhordó kisberendezéseknél általában - a folyadék hőmérsékletfüggő kollektorkör 100 %-os elgőzölgése sem térfogatváltozását, mind pedig a kizárható. E kérdésben figyelembe gőztérfogatot képes legyen felvenni és a veendők a gyártók használati utasításai. biztonsági szelep működésbe lépését megakadályozhassa. Vtág.gőz = Vkoll + Vcső A tágulási tartály méretezésénél A berendezés pv végnyomása adódik a mindenekelőtt a berendezés térfogatát biztonsági szelep névleges nyomásából, (Vb) kell meghatározni. Ez adódik a levonva abból 0,5 bar értéket 5 bar kollektor, a csővezetékek, a hőcserélők névleges nyomásig. E fölötti névleges és a szerelvények térfogatának nyomásértékű biztonsági szelepek összegéből. Míg a kollektor és a esetén 10 % vonandó le. Egy 6 bar hőcserélők térfogata a kollektor- illetve értékű biztonsági szelep tehát elvileg és tároló gyártók leírásából vehető, a gyakorlatban 5,4 bar nyomáson nyithat. (6 bar-ból 10 % levonandó) NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE 13

14 A berendezés kezdeti p0 nyomása hideg állapotban (töltőnyomás) a statikus nyomásból áll, hozzáadva ehhez egy un. vízelőnyomást. A statikus nyomás a kollektor és az alatta lévő tágulási tartály közötti, méterben számolt magasságkülönbségből adódik. 1 méter 0,1 bar nyomásnak felel meg. A vízelőnyomás szerepe pedig az, hogy hideg évszakban, minimális berendezés térfogat esetén a berendezés legmagasabb pontján túlnyomást létesítsen. Közép-európai teleken a tágulási tartály 3%-a, és a tervezőnek ezt nagyobb tágulási tartály esetén nyomásegyenértékbe kell átszámolnia. Kisebb berendezéseknél ez 0,5-0,8 bar értékre tehető. Hőszállító folyadék szállítási állapot berendezés feltöltve maximális nyomás 12. ábra: Különböző működési állapotok a membrános tágulási tartálynál, grafika: Solarpraxis AG. A tágulási tartály kiszámított névleges térfogata alapján a gyártó használati utasításából kiválasztható az a tágulási tartály, amely legalább a számított névleges térfogattal rendelkezik. A tágulási tartály előnyomását az üzembe helyezésnél illeszteni szükséges lekapcsolt állapotban a berendezés töltőnyomásához, amely megfelel a statikus nyomásnak. Egy 10 méter magas épületnél a berendezést 1,5-1,8 bar nyomásra töltik, és a tágulási tartály előnyomása is 1 bar kell, hogy legyen. Különösen vonatkozik ez minden olyan berendezéseknél, amelyek igen rövid vezetékkel, és/vagy igen csekély vezeték keresztmetszettel, vagy nagy kollektor felülettel ill. nagy térfogatú kollektorokkal rendelkeznek (pl. vákuumcsöves kollektorok). Fűtéstámogatás céljára szolgáló berendezéseket elvileg szintén előkapcsolt tartállyal kell ellátni. 5 literes előkapcsoló tartály általában 20 négyzetméteres kollektorhoz elegendő. Rézcső mérete külső átm. * falvast. (mm) 12 x 0,7 12 x 1,0 15 x 0,8 15 x 1,0 Fajlagos vezetéktérfogat V (l/m) 0,088 0,079 0,141 0,133 A tágulási tartályt úgy kell elrendezni, hogy azt a 70 fok fölötti tartós hőmérséklettől védjük. A tágulási tartályt ezért feltétlenül a szolárkör visszatérő vezetékébe kell beépíteni. Ezen kívül egy előkapcsoló tartály beépítése is szükséges. Mivel az előkapcsoló tartály feladata a hő leadása, nem szabad, hogy szigetelt legyen. Az előkapcsoló tartály mindig szükséges, ha a kollektorok több gőzt termelnek, mint amennyit a csatlakozó vezetékek ismét kondenzálni tudnak Szerelvények Mint ahogyan a fűtésszerelésnél, a kollektorkörbe is hőmérőt, manométert, biztonsági szelepet, légtelenítőt, elzáró egységeket és visszafolyást megakadályozó egységeket szerelnek be. Minden alkatrésznek a napkollektor közelében jelentősen 110 fok feletti hőállósággal kell rendelkeznie. 18 x 0,8 18 x 0,1 22 x 1,0 28 x 1,0 28 x 1,5 35 x 1,5 42 x 1,5 0,211 0,201 0,314 0,531 0,491 0,804 1,257 Általánosan érvényes: előkapcsoló tartály beépítése a tágulási tartály védelmére minden szolár berendezésnél javasolt. 54 x 2,0 1, táblázat: A rézcső méretei és vezetéktérfogatok 14 NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE

15 A vízmennyiség-mérővel ellátott strang szabályozó szelepnek hőhordozó közegés hőmérsékletállónak kell lenni. A mérőnek illeszkednie kell a felhasznált hőhordó közeghez. Elzárónak megfelel a golyóscsap. A biztonsági szelepeket a kollektor- vagy rendszergyártó adatainak megfelelően kell betervezni és kiválasztani. A biztonsági szelep nyitó nyomásának legfeljebb a berendezés leggyengébb egysége nyomásfokozatának kell megfelelnie, biztonsági tényezővel. Általában ez a tágulási tartály, ritkábban a napkollektor, a szerelvények vagy a szivattyú. A biztonsági szelepek kivitelére és jelölésére vonatkozó AD 2000-A2 munkalap (AD2000 Merkblatts) meghatározására figyelemmel kell lenni. A biztonsági szelep buborék elvezetését úgy kell kialakítani, hogy gőzkilépés esetén személyi veszélyeztetés kizárt legyen. Az elvezetés a glikol-víz keverék felfogó tartályba történik. Ez a tartály hőmérsékletálló, és fel kell tudni vennie legalább a kollektortér térfogatát. Lehetőség szerint ésszerű, ha a teljes berendezés térfogatot fel tudja venni, tekintettel a feltöltésre, illetve a javításra és karbantartásra. A berendezés újratöltését egy szivattyú segítségével manuálisan el kell tudni végezni Szivattyúk A kollektorkörbe épített szivattyúknak hőmérsékletállóknak kell lenniük. A beépítés helyét úgy kell kiválasztani, hogy a szivattyú túlmelegedése kizárt legyen. A szivattyú védelme céljából a fagyálló adalék aránya a hőhordó közegben nem lépheti túl az 50 %-ot. Egyébként beállhat a motor túlmelegedésének a veszélye, továbbá alacsony kollektorkör hőmérsékleteknél a szivattyú a nagy nyomásveszteség miatt a hőhordó közeget egyébként nem tudja mozgásba hozni. A szivattyú beépítése feltétlenül a gyártó előírásának megfelelő kell, hogy legyen. A szivattyú károsodásának elkerülése érdekében a kollektorkört gondosan át kell öblíteni. (lásd Üzembe helyezés ). 13. ábra: légtelenítés csillapítás nélküli automata légtelenítővel és golyóscsappal, grafika: Solarpraxis AG. 14. ábra: légtelenítés csillapítással: golyóscsap kézi légtelenítéssel (balra) és automata légtelenítővel (jobbra), grafika: Solarpraxis AG. 4.8 Hőhordozó közeg Hőhordó közegként manapság többnyire a nem mérgező víz-propilénglikol keveréket használjuk. Erősen toxikus hatása miatt napjainkban csak ritkán használunk etilén-glikolt. Alkalmazása a nem ivóvíztartalmú tárolók feltöltésére korlátozódik. 40% glikol tartalmú fagyálló biztonságosan megakadályozza a berendezés károsodását, és a berendezés -24 C hőmérsékletig üzemképes marad. Ezen hőmérséklet alatt egy jégtartalmú folyadék (jégkása) képződik, ez azonban nem fogja a csővezetéket felrepeszteni, károsítani. Azért, hogy a hőhordó közeg a berendezés biztos üzemmódját lehetővé tegye, a következő pontokat kell figyelembe venni: csak kifejezetten a szolár berendezésekhez alkalmas fagyálló közeget kell használni. a kollektor körben felhasznált anyagoknak glikollal szemben ellenállóknak kell lenni (gyártó engedélye). A kollektorkörbe tilos horganyt vagy horganyzott alkatrészt beépíteni, mivel a glikol a horganyt feloldja. 50%-nál magasabb glikol tartalmat nem szabad alkalmazni, mert ez a tágulási tartály sérüléséhez vezet, magasabb szivattyúteljesítményt igényel és csökkenti a berendezés hatásfokát. NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE 15

16 4.9 Szabályozás A napkollektoros berendezés szabályozása az alábbi komponensekből áll: hőmérsékletérzékelő a kollektortérben, hőmérsékletérzékelő a tároló(k)ban, szabályzóeszköz. A szabályozás (egyszerű különbség szabályzó) legalább két bemenettel és egy kimenettel rendelkezik. Egy további hőmérsékletérzékelő (harmadik bemenet) kizárólag jelzőként szolgál, például a felső tároló tartományban, és nincs szabályzó funkciója. A legfontosabb szabályzó-paraméter a két érzékelő közötti hőmérsékletkülönbség. Amennyiben a bekapcsolási különbség (pl. 5-8 Kelvin) létrejön, a szivattyú bekapcsol. A kikapcsolási különbségnél kisebb hőmérséklet különbség esetén (pl. 2 Kelvin fok) a szivattyú kikapcsol. Termosztatikus keverő beépítése A napkollektoros berendezések ivóvizes részében 60 C-nál magasabb hőmérsékletek léphetnek fel. A felhasználó leforrázás elleni védelme itt különleges jelentőségű. Ezért kötelező egy termosztatikus keverőszelep alkalmazása, amely 60 C-ra korlátozza a hőmérsékletet. A tároló hőmérsékletének kollektorkör oldali korlátozása 60 C-ra a magas szolárhozadék elérése érdekében egyáltalán nem javasolt. Fontos: amennyiben a termosztatikus keverőszelepet az ivóvíz vezetékekben cirkulációval szerelték, ügyelni kell a cirkuláció visszatérő és a termosztát keverő hidegvíz előremenő hidraulikus összekapcsolására. Különben a cirkuláció szokásos üzemmenete során, egyidejű fogyasztás nélkül a keverő túlfutása következik be. Ekkor a keverő hideg vizet akarna bekeverni, fogyasztás nélkül azonban nem kap betáplálást. Ha egy ilyen esetben például 90 C-os víz éri el a keverőt, nem tud lehűlni. 16 NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE 15. ábra: a cirkulációs visszatérő bekötése a keverő termosztát hidegvíz előremenőbe, grafika: Solarpraxis AG. Ha ezzel szemben a cirkuláció visszatérője be van kötve, egy bypass jön létre a cirkulációs rendszerben, amíg az ivóvíz hőmérséklete ismét a kb. 60 Cra beállított hőmérsékletet el nem éri. Vízkőkiválás A múltban, a szolár tárolóban a hőmérsékletet gyakran C-ra korlátozták, hogy a vízkőkiválást elkerüljék. A gyakorlat azonban azt mutatja, hogy a vízkőkiválás veszélye az esetek túlnyomó többségében használt zománcozott, sima felületű csőhőcserélőknél gyakorlatilag elhanyagolható. Az ok a sima és az állandó hőtágulásnak kitett felületben keresendő, amely a vízkőlerakódás megtapadását hatékonyan akadályozza. A vízkő azonban iszap formájában a tároló tartomány alsó részébe ülepszik le, és onnan a karbantartás idején, szükség szerint eltávolítandó. A következőkben 3 alapvető szabályozási változatot mutatunk be Az egytárolós rendszer szabályozása A egytárolós rendszer szabályozása, az úgynevezett egytárolós berendezés a leggyakrabban alkalmazott szabályozás. Összesen egy hőmérsékletkülönbségszabályzóból valamint 2 hőmérsékletérzékelőből áll. A kollektorban lévő hőmérséklet ez esetben a tároló alsó tartományának hőmérsékletével kerül összehasonlításra. Egy harmadik érzékelő mutathatja a tároló felső tartományának hőmérsékletét. Amennyiben a hőmérséklet a kollektorban magasabb, mint a tárolóban, a kollektorkör szivattyúja működésbe lép. Leggyakrabban a paramétereket úgy állítják be, hogy a szivattyú beindulásához 5-8 Kelvin hőmérsékletkülönbség legyen szükséges. Ha a hőmérsékletkülönbség kisebb, mint 2-3 fokra esik vissza, a szolárszabályzó leállítja a kollektorkör szivattyúját. Amennyiben nem áll rendelkezésre elegendő napenergia, a kazán gondoskodik az ivóvíz felmelegítéséről A kéttárolós rendszer szabályozása Tipikus példa a rendszerre a HMV tároló és az uszodavíz tároló valamint az HMV tároló és a puffertároló kombinációja. Minden egyes tárolóhoz saját, önálló hőmérsékletkülönbség szabályzó szükséges. A szükséges szabályzót ezért ugyancsak kéttárolós szabályzónak nevezik. Mindenkor az egyik tárolót töltik fel elsőként. Az első tároló töltéséről a második tároló töltésére az átkapcsolást egy 3 utas átkapcsoló szelep vagy egy szivattyú végzi. Mindenekelőtt az elsőként feltöltött tárolót egy beállított hőmérsékletig felmelegítik.

17 Ezután, illetve abban az esetben, ha az első tároló töltése nem lehetséges, következik a második tároló töltése. Külső hőcserélők alkalmazása esetén figyelembe kell venni azt, hogy a tárolótöltő szivattyú a szekunderkörben a kollektorkör szivattyúval párhuzamosan van kapcsolva A kombitárolós rendszer szabályozása 16. ábra: Tipikus egytárolós rendszer, grafika: Solarpraxis AG. 17. ábra: Tipikus puffertárolós rendszer, grafika: Solarpraxis AG. 18. ábra: Tipikus kombitárolós rendszer, grafika: Solarpraxis AG. Kombitárolós rendszerekben a puffertároló és a HMV tároló egy kompakt egységet képez. A szabályozás szempontjából döntő, hogy a fűtéstámogatás bekötése állandóra vagy szabályozottra történik. Egész éves, 35 fok alatti fűtési visszatérő hőmérséklet esetén, mint például padlófűtésnél, állandó bekötéssel kell dolgozni, miután itt nincs szükség szerelvényekre és szabályzó egységekre. A szabályzástechnika itt egy egyszerű egytárolós szabályozás. Olyan berendezéseknél, ahol a visszatérő hőmérséklet 35 fok fölötti, ez a variáció nem jöhet szóba. Különben hővisszaáramlás következik be a fűtőkörből a puffertartományba. Ezáltal csökken a szolár berendezés hatásfoka. Itt az úgynevezett szabályozott visszatérő bekötés megvalósításához egy kiegészítő hőmérsékletkülönbség szabályzó szükséges. Az elv egyszerű: ha a visszatérő melegebb, mint a kombitároló, a 3 utas szelep a szolárpuffernél lévő fűtés visszatérőt közvetlenül a fűtőkazánba kapcsolja. Ha a visszatérő a tárolóból hőt tud elvenni, akkor azt a szolárpufferbe vezetik. Így a tároló nemkívánatos felmelegedése a kazán révén elkerülhető. Ebben az esetben a kéttárolós szabályzás különleges esetéről van szó, miután minden esetben egy hőmérséklet különbség szabályzó szükséges a tároló feltöltéséhez, egy pedig a kivételhez, illetve a fűtés visszatérő fenntartásához. A fűtőkazán így az előmelegített visszatérő hőmérséklete szerint vagy nem kapcsol be, vagy alacsony teljesítményértéken dolgozik. NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE 17

18 5. Napkollektoros rendszerek telepítése és szerelése 5.1 Szerelési elemek Rézcsövek A napkollektoros berendezésekben az MSZ EN 1057 szerinti installációs rézcsöveket használunk. Ez a szabvány a varratmentes, kör keresztmetszetű rézcsövek tulajdonságaira, összetételére, szállítási feltételeire és vizsgálatára vonatkozó feltételeket írja elő 6 és 267 mm közötti átmérőtartományban. Ezenkívül a felhasználásra kiszemelt rézcsőnek teljesíteni kell a Gütegemeinschaft Kupferrohr e. V. (RAL - minőségjel) minőségi feltételeit, amelyek az MSZ EN 1057 szabványhoz képest kiegészítő követelményeket és előírásokat tartalmaznak a rézcsövek minőségi vizsgálatára Idomok A rézcsövek kötésére szolárberendezésekben az alábbi idomok használhatók: minőségjellel ellátott kapillárisan forrasztható fittingek az MSZ EN és -4 szerint présidomok pren szerint fémesen tömítő roppantógyűrűs, menetes kötések MSZ EN szerint A napkollektoros berendezésekben esetlegesen fellépő, igen magas hőmérsékletek a szokásos fűtéstechnikához képest jelentősen magasabb követelményeket támasztanak a felhasználandó alkatrészekkel szemben. A rézcsövek, kapillárisan forrasztható rézidomok, speciális tömítőelemekkel ellátott szolár présidomok, roppantógyűrűs kötések azonban ezen különleges követelményeknek megfelelve, szakszerű tervezés és kivitelezés mellett korlátozás nélkül alkalmazhatók. Annak biztosítására, hogy csakis minőségi szerelési anyagok kerüljenek felhasználásra, a szerelő, a tervező és a beruházó felé legfontosabb javaslatunk kizárólag minőségjellel ellátott, a minőségi feltételeknek megfelelő rézcső, idom, forraszanyag és folyósítószer alkalmazása. Általánosan érvényes szabály, hogy minden felhasznált alkatrészre és termékre a mindenkori gyártó adatait kell figyelembe venni, ami a termék alkalmazási területére, annak korlátaira vonatkozik. Csavaros kötéseknél tilos PTFE (teflon) tömítőszalagot használni, mert a vízglykol keverék eltérő viszkozitási tulajdonságai miatt tömítetlenség léphet fel. Szakszerűen kivitelezett kendertömítés megengedett Kapillárisan forrasztható idomok Az MSZ EN szerinti kapillárisan forrasztható idomok RAL minőségjellel ellátva 6-tól 108 mm-es átmérőtartományban kaphatók, az MSZ EN szerinti átmeneti idomok (forrasztásos és egyéb vég kombinációja) pedig 4 coll menetes csatlakozó méretig. A rézcsövek lágy- és keményforrasztásánál a kapilláris forrasztási technikát alkalmazzuk, vagyis a forrasztási hézag egyenletes kell legyen, és megfelelően szűk, hogy a kapilláris hatás létrejöjjön, és a forrasz a nehézségi erő ellenében is befolyhasson a résbe. Ezek a feltételek az MSZ EN 1057 szabvány szerinti rézcsövek és az MSZ EN 1254 szerinti forrasztásos idomok esetén a szűk, egymáshoz illesztett mérettűrések következtében adottak. A forrasztás szakszerű előkészítése és kivitele döntő befolyást gyakorol a berendezés későbbi üzembiztonságára. Általánosan érvényes: A csővégeket a levágás után alaposan és mindig belül és kívül sorjátlanítani, a lágy rézcsövek végeit (tekercses csövek) mindig kalibrálni kell. A csővégek forrasztandó felületeit fémesen fényesre előkészíteni, tisztítani. (szennyezés- és oxidmentesség). A tisztításhoz fémmentes tisztítókendő, finom szemcséjű csiszolóvászon vagy huzalszálas kefe alkalmazható. A tisztítás maradványait el kell távolítani Présidomos kötések Szolárberendezésekben a rézcsövek présidomokkal történő kötéséhez használhatunk standard tömítő elemeket vagy nagyobb kollektor teljesítménynek is megfelelő tömítőelemeket, ez az üzemi körülmények függvénye. FONTOS: présidomok alkalmazásakor mindig a mindenkori gyártó szerelési útmutatóját kell figyelembe venni, különös tekintettel a megengedett nyomás- és hőmérsékletviszonyokra! Lényegében az alábbi utasítások érvényesek: A présidomok felhasználása előtt ellenőrizni kell, hogy a tömítőelemek a helyükön vannak-e. A csővégek sorja- és szennyeződésmentesek (pl. vakolatdarabok) kell legyenek, hogy elkerüljük a tömítőelem sérülését a présidom csőre történő rátolásánál. A biztonságos szerelés érdekében az idom betolási mélységét (pl. filctollal) a csövön jelölni kell. Ez a jelölés a betolási mélység optikai ellenőrzését teszi lehetővé a préselési folyamat megkezdése előtt. Támasztóhüvely nem szükséges. A préselés az idom gyártója által meghatározott speciális présszerszámmal történik. Ennek során az idom és a cső oldhatatlan módon kerülnek összekötésre. 18 NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE

19 Roppantógyűrűs kötések A fémesen tömítő roppantógyűrűs kötések a sima csővégek számára szolgáló oldható kötések csoportjába tartoznak. A roppantógyűrűs kötések az MSZ EN szerint 108 mm csőátmérőig alkalmazhatók. A menetes végű átmenetek az egyéb kötési rendszerekhez történő kompatibilitást biztosítják. 5.2 Forraszanyagok és folyósítószerek A napkollektoros berendezések létesítésénél az MSZ ENV szerint arra kell ügyelni, hogy a csővezetékekben felhasznált anyagoknak a legmagasabb üzemi hőmérsékletet és a legnagyobb üzemi nyomást (stagnálási körülmények között) ki kell állniuk. Ezt különösen a nagy hőterhelésnek kitett részeknél kell figyelembe venni. A lágyforrasztás az épületgépészetben 110 C üzemi hőmérséklet alatt engedélyezett. Mivel az olyan lágyforraszanyagokat és pasztákat, amelyek a gyártó adatai alapján 110 C fölötti hőmérsékletet is tartósan elviselik, Németországban nem ajánlják, ezért a lágyforrasztás, mint kötőtechnika a várható magasabb hőmérsékletek miatt nem javasolt (az osztrák példát lásd a keretes írásban). Ezen okok miatt az egyéb, alkalmas kötéstechnikák javasoltak: keményforrasztás, hegesztés, préselés, roppantógyűrűs kötés. A keményforraszokat az MSZ EN 1044, a folyósító szereket az MSZ EN 1045 szabvány írja le, és e termékek RAL minőségjel tanúsítottak. (3. táblázat). Ezek a termékek a napkollektoros rendszerekben fellépő hőmérsékletekre és nyomásokra korlátozás nélkül alkalmazhatók. Keményforraszok összetétele MSZ EN 1044 szerint Olvadási tartomány ( C) CP 203 (L CuP6) CP 105 (L - Ag2P) Folyósítószer MSZ EN 1045 szerint Folyósítószer hatástartománya ( C) Ag 106 (L - Ag34Sn) FH 10 (F - SH1)* Ag 104 (L - Ag45Sn) Ag 203 (L - Ag44) táblázat: A szolárrendszerek szereléséhez engedélyezett keményforraszok és folyósítószer * Réz-foszfor forraszanyagnál (CP 203 és CP 105) a réz-réz kötésekhez nem szükséges folyósítószer. A réz sárgarézhez vagy vörösöntvényhez történő kötéséhez azonban folyósítószert kell használni. Külső átmérő (mm) Rögzítési távolság (m) 1,25 1,25 1,5 2 2,25 2,75 3 3,5 4. táblázat: Irányértékek a rögzítési távolságokhoz vizet szállító rézcső vezetékekhez a DIN rész szerint Kitekintés a szomszédba (Osztrák előírások) Ausztriában a 200 C alatti normál nyugalmi hőmérsékletű, és 6 bar biztonsági szelep nyitási nyomás alatti szolárrendszerek esetében engedélyezett a lágyforrasztás, mégpedig S-Sn97Cu3 típusú forraszanyaggal (MSZ EN szerint) és ezt a forraszt tartalmazó forrasztópasztával. Ezt az M és -2 számú osztrák szabvány (Ö-Normen) engedélyezi. Egyéb forrasztópaszta használata nem engedélyezett. A magasabb nyugalmi hőmérsékletű, vagy nagyobb üzemi nyomású rendszerek esetében Ausztriában is csak az eddigiekben felsorolt kötésmódok engedélyezettek. Megjegyzés (MRK): Az S-Sn97Cu3 típusú lágyforrasz olvadási tartománya C között van, tehát látható, a 200 C maximális megengedett hőmérsékletre ügyelni kell, magasabb hőmérséklet előfordulását biztosan ki kell tudni zárni (rövid ideig is!), ugyanis közel vagyunk a forrasz olvadási tartományához. Az épületgépészetben a lágyforraszok általában 110 C üzemi hőmérsékletig engedélyezettek, biztonsági tényezőt is figyelembe véve. NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE 19

20 5.3 Megmunkálási és kötéstechnikák Magyarországon a rézcsövek gázszereléshez való alkalmazására a GMBSZ ill. a gázszolgáltatók előírásai érvényesek, ivóvíz- és fűtésszerelésre ajánlások léteznek. Németországban a DVGW munkalap GW 2 Rézcsövek kötése a gáz- és ivóvízszerelésben, épületen kívül és belül meghatározásai érvényesek. Egyéb területre a GW 2 alkalmazása nem kötelező. Ezen munkalap kijelentései azonban általánosan érvényes szabályok a rézcsövek kötésére és ezért a napkollektoros rendszerek szerelése területén is alkalmazhatók. Hazánkban a Magyar Rézpiaci Központ kiadványai tartalmazzák a német előírásokat, ezeket ajánljuk betartani rézcsövek kötésekor a napkollektoros rendszerek szerelésénél is. Ajánlott kiadványok: Szakszerű rézcsőszerelés oktatási program, Rézcsövek az épületgépészetben szerelési segédlet, Épületgépészeti tervezési segédlet rézcsöves szerelésekhez. Minden kiadvány letölthető a weboldalról. 5.4 Hőtágulás 1 méter rézcső tágulása a csőátmérőtől független, jóllehet lényegesen kisebb mértékű, mint a nemfémes anyagoké, azonban 100K fok hőmérséklet különbségre értéke 1,7 mm (a réz lineáris hőtágulási együtthatója α=0,017mm/ m.k). Amennyiben ezt a tényt a szerelésnél nem vesszük figyelembe, és a csöveknek nincs tágulási lehetősége (kompenzátorok, ívek, stb.), a keletkező feszültségek révén repedések keletkezhetnek a csőben, az idomokban, vagy a kötés helyén, ami tömítetlenséget eredményez. 5.5 Rögzítések A szolárvezetékeket nem szabad gáz- és vízvezetékekhez rögzíteni. Nem szolgálhatnak egyéb vezetékek tartójaként, egyéb módon sem terhelhetők. Vízszállító vezetékekben a rögzítésnek hangvédelmet is kell biztosítania, melegvizet szállító vezetékekben a csővezetékek hőtágulásával is számolni kell. A csőrögzítések kiválasztásánál és elrendezésénél ezeket a tényezőket kell figyelembe venni. 5.6 Réz összeépítése egyéb anyagokkal, zárt rendszerben Zárt rendszerekben, a VDI 2035 szerint szakszerűen kivitelezett melegvíz előállító berendezésekben rézcsövek és egyéb fémes anyagú csövek illetve berendezések összeszerelésekor semmilyen korróziós veszély nem léphet fel. A korrózióhoz fontos reakciópartnert, az oxigént a víz első felhevítése kihajtja, és eltávozik a légtelenítőn keresztül, vagy pedig lekötésre kerül. Oxigén beáramlás lehetséges tömítetlenségeknél vagy oxigéndiffúzió mentes műanyagcsöveknél, amelyet szakszerű szereléssel el kell kerülni. Horganyzott csöveket és idomokat szolárberendezésekben egyáltalán nem szabad felhasználni. 20 NAPKOLLEKTOROS RENDSZEREK SZAKSZERŰ TELEPÍTÉSE