Alternatív ENERGIAFORRÁSOK Új Termék +10% hatásfok -25% ár NAPKOLLEKTOR Környezetbarát energia, tiszta és fenntartható minőségű élet Az új jövő víziója? Igen! Az életet adó napsugárral - napkollektoraink - elérhető közelségbe hozzák, Az új és tiszta, mindenki által megfizethető energiát a jövőt. Termékfejlesztő, forgalmazó: PÉTER IMPEX Kft. 6000 - Kecskemét, Alkony u. 29. T/F: +36 (76) 505-018 E-mail: info@solarkollektor.hu www.solarkollektor.hu Kizárólagos gyártó: METALCONSTRUCT zrt. 6000 - Kecskemét, Fűzfás köz 3. T: +36 (76) 482-233 www.metalconstruct.hu A PÉTER IMPEX Kft. által gyártatott és forgalmazott napkollektor a 000838586-0001/ 000838586-0002/ 000838586-0003 sorszámokon közösségi formatervezési mintaoltalom alatt, az U 06 00268 számon használati mintaoltalom alatt, a P 07 00564 számon szabadalommal rendelkező, törvény által védett termék.
A napenenergia hasznosításának lehetőségei Az emberiség növekvő energiaigényét jelenleg döntő többségében fosszilis energiahordozók (szén, olaj, földgáz, stb.) biztosítják. Ezek felhasználási lehetősége nem kimeríthetetlen, vagy megújítható folyamat, ugyanis az egyre csökkenő készletek még pótolhatóak költséges beruházásokkal - ideig-óráig -, de a feltárt tartalékokkal is csökkenő értéket mutatnak. Az égéstermékekkel légkörbe jutó káros anyagok (széndioxid és a kéndioxid) rontják a levegő minőségét, befolyásolják a bolygónk kisugárzását, megnövekedésük felmelegedést okozva veszélyezteti a Föld energia-egyensúlyát. Következésképpen a minket körülvevő levegő egyre növekvő szennyezettsége - a jelenlegi energiagazdálkodásból adódóan a természetre is mind nagyobb hatást gyakorol. Nő a természeti katasztrófák (viharok, áradások) aránya, és ez a felelősen gondolkodó társadalmat mindinkább a jelenségek újraértékelésére és a szakmai megoldások keresésére kényszeríti, egyre hangosabb és radikálisabb figyelmeztetést adva a döntéshozók részére. Szakértők véleménye szerint a környezetbarát életszemlélet lehet a megoldás; ennek fő elemei az energiatakarékosság és megújuló energiaforrások alkalmazása. Megújuló energiaforrások biztosítják azt az új energiát, ami állandóan, vagy ciklikusan mindig rendelkezésre áll - emberi mértékben - szinte kimeríthetetlen, használata során a Föld természetes energia-egyensúlya nem módosul, visszafordíthatatlan környezetterhelést nem okoz. A megújuló energiák közös jellemzője, hogy létrehozójuk és táplálójuk a Nap. A napsugárzás hatása különböző természeti jelenségeket hoz létre, melyek lehetnek közvetett, vagy közvetlen energiatermelésre hasznosíthatóak. Közvetett jelenségeken alapuló energiaforrások: Szélenergia Vízenergia Biomassza Talajhő Közvetlenül felhasználható napenergia: Passzív hasznosítás Aktív hasznosítás Napelemek Napkollektorok A napsugárzás jellemzői A Föld legfontosabb energiaforrása a Nap. A napsugárzásnak köszönhető a földfelszín és az azt beborító légréteg felmelegedése, így a -270 C hőmérsékletű világűrben keringő Föld átlagos hőmérséklete eléri a +17 C-ot, lehetővé téve ezzel az élet kialakulását és fenntartását. A Nap nagyrészt plazma állapotban lévő hidrogénből álló gáztömb tömegében magfúzió, vagyis termonukleáris hőtermelés zajlik, melynek során hidrogén héliummá alakul. A magfúzió következtében Nap külső felületének a hőmérséklete megközelítőleg 6000 K. E rendkívüli magas hőmérséklet következtében a Nap a világűr felé rövid hullámhosszú elektromágneses fény-sugárnyalábot bocsát ki. A napsugárzás teljesítményből (4x10 23 kw) a földfelszín részesedése eléri a 173 10 12 kw. A Föld légkörének külső határára érkező napsugárzásnak csak egy része éri el a földfelszínt. A teljes mérleg szerint a napsugárzás 23%-át a légköri gázok elnyelik, hővé alakítják, 26% pedig visszaverődés és szórt sugárzás formájában a világűrbe visszasugárzódik. A földfelszínt így a napsugárzás 51%-a éri el, 33% mint közvetlen rövidhullámú sugárzás és 18% mint diffúz sugárzás. Ebből a földfelszín a napsugárzás 10%-át visszaveri, amiből 5% a légkörben elnyelődik, 5% pedig a világűrbe távozik. A Föld napsugárzási háztartása - ami több ezerszeresen meghaladja az emberiség jelenlegi energiaigényét - átlagértékben állandóan kiegyenlített, azonban egyes pontjain, értéke időben változó. A jelenség oka a Föld geometriai viszonya a Naphoz, ami befolyásolja az időjárás alakulását. A napsugárzás a légkör határán az alábbi tartományokra osztható: Ibolyántúli sugárzás, részaránya 9% Látható fény tartománya, részaránya 49% Nem látható infravörös (hő-) sugárzás, részaránya 42% Fentiekből látható, hogy a légkör, a földfelszínre érkező napsugárzás gyengülését okozza, amit jelentősen befolyásol az időjárás állandó változásától függő felhőzet és köd jelenléte, ezek a napsugárzás jelentős részét visszaverik, ill. elnyelik. A Föld forgástengelye és a Nap körüli keringés tengelye közötti 23,5 -os eltérés miatt a Nap látszólagos pályája az égbolton az év minden napján más és más. Ez a pálya télen alacsonyabb, nyáron magasabb, ami természetesen befolyásolja a hasznosítható energia mennyiséget is. Mivel Magyarország az északi mérsékelt övben, az északi szélesség 45,8 és 48,6 között található, a napsütéses órák száma megközelítőleg 2100 óra/év, az érkező napsugárzás hőmennyisége ~1300 kwh/m 2 év, csúcsértéke nyáron, a déli órákban, tiszta égbolt esetén eléri, néha meghaladja az 1000 W/m 2 értéket. Magyarországon ennek a hőmennyiségnek legnagyobb értéke megközelítőleg évi 1450 kwh/m 2 a déli tájolású és 40-42 -os dőlésszögű felületre érkezik. Erre az értékre hatással van a hőelnyelő napkollektor optimális dőlésszöge, tájolása, illetve a napenergia-hasznosító berendezés típusa ill. üzemi körülménye is. Felmerülhet az a kérdés is, hogy célszerű-e a Nap irányába forgatni a hőelnyelő készüléket. Mivel a napsugárzás jelentős része határozott irány nélküli szórt sugárzás, a napkövetéssel elérhető teljesítménynövekedés általában nem áll arányban a
Napkollektoros rendszerek általános felépítése Magyarországon - igen jó éghajlati adottságai miatt - aktív napenergia-hasznosítás céljára többnyire folyadék munkaközegű napkollektorokat alkalmaznak. Az ilyen napkollektoros hőtermelő berendezések általában az alábbi fő részekből tevődnek össze: Napkollektorok, melyek elnyelik, hővé alakítva átadják a munkaközeg folyadéknak a napsugárzás energiáját. Tárolók, melyek a napkollektorokkal termelt hőt melegvíz formájában tárolják. Működtető, szabályozó, biztonsági és ellenőrző szerelvények. Ide tartozik a keringető szivattyú, az automatika, a tágulási tartály, a biztonsági szelep, a nyomás- és hőmérők, a szabályozó- és váltószelepek valamint az egyéb szerelvények. Csővezeték rendszer, ami a kollektorokat köti össze a tárolóval és a fogyasztóval. A napkollektoros rendszerek a kollektorokban felmelegedő folyadék szerint lehetnek egy vagy kétkörösek. Egykörös rendszer esetén a kollektorokban közvetlenül a felmelegítendő használati víz kering. Az ilyen rendszer előnye az egyszerűség, hátránya a fagymentes időszakra korlátozott alkalmazhatóság, valamint a kollektorokban a vízkövesedés, lerakódás és forrás veszélye. Kétkörös rendszer esetén a kollektor kör (primer) külön zárt kör, melyet megfelelő hígítású fagyálló hőátadó folyadékkal töltenek fel. A kollektorokban felmelegedett fagyálló folyadék hőcserélőn keresztül fűti fel a tárolóban lévő vizet. Műszakilag megoldható a fagyálló folyadék kiiktatása és vízzel való helyettesítése, ami valamivel jobb hőátadást- és átvételt biztosít, de ehhez szükséges egy kisebb tároló tartály és egy kevés automatika. A kétkörös rendszerek egész évben, tehát télen is biztonsággal használhatók, előnyük a nagyobb éves energiahozam, a megbízható - a kollektorok vízkövesedését kiküszöbölő - üzem, míg hátrányuk a hőcserélő miatti nagyobb beruházási költség, és a kissé bonyolultabb működtetés. A folyadék munkaközeg szállítása szerint a napkollektoros rendszerek lehetnek gravitációs vagy szivattyús keringetésük. Gravitációs (fajsúlykülönbségből adódó) keringetés esetén a tárolótartály a kollektorok fölött helyezkedik el, ahol a hőátadó munkaközeg keringése - napenergia hatására - a kollektorban felmelegedett folyadék fajsúlycsökkenése miatt következik be. Az ilyen rendszerek előnye az egyszerűség, a keringető szivattyú és automatika kiiktatása, hátránya a tároló helyének kötöttsége. Gravitációs rendszereknél a keringést biztosító nyomás-különbség viszonylag kicsi, ezért csak kis áramlási ellenállású kollektorokat, csöveket és tárolókat lehet alkalmazni. Szivattyús keringetésű rendszerek esetén a hőátadó folyadékot szivattyú áramoltatja. A szivattyús rendszerek előnye, hogy a tároló bárhol elhelyezhető, kiterjedt rendszer építhető, nem indokolt a kis áramlási ellenállással bíró elemek használata, a szivattyú ki- és bekapcsolásával, vagy a fordulatszám változtatásával, jól szabályozható üzem valósítható meg. Hátrányuk a nagyobb beruházási- és üzemköltség. A napkollektorok működése, felépítése A napsugárzást a különböző tárgyak anyaguktól, kialakításuktól függő részarányban visszaverik, elnyelik, vagy átengedik. Hő akkor keletkezik, ha a napsugárzást az anyag elnyeli. Ezért a napkollektoros berendezések célja a napsugár minél nagyobb részarányú befogadása és elnyelése. Azt a berendezést, ami a napsugár energiáját elnyeli, hővé alakítja, azt a folyadék munkaközegnek átadja, napkollektornak (napenergia-gyűjtőnek) nevezzük. A napkollektorok legfontosabb eleme a hőelnyelőlemez (abszorber). Feladata a napsugár elnyelése és hővé alakítása, valamint a keletkezett hő átadása a kollektorban keringő munkaközegnek. A napsugarat minden fekete színű és matt felületű anyag a reá jellemző hatásfokkal elnyeli, amíg hőmérséklete nem emelkedik környezete fölé, ezt követően maguk is sugárzóvá válnak, ami már veszteséget jelent. Itt van nagy jelentősége a jó tervezésnek és a jó műszaki megoldásoknak.
PÉTER IMPEX Kft. által gyártatott és forgalmazott napkollektor jellemzői Cégünk által gyártatott és forgalmazott napkollektor a 000838586-0001/ 000838586-0002/ 000838586-0003 sorszámokon közösségi formatervezési mintaoltalom alatt, az U 06 00268 számon használati mintaoltalom alatt áll, és a P 07 00564 számon szabadalomra terjesztett termék. Ez egy zárt különleges bevonatú síkkollektor, első és egyben a legfontosabb jellemzője - eltérve a hagyományos típusoktól - az a műszaki megoldás, ahol a hőelnyelő felület azonos a hőátadó felülettel, így biztosítva egy rendkívüli hőteljesítményt és a legnagyobb elérhető hatásfokot. Nincs közvetítő elem az abszorber hőátadó felülete és a fűtőközeg között, nincs galvanikus rozsdásodás - ami szigetelne -, nincs rossz préselés, rossz összeillesztés, melyek mind-mind hatásfok-csökkentő tényezők. A kollektor fő eleme a melegen préselt erre a célra tervezett különleges ötvözött alumínium lemezprofil, melyen préseléssel kis mélységű széles folyadékjárat került kialakításra, a lemezek párhuzamosan egymáshoz megfelelő távolságban rögzítve, végei bekötve az elosztó- illetve a gyűjtőcsövezettbe, biztosítva egy ideális 1,7 liter űrtartalmat és a szükséges két be- illetve két kimenetet. Az általunk gyártatott termék második igen fontos jellemzője a kimondottan erre a célra kialakított és alkalmazott - egynemű és kizárólagos - ötvözött alumínium anyag, ami nagyon jó hővezető képességgel (235 W/m C) rendelkezik, időt álló, rozsdásodásnak ellenálló, tömege kicsi (sűrűsége nem több mint 2,8 kg/dm 3 ), könnyen megmunkálható, könnyen szerelhető fém, és viszonylag olcsó. A termék harmadik, szintén nagyon fontos jellemzője - eltérően a hagyományos megoldásoktól - a napkollektor felületi kezelése. Az általunk alkalmazott ötvözött alumínium lemez felületkezelése matt fekete elox, aminek a napsugárzás hullámhossz-tartományában igen nagy a fajlagos hőelnyelő képessége (kb. 85%), míg a saját hőmérsékletének megfelelő hullámhossz tartományra vonatkozó fajlagos hő-kisugárzó képessége (kb. 15%) aránylag kicsi. Az eloxréteg elektrokémiai úton kerül felvitelre, tartósabbá téve annak felületét, ugyanis a felületen tömör 10-18 mikron fémes oxidréteg alakul ki. Ez a tömör réteg elektromos szigetelő hatásánál fogva kizárja a galvanikus rozsda lehetőségét, ugyanakkor esztétikus, hőszigetelése elenyésző, hatásfoka rendkívül jó. A kollektorok igen fontos eleme a kollektorház, ami általában alumínium lemezből készül. Feladata a lefedés és a hőszigetelés, az abszorber zárt egységben tartása, a kollektor lezárása, a nedvesség bejutásának megakadályozása. A kollektorház kialakítása cégünk esetében is fontos szempontként szerepelt, ugyanis erre a célra tervezett különleges ötvözött alumínium keretprofilt használtunk. Előnye, hogy méreteiből adódóan a kollektor esztétikus és tömege számottevően csökkentett: vastagsága csak 6,1 cm, külső méretei 2,0 x 1,0 m, tömege 38,6 kg. A kollektorház alja (feneke) szintén hidegen hengerelt ötvözött alumínium lemez. A kollektorok szintén fontos eleme a lezáró üveg. Feladata, hogy szabad felületén (a mi esetünkben 1,94 x 0,94 m) átengedje és visszatartsa a napsugárzást, ugyanakkor hőszigetelő-képességével csökkentse az abszorberlemez konvektív hővesztességét. Általában nagy tisztaságú, alacsony vastartalmú, edzett antireflexiós szolár üveget alkalmaznak; ez a megoldás a mi termékünkre is igaz. Az üveg edzettsége és vastagsága (4 mm) biztosítja, hogy szállítás és felszerelés közben nem törik el, ellenáll a rárakodó hórétegnek és az erősebb jégverésnek is. A napkollektorok hatásfokának a növelése érdekében hőszigetelést használnak, általában ásványgyapot lemezt. Cégünk ragaszkodott a hővisszaverő fóliával ellátott hungarcell ill. a kombinált ásványgyapot-hungarocell hőszigeteléshez. A kollektor kialakításánál lényeges szempont volt, hogy szükség esetén legyen szétszerelhető, elemei cserélhetőek, valamint a zárt térfogat párátlanítása megoldott. A napkollektorok alkalmazási területei, kiválasztásának szempontjai A kereskedelmi forgalomban az alábbi típusú napkollektorokat találjuk: lefedés nélküli, nem különleges bevonatú síkkollektor, nem különleges bevonatú síkkollektor, lefedéssel, különleges bevonatú síkkollektor, lefedéssel (leggyakrabban alkalmazott típus), különleges bevonatú, vákuumos síkkollektor, vákuumcsöves kollektor. A napkollektorokat a leggyakoribb esetekben szabadtéri vagy fedett medencék fűtésére, használati-melegvíz (HMV) készítésre vagy épületek kiegészítő fűtésére alkalmazzák. Ezek az alkalmazások egymástól eltérő üzemmódokat jelentenek, így más-más követelményeket támasztanak a napkollektorokkal szemben. Szabadtéri medencék fűtése Nyáron, szabadtéri medencék fűtésére alkalmazott kollektorok közepes hőmérséklete nem sokkal magasabb a környezeti levegő hőmérsékleténél. A levegő hőmérséklete 25-32 C, a medence vizének hőmérséklete 24-28 C, amit 35-40 C-os kollektorral lehet fűteni. A napsugárzás teljesítménye ~800 W/m 2. Ekkor a kollektorok hatásfok képletében szereplő független változó X = 0-0,2 körüli érték. Legrosszabb hatásfoka ebben az esetben - erős tükröződése miatt - a vákuumcsöves napkollektornak van. Szabadtéri medencék fűtésére, tehát egyszerű, viszonylag olcsó, lefedés nélküli kollektorokat is eredményesen lehet alkalmazni, sőt ezeket, a kollektorokat elsősorban erre a célra gyártják. A lefedéssel készült kollektorok síkkollektorok - nagyobb teljesítménye viszont, hidegebb napokon érvényesül, ezért nyáron, medencefűtés esetén ezekkel, a kollektorokkal 15%-al nagyobb teljesítmény érhető el.
Egész éves használati-melegvíz készítés A napkollektorok leggyakoribb alkalmazási üzemmódja a használati-melegvíz (HMV) készítés. A HMV készítés esetén a kollektorok hőmérséklete általában 30-40 C-kal magasabb a környezeti levegő hőmérsékleténél, ekkor a hatásfok független változója X>0,04. Ebben az üzemállapotban a síkkollektorok és a vákuumos kollektorok hatásfoka közel megegyezik, 60% körüli érték, ebből következően ajánlott az olcsóbb és könnyen kivitelezhető síkkollektorok alkalmazása. Fedett medencék egész éves fűtése Fedett medencék egész éves fűtése a kollektoroknak valamivel kedvezőbb üzemmódot jelent, mint a HMV készítés. Ennek oka, hogy a kollektoroknak egész évben a viszonylag hideg medencét kell fűteniük. Ebben az üzemmódban vákuumos kollektorokkal kb. 5%-al érhető el jobb eredmény, mint a síkkollektorokkal, de ez utóbbiakat kárpótolja a tartóssága és a kisebb beruházási költség. Épületek kiegészítő fűtése Épületek fűtése esetén a kollektor és a környezeti levegő közötti hőmérsékletkülönbség 40-60 C, ugyanakkor a napsugárzás értéke általában 400-500 W/m 2. A hatásfok paramétere így X = 0,1 körüli érték. Ebben az üzemállapotban legjobb hatásfoka a vákuumcsöves és a síkkollektornak van, mivel ilyenkor jelentkezik a kiváló hőszigetelés előnye. A napkollektoros rendszerek tartozékai A napkollektor rendszerek általában az alábbi fő részekből állnak: Napkollektorok, melyek elnyelik, és hővé alakítják a napsugárzás energiáját. Tárolók, melyek a napkollektorokkal termelt hőt melegvíz formájában tárolják a napsütés-mentes időszakra. Működtető, szabályozó, biztonsági, és ellenőrző berendezések, szerelvények. Ide tartozik a keringető szivattyú, az automatika, a tágulási tartály, a biztonsági szelep, visszacsapó szelep, a légtelenítő, a nyomásmérő, a hőmérő és egyéb szerelvények. Általános követelmények A melegvíz-termelő napkollektoros rendszerek legfontosabb eleme maga a napkollektor. Ahhoz azonban, hogy a rendszer jól és jó hatásfokkal működjön, szükséges, hogy a többi elemet is gondosan válasszuk ki. A napkollektor rendszer megvalósítása épületgépészeti tevékenység, a szerelési munkálatok hasonlóak a fűtés- és vízvezeték-szerelési munkákhoz. A felhasznált szerkezeti és szerelési anyagok többsége is megegyezik az ott alkalmazottakkal. Néhány különleges szempont azonban eltérő, melyeket fokozottan figyelembe kell venni. Ezek a következők: Egy kollektor mezős, egy tárolós rendszer A napkollektor rendszereknek nincs meghatározott, állandó teljesítménye. A kollektor által szolgáltatott energia pillanatról-pillanatra változhat a napsütéstőlés a léghőmérséklettől függően. Ezért a rendszer tervezésekor, méretezésekor napi, ill. időszakra átlagolt hasznosítható hőmennyiséggel kell számolni. A jó minőségi kollektorok üresjárási hőmérséklete igen magas, elérheti a 180 C t. Üresjárat mindig előfordul, azt kivédeni nem lehet (pl. áramszünet), ezért az újrainduláskor rövid ideig ez a magas 100 C feletti hőmérséklet jelenik meg a teljes rendszerben, ezt az összes szerkezeti elemnek el kell viselnie. Ezért nem lehet pl. műanyagcsövet, gumibetétes csövet, stb. alkalmazni. Fokozottan kell ügyelni a hőtágulási lehetőségekre is, bizonyos teljesítmény felett Egy kollektor mezős, gondoskodni kell a kollektorok nyári hűtéséről is. két tárolós rendszer A nagy közeg-hőmérséklet miatt, napkollektoros rendszerekben az üzemi nyomás is magas, ezért a hőhordozó közeg forrásának elkerülése érdekében az üzemi nyomást körültekintően kell meghatározni, ami a forráspont hőmérsékletét is befolyásolja. Ezért célszerű az üzemi nyomást legnagyobb 3-4 bar érték alá beállítani, mivel úgy az alkalmazott fagyálló folyadék-víz keverék forráspontja nem emelkedik 150 C körüli érték fölé. Az épületgépészetben általában 1-1,5 bar üzemi nyomást és 2,5 bar nyomásra alkalmas biztonsági szelepet alkalmaznak. Meg kell tehát nézni, hogy a beépített berendezések megengedett legnagyobb nyomása a biztonsági szelep nyitónyomásánál magasabb kell, hogy legyen. Egész évben üzemelő napkollektoros rendszereket általában fagyálló folyadékkal kell feltölteni. Ez fokozott figyelmet és körültekintést igényel, ugyanis csak nem mérgező, propilén-glikol alapú, illetve monopropilén-glikol alapú fagyállót szabad alkalmazni, és akkor is rendszeresen ellenőrizni kell, hogy meghibásodás esetén a fagyálló folyadék az ivóvíz
Általános méretezési szempontok Magyarországon meteorológiai adottságai mellett, csak napkollektorokkal általában nem állítható elő a különböző felhasználási területek egész éves hőigénye. Ezért a napkollektoros rendszerek többnyire párhuzamosan működnek a hagyományos energiahordozójú hőtermelőkkel. A napkollektoros rendszerek méretezésének célja meghatározni, hogy mekkora az optimális rendszer, és milyen részarányban tudja fedezni az adott feladathoz tartozó hősszükségletet. A kollektorok által fedezett hőigény és a teljes szükséges hőigény hányadosát szoláris részaránynak nevezzük. A napkollektoros rendszerek másik fontos jellemzője a rendszerhatásfok, ami nem más, mint a napkollektoros rendszerrel hasznosított és a napkollektorok felületére érkező napsugárzás aránya. Az alacsony szoláris részarányú rendszerek magas rendszerhatásfokkal működnek, magas szoláris részarányt viszont általában csak alacsony rendszerhatásfokkal lehet elérni. Az optimális szoláris részarány igen sok tényezőtől függ. Kisebb használati-melegvíz készítő rendszereknél, családi házak esetében, nagy valószínűséggel elérhető az 50-70%-os hatásfok. Nagyobb rendszereknél inkább alacsonyabb, 20-50% körüli érték a célszerű, a megtakarítás ekkor is jelentős. Mindkét esetben a kollektoros rendszer egész éves hatásfoka és megbízható működése, ill. a beruházási költség megtérülési ideje a fontos. Szoláris részarány = Kollektorok hőmennyisége / Teljes hőigény Átfogó sugárzás évi összege Magyarországon [kwh/m 2 /év] Rendszerhatásfok = Hasznosított napsugárzás / A napkollektoros rendszerekkel hasznosítható hőmennyiség Vízszintes felületre érkező napsugárzás energiájának napi átlagértékei [kwh/m 2 /nap] Napkollektoros rendszerek pontosabb méretezése csak számítógépes szimulációs programmal végezhető el. A program alkalmas arra, hogy valamennyi, a valóságos rendszerekben is előforduló paraméterek beállítása után elvégezze a rendkívül bonyolult, sok tényezőtől függő méretezést. Nem számítógépes módszerrel napkollektoros rendszereket nehéz méretezni. Egyszerűsítő összefüggések, térképek, vagy nomogramok léteznek, melyekkel közelítő előméretezést lehet végezni. Déli tájolású, 35 -os dőlésszögű felületre beeső napsugárzási adatok a hónapok egy napjára számított átlagértékek alapján Déli tájolású, 45 -os dőlésszögű felületre beeső napsugárzási adatok a hónapok egy napjára számított átlagértékek alapján
Használati-melegvíz (HMV) készítő rendszerek méretezése Először meg kell állapítani a méretezendő létesítmény átlagos napi melegvízszükségletét. Ez meghatározható számítással, a személyenkénti fogyasztás megbecsülésével, vagy már üzemelő létesítmények esetén a tulajdonos, üzemeltető adatszolgáltatása alapján. A napi vízfogyasztás: V = n V 1 [l/nap] Jelmagyarázat: n: a felhasználó személyek száma, V 1 : a személyenkénti melegvízfogyasztás [l/nap] Családi házak esetén 45 C-os vízből: o V 1 = 60-120 magas igények, o V 1 = 40-60 átlagos igények, o V 1 = 30-40 alacsony igények, Szállodák, panziók 45 C-os vízből: V 1 = 50-100 Vendéglők, konyhák 60 C-os vízből: V 1 = 5 liter / adag Egyéb létesítményekre vonatkozó adatok épületgépészeti kézikönyvekből vehetők. A melegvíz előállítás hősszükséglete Nyári félévben hasznosítható hőmennyiség átlagos értéke: Téli félévben hasznosítható hőmennyiség átlagos értéke: A hasznosítható napsugárzás átlagos értékei [kwh/m 2 /nap] A napi melegvíz mennyiség előállításához szükséges hőmennyiség: Q (HMV) = 1,1 c ρ V (t m - t h ) [Wh/nap] Jelmagyarázat: c = 1,16 Wh/kg. K a víz fajhője ρ = 1 kg / l a víz sűrűsége t h = 10-15 C a hidegvíz hőmérséklete t m = 45-60 C használandó melegvíz hőmérséklete A képletben az 1,1-es szorzó a tárolási és felhasználási veszteségeket veszi figyelembe. Ha a melegvizet áramoltatják is, akkor cirkulációs hővesztesség miatt további 10-20%-al meg kell növelni a hőigényt. Q knyár = ~2,8 kwh/m 2 /nap Q ktél = ~1,1 kwh/m 2 /nap A melegvíztároló méretét célszerű úgy meghatározni, hogy a tároló térfogata körülbelül egyezzen meg a napi melegvízfogyasztás (45 C-ra számított) mennyiségével. A hasznosítható sugárzásra megállapított értékeket még módosítani kell a kollektorok elhelyezésétől függően. Magyarországon egész éves használat esetén, az optimális kollektorhelyzet 40-43 -os dőlésszögű és déli tájolású. Az optimális elhelyezéstől való eltérés miatti teljesítménycsökkenést jellemző k igazításos érték. A szükséges kollektor darabszám: nk = 1,2 x f t x f dm x Q / ( 7,5 x 825 x 1,82 ) Jelmagyarázat: 1,2 felülméretezési szorzó f t tájolástól függő kiigazításos tényező f dm dőlésszögtől függő kiigazításos tényező Q napi hőigény Wh/nap 7,5 óra/nap napi átlagos működési idő 825 W/m 2 a napkollektor átlag teljesítménye 1,82 m 2 /kollektor a napkollektor abszorber felülete Használati-melegvíz készítő rendszereket általában úgy célszerű méretezni, hogy a kollektorok átlagos nyári napon a szükséges melegvízmennyiséget teljes egészében előállítsák. Épület- és medencefűtő rendszerek méretezése A napkollektoros fűtésrásegítést az alábbi szempontoknak megfelelő épületek esetében célszerű alkalmazni: Az épület az átlagosnál jobban hőszigetelt, így hővesztessége minimális. Az épület a passzív napenergia-hasznosítás szempontjainak megfelelően épült, vagyis tájolása, üvegezett felületei, és az alkalmazott szerkezeti anyagok miatt maga az épület is teljes mértékben hasznosítja a napsugárzást. Az épület alacsony hőmérsékletű, központi melegvizes fűtéssel rendelkezik. Ilyen a padló- vagy falfűtés és az alacsony hőmérsékletű radiátoros fűtés. A napkollektorok elsősorban az átmeneti időszakokban, ősszel és tavasszal alkalmasak fűtésrásegítésre. A tapasztalatok azt mutatják, hogy 1m 2 napkollektor felülettel 4-5m 2 padló felület fűtésére lehet hatékonyan rásegíteni puffer tároló beiktatásával, melynek mérete 50 liter/kollektor. Egy ilyen aránnyal megvalósított épület esetében a napkollektorok március közepétől október közepéig közel 100%-ban tudják fedezni a fűtési hőigényt. A téli időszakban a napsütötte órák arányában képes rásegíteni a rendszerre. Napkollektoros épületfűtő rendszerek akkor alkalmazhatók gazdaságosan, ha a kollektorokkal hasznosítható energiát egész évben, tehát nyáron is fel tudjuk használni. Ezért az ilyen rendszerek általában mindig előállítanak használati-melegvizet is, de a legjobb kihasználás akkor érhető el, ha a napkollektorok nyáron szabadtéri úszómedencét fűtenek, melynek nyáron is nagy a hőigénye.
Használati-melegvíz készítő napkollektoros rendszer A napkollektorok kéthőcserélős álló melegvíztárolót fűtenek az alsó, beépített csőkígyón keresztül. A tároló hagyományos fűtése állókazánnal, a felső csőkígyón keresztül történik. A kazánon kívül a tároló fűthető középmagasságba beépített elektromos fűtőpatronnal is. 1. Napkollektorok 2. Két csőkígyós függőleges tároló 3. Napkollektor-tároló köri hőcserélő 4. Napkollektor-köri tágulási tartály 5. Napkollektor-köri töltő-ürítő csap 6. Napkollektor-köri biztonsági szelep (max. 4 bar) 7. Napkollektor-köri keringető szivattyú 8. Légtelenítő szelep 9. Használati melegvíz (HMV) 10. Hidegvíz hálózat 11. Nyomáscsökkentő szelep (javasolt 5 bar) 12. Egyirányú szelep 13. Tágulási tartály és biztonsági szelep (6 bar) 14. Napkollektor vezérlő egység 15. Tároló hőmérő 16. Napkollektor tároló hőmérsékletérzékelő 17. Napkollektor hőmérsékletérzékelő 18. Fali-, vagy állókazán 19. Fűtési hálózat 20. Fűtésköri keringető szivattyú 21. Tároló-fűtésköri keringető szivattyú 22. Kazánszabályozó tároló érzékelő 23. Tároló-fűtésköri tágulási tartály és biztonsági szelep 24. Tároló kazán-köri hőcserélő Használati-melegvíz készítő, kiegészítő épületfűtő és medencefűtő napkollektoros rendszer A napkollektorok melegvizet kéthőcserélős álló melegvíztárolóban, az alsó csőkígyón keresztül készítenek, az épületfűtő rendszerre külső hőcserélővel fűtött puffer-tárolón keresztül segítenek rá, míg a medencét a vízforgató körbe épített hőcserélőn keresztül fűtik. A fűtésrásegítés úgy valósul meg, hogy ha a puffertároló felső részében a hőmérséklet magasabb, mint a visszatérő fűtővíz hőmérséklete, akkor egy motoros váltószelep a visszatérő fűtővizet a puffertároló alsó részébe vezeti, míg a kazánba a puffertároló felső részéből a melegebb, kollektorokkal felfűtött víz kerül vissza. A kollektorok előnykapcsolás szerint először a melegvíztárolót fűtik, majd a puffertárolót, végül a medencét. Az átkapcsolások két darab motoros váltószeleppel valósulnak meg. A melegvízkészítés a tároló felső hőcserélőjén keresztül történhet a puffer-tárolóból, vagy ha ott nincs ehhez elég meleg, akkor a kazánnal. A medence a kollektorokon kívül szintén fűthető a kazánnal is. 1. Napkollektorok 2. Két csőkígyós függőleges HMV tároló 3. Napkollektor-tároló köri hőcserélő 4. Napkollektor-köri tágulási tartály 5. Napkollektor-köri töltő-, ürítőcsap és biztonsági szelep (max. 4 bar) 6. Kétirányú váltószelep 7. Napkollektor-köri keringető szivattyú 8. Légtelenítő szelep 9. Hidegvíz hálózat 10. Nyomáscsökkentő szelep (javasolt 5 bar) 11. Egyirányú szelep 12. Tágulási tartály 13. Ürítőcsap és biztonsági szelep (6 bar) 14. Használati melegvíz (HMV) 15. Napkollektor vezérlő egység 16. Tároló hőmérő 17. Tároló napkollektor-köri hőmérsékletérzékelő 18. Tároló kazán-köri hőmérsékletérzékelő 19. Kollektor-medence hőcserélő 20. Kazán-tároló köri hőcserélő 21. Tároló-fűtésköri keringető szivattyú 22. Tároló-fűtésköri tágulási tartály és biztonsági szelep 23. Fűtési hálózat 24. Kazán 25. Kazán-medence hőcserélő 26. Medence fűtés-köri keringető szivattyú 27. Medence 28. Medence túlfolyó 29. Medenceürítő 30. Medencefeltöltő 31. Medence vízszűrő 32. Medence vízforgató szivattyú 33. Medence hőmérsékletérzékelő 34. Kollektor-medence hőcserélő érzékelő 35. Medencefűtés vezérlő egység 36. Egy csőkígyós függőleges fűtési tároló 37. Napkollektor, fűtés-tároló köri hőcserélő 38. Fűtés-köri keringető szivattyú 39. Kétirányú váltószelep 40. Fűtési hálózat vezérlő egység 41. Átfolyásblokkoló automata szelep 42. Tároló hőmérő 43. Puffer tartály hőmérséklet érzékelő 44. Kétirányú váltószelep