Környezetbarát technológiák IV. Csináld magad füzetek III. módosított kiadás Aktualizálta: Visnyovszky Tamás Szerkesztette: Barati Sándor Kiadó : BAZ Megyei Környezetvédelmi és Területfejlesztési Kht (Gömörszőlős, Kassai u. 37, Tel: 06 48/435 011, gomorszolos@ecolinst.hu) A kiadvány A Gazdasági Minisztérium Széchenyi Terv Program támogatásával készült 2500 példányban 2002 Sokszorosítás: Cirkalom Bt. Miskolc
TARTALOMJEGYZÉK Bevezetés helyett 2 Energiahatékonyság a lakossági fogyasztásban 4 Egy lakóház energiaigénye 4 Energiatakarékosság a háztartásban a napenergia felhasználásával 7 A napenergiát hasznosító építészeti megoldások (Passzív hasznosítási mód) 10 Az aktív eszköz a napkollektor 12 A kollektoros rendszer többi eleme 15 A KALÁKÁS kollektor gyártás (Csináld Magad) Tervezés 20 20 A napkollektor szerelőműhely 23 A speciális szerszámkészlet 24 A kollektorgyártás technológiája 26 Abszorber gyártás 26 Beépítés a tetőbe 31 Irodalomjegyzék 32 1
Bevezetés helyett A modern környezeti krízis okainak kutatása és struktúráinak elemzése közben érdekes megfigyeléseket tettek a szakemberek, a technikához és környezethez való viszonyulásunk terén. Ízelítőül egy-két részlet: a Föld klímája és a felső atmoszféra 2050-ig döntően megváltozik. A széntüzelés és a nem megfelelő füstgáztisztítás következtében savas esők fenyegetik a tavakat, a talajokat és a termést. A radioaktív és más veszélyes anyagok az országok növekvő számában okoznak egészségügyi problémákat. Fajok százezrei a Földön található fajok kb. 30-40%-a vesznek el végérvényesen, ha élettereiket, mindenekelőtt a trópusi erdőket tovább pusztítják. 1 A hosszú távú megfigyelések alátámasztják azokat a véleményeket, amelyek szerint a visszafordítható károsodások helyébe a visszafordíthatatlanok lépnek. A múltban egy patak, amelybe rövid ideig szennyező anyagokat bocsátottak, képes volt megtisztulni. Ma a talajban kimutatható nehézfém-feldúsulás éppoly kevésbé fordítható vissza, mint a robbanásszerűen növekvő fajpusztulás, vagy az atmoszféra kémiai összetételének megváltozása, az ezzel együtt járó klímaváltozási következményekkel együtt. A technika és az ökológia közötti szakadék olyan ismerethiányt jelent, amit a modern környezeti problémák gyökereként tartanak számon. Egy, a technikával és környezettel kapcsolatos beállítódást vizsgáló reprezentatív, empirikus német felmérés során a nyilatkozatok 78%-a azt tükrözte, hogy az ember kötődik a természeti értékekhez. Ezért igényeit is korlátozni kellene, s a luxusról is le kellene mondania. Ugyanakkor a megkérdezettek 95%-a azt az álláspontot képviselte, hogy bár az ember a természetet használhatja technikai-gazdasági célokra, azonban tekintetbe kell vennie, hogy nem fogyaszthatja el az aranytojást tojó tyúkot. A kérdezettek 75%-a úgy vélekedett, hogy a természet bizonyos törvények szerint működik, amelyeket az ember megismerhet. Ugyanakkor szintén 75% vélte: a természet meghaladja felfogóképességünket, s titkait valójában sohasem fürkészhetjük ki. A kérdezettek 43%-a egy körkérdésre válaszolva úgy találja, hogy a környezet általában erősen terhelt ipari gázokkal, de csak 17%-a érzi úgy, hogy a saját környezete is erősen szennyezett lenne. Figyelemre méltó különbségek és összefüggéstelenség figyelhető meg a környezeti tudatosság három területén. Az érzékelés területén a közvetlen tapasztalat és az állampolgári érzület között, a viselkedés területén a szándékok és a megvalósítás között, illetve a célok területén az ökológiai-érzés és a technokrata érvelés között. Az elmúlt évszázadban felmerült ellentmondás, miszerint a technika a haladás motorja, a 70es évektől az energiavitában éri el a tetőpontját. Sajnos nem energiapolitikai vitáról volt szó, a középpontban a nukleáris energia állt. A pártolók azok a társadalmi csoportok, amelyek a gazdasági növekedésben alapvető előnyöket láttak azt várták, hogy ez a korlátlan energiaforrás minden egyéb nyersanyag- és környezetvédelmi problémára megoldást jelent, amelyek az ipari termelés tartós virágzásának útjában állnak. Sok természettudós és mérnök is vonzónak tartotta a nukleáris energiát, mivel egyedüli komplex, bementi tényezőre vezethető vissza. Ezzel ellentétében azok, akik az ipari termelés korlátozását és az erőteljes társadalmi-politikai ellenőrzést pártolták, arra tudtak hivatkozni, hogy a megtakarítások együttesével, nap- és szélenergia-hasznosítással, strukturális átalakításokkal a nukleáris energiarendszer alternatívája alkotható meg. 1 Global 2000 jelentés az elnöknek (1980) részlet. 2
Az események, többek között a csernobili katasztrófa (1986), a STOP CASTOR X3 akció (1997) az utóbbiakat igazolták, s a mai szénhidrogén rendszerek felváltását tervezik hidrogén technológiákra, melyek alapvető energiaforrása a Nap. (Az Európai Unió 2010-re az összes energiafelhasználásának 10%-át tervezi megújuló enregiaforrásokból fedezni.) A világ más pontjairól hozott példák felemlegetése szándékos. Fel kívánja hívni a figyelmet arra, hogy sorsunkat mi sem kerülhetjük el. A globális problémák megoldásának legjobb útja, ha erőnkhöz és lehetőségeinkhez mérten igyekszünk a saját portánkon sepregetni. E kiadvány célja kettős. Az egyik, elméleti és gyakorlati útmutatást adni napkollektorok saját kezű építéséhez, a másik az, hogy ilyen módon is befolyásolja a lakossági energiafogyasztási szokásokat és megnyissa az utat a megújuló energiák felé. A füzet segítséget kíván nyújtani mindazoknak, akik szeretnék megismerni a napenergia háztartási hasznosíthatóságának alapjait, valamint kedvet és szükségét érzik annak, hogy tegyenek valamit a magyarországi elterjedés érdekében. Tehetik ezt a napkollektorok vagy kollektoros rendszerek építésével, vagy csak az ismeretek továbbadásával. 3
Energiahatékonyság a lakossági fogyasztásban Azt mindenki elfogadja, hogy a környezeti hatások szempontjából, a legtisztább energia a fel nem használt energia. Nézzük, hogy néz ez ki a lakossági szektorban. Az ország összes energiafelhasználásából való lakossági részesedés 33% körül mozog. A lakossági energia felhasználás 1980-2000 között hozzávetőleg 41-50%-kal nőtt. A lakások komfortfokozata szinte ezzel párhuzamosan, az összes lakásterület 10%-kal nőtt. Az adatokból látható, hogy a komfortosítás az energiafelhasználás növekedésével jár együtt. Alig érzékelhető a korábbi hőtechnikai előírások, szabályok szigorításának hatása. A lakosság természetes kényelmi igényét az elektromos és a gázenergia fokozott felhasználásával elégítette ki, sokkal kisebb a szerepe az ésszerű takarékosságnak és az energiahatékonyságnak. Ha a növekedés ilyen ütemű marad, akkor ez újabb erőművek építését, több energiahordozó behozatalát és elégetését, végső soron a környezet nagyobb mértékű szennyezését jelenti, valamint költséges rekonstrukciókat tesz szükségessé. Az 1973. évi energiaválság után az a nézet uralkodott, hogy a hatékonyság jelentős növelése csak az energiaforrás helyén érhető el, nem pedig a felhasználónál. Ezzel szemben az 1970-es évek közepétől kifejlesztett nagyobb hatásfokú elektromos berendezések sugallatára arra a következésre jutottak, hogy a végső felhasználás helyén sokkal nagyobb megtakarítások érhetők el. A fogyasztói és ipari berendezések széles skálája jelzi, hogy ezek tömeges használatával, sokkal több energiát lehet megtakarítani, mint erőművek költséges kialakításával. Az akkor tapasztalt ipari termelés rohamos csökkenése teremtett egy olyan egyensúlyt, mely lehetővé tette a lakossági igények maradéktalan kielégítését újabb erőművek építése nélkül. Hogyan oszlik meg a lakossági energiafelhasználás, hol lehetséges a csökkentés? 50 46 40 % 32 30 20 10 10 12 0 fűtés melegvíz főzés-kisgép világítás 1. ábra: Egy átlagos lakóház energiafelhasználásának megoszlása Egy lakóház energiaigénye Látható, hogy egy átlagos családi lakóház energiaigényének háromnegyed része a fűtés és melegvíz biztosítására fordítódik. Az átlagos értékek mellet azonban igen szélsőségesek a háztartási hőfogyasztás költségei. Közepes nagyságú családi ház esetén nem ritka a 300 e Ft-os energiaköltség, ugyanakkor pl. a pécsi napház erre a célra ma is kb. ennek felét - harmadát fordítja. Érdemes foglalkozni tehát az energiára fordított költségekkel. Ha valaki teheti, és változtatni kíván energiaköltségein, akkor az első gondolat az lehet, hogy számba vegye a lehetséges energiahordozókat és azok fajlagos árait. Ha a tüzelési hatásfokokat is 4
figyelembe veszi, akkor a sorrendet könnyen felállíthatja: első helyen a legdrágább olaj, és a sor végén a legolcsóbb szél és napenergia áll. Az így matekoló a beruházási költségekkel együtt már érdekes, de mindenképpen bonyolult képet kaphatna, azonban a dolgot nem itt kell kezdeni. Gondoljunk arra, hogy a fel nem használt energia a legolcsóbb és legtisztább. Először tehát meg kell vizsgálni a ház hőtechnikai adatait. Ez azt jelenti, hogy legyen kicsi a hőveszteség és minél nagyobb a hőtároló képesség. A 2. ábra egy szabadon álló családi ház hőveszteség megoszlását mutatja. 2. ábra: Egy lakóház hőveszteségei A ház hőveszteségeit megszüntetni természetesen nem lehet, viszont ésszerű mértékig csökkenteni igen. A hőveszteség igen sokféle, ezért a szükséges teendőket alapos vizsgálat után kell megállapítani. (Gömörszőlősön is működik energiatakarékossági tanácsadás. Cím és egyéb elérhetőségek: Gömörszőlős, Kassai u. 39, 3728, Tel: 48 435 016, okogomor@axelero.hu Visnyovszky Tamás) Fal- és födémfelületeken történő hőveszteség A korábbi szabályozás ebből a körből gyakorlatilag csak a falfelületeken és a födémen leadott hőveszteség kérdésében ért el eredményt a téglaipari és homlokzati hőszigetelést gyártó cégek nyomásának hatására. A régi és a mai hőtechnikai szabványok követelményeinek, és a közvélemény széleskörű tájékoztatásának hatására erről a kérdésről minden építő tud valamit (csak kevés tartja be). Az ipar rendelkezik azoknak az anyagoknak a széleskörű választékával, amely az itt fellépő követelményeket és igényeket kielégíti (ásványgyapotok, üveggyapotok, stb.) Sokszor elegendő a padláson egy hőszigetelő-paplanos terítés, de sokszor szükség van a falak utólagos hőszigetelésére is. A hatékony hőszigetelő anyagok beépítésével járó többletköltségek 5-10 év alatt térülnek meg a jelenlegi energiaárak figyelembevételével. Érdemes megemlíteni, hogy a hazai építészet számára falazó anyagként új anyag jelent meg a színen. Ez a szalmabála falazóanyagként történő felhasználása. A világ más részein mér több mint nyolcvan éve állnak ebből készült épületek. Hőszigetelő képessége tízszer- tizenötször jobb mint a 5
ma használt falazóanyagoké. A témáról bővebben a www.szalmahaz.hu weboldalon lehet olvasgatni. Nyílászárókon történő hőveszteség A szabályozás kiterjed ugyan a nyílászárókra is, de gyakorlati eredményt nem hozott, mert a hazai nyílászáró választék minőségileg alig változott. Ennek következménye a 28%-os részesedés az összveszteségből. Nagyon fontos kérdés tehát az alapos kutatás egy-egy jobb minőségű nyílászáró beszerzése érdekében. Ugyanis nem mindig a drágább a jobb. Sok gyártó van aki drágán rossz ablakot vagy ajtót állít elő. Korszerű technológia nélkül csak véletlenül készülhet jó nyílászáró. Pl. gyakran csak a hőszigetelő (thermopan) üvegezést tartják fontosnak, pedig a résveszteségei jelentősek lehetnek. A nyílászárók okozta hőveszteség ugyanis nem kizárólag a közvetlen (konvektív) hőátadásból, hanem nagyrészt az átszellőzésből származik. Ennek csökkentésére, meglévő nyílászáró esetén, olcsó, de igen hatásos eszköz a gumiból készült öntapadós tömítő profilcsalád valamelyik alkalmas eleme. Ez az anyag joggal szorította ki boltjainkból a rossz emlékű Purfixot. A ház minden nyílászáróját nem szükséges eltömíteni, sőt nem is ajánlott. Két egymás melletti pl. a nyugati és északi - oldalon lévő nyílászáró tömítésével igen hatásos, néha akár 30%-os megtakarítást is el lehet érni! Kéményeken történő hőveszteség Azt az energiaveszteséget értjük ez alatt, amely a lakossági fűtő- és vízmelegítő készülékek rossz hatásfoka miatt jelenik meg az energiamérlegben. Ez elsősorban a gázüzemű készülékeket érinti. Az eddigi változások, fejlesztések gyakorlatilag nem érintették ezt a területet, holott a legnagyobb veszteség itt keletkezik. A kazánokban, vízmelegítőkben a szilárd, a folyékony vagy a gáznemű anyagok eltüzelése nagyrészt korszerűtlen készülékekkel történik. A hagyományos gázkészülékek a fűtött, vagy temperált helyiség levegőjét és vele együtt hőjét, akkor is szabadba engedi, ha az nem termel semmi energiát, sem füstgázt (deflektor, égéslevegő nyílás). A megoldás zárt égésterű kondenzációs kazánok beépítése. A mai korszerű zárt égésterű, illetve alacsony hőmérsékletű füstgázt kibocsátó készülékek beszerzésére fordított összegek 7-12 éven belül megtérülnek. Jelenleg (2002) a lakossági energia-megtakarítási pályázat segítségével, fűtés és hőszigetelés korszerűsítésre lakásonként a beruházás 30%-ig, de maximum 500 e Ft-ig vehető igénybe vissza nem térítendő állami támogatás (Bővebb információ www.gm.hu Széchenyi Terv pályázatok) Az igazi nyereség a környezetvédelem területén jelentkezik, mert a jobb hatásfokú készülékek lényegesen kevesebb füstgázt bocsátanak ki, valamint a füstgázok szennyező anyagtartalma is csökken. 6
Energiatakarékosság a háztartásban a napenergia felhasználásával A lakóházi komfortigény bármilyen szintű kielégítéséhez hőre is szükség van. Ezt a hőt ma már sok féle módon elő lehet állítani. A háztartásokban a leggyakoribb hőtermelési forma a fosszilis energiahordozók (szén, olaj, gáz) elégetéséből, vagy szolgáltatásként az elektromos hálózatból vagy a hőszolgáltatótól származik. Ezek mellett mindinkább előtérbe kerülnek az úgynevezett megújuló energiafajták, mint a szél, a víz és a Nap. A megújuló energiák terjedésének okai a következők: - A jövőkutató és energetikai szakemberek szerint a Föld energiahordozó készletei kimerülnek, végesek Ezért a fejlettebb technikával és nagyobb gazdasági erővel rendelkező országok kutatóikat és polgáraikat a megújuló energiák használatára ösztönzik. A világ energiahordozóinak tartalékai amennyiben a mai felhasználás nem emelkedik2 2000 2020 2040 2060 2080 2100 2120 A Föld gázkészletének várható kimerülése A Föld olajkészletének várható kimerülése A Föld uránkészletének várható kimerülése 2300 A Föld széntartalékainak várható kimerülése 3600 - A különböző kormányok más okból is támogatják az energiahatékonyságot és ezzel együtt a megújuló energiák használatát. Ez az ok pedig a környezet és levegőtisztaság védelme, a világot fenyegető üvegházhatás elkerülése. Mert nem lehet eleget hangoztatni, hogy minden energiamegtakarítás s így a megújuló energiák alkalmazása is egyben környezetvédelem. Jelenleg (2002) az Energiatakarékossági Program 2002. évi előirányzata terhére a megújuló energiaforrások hasznosításának támogatással történő bővítésére, a beruházási költség maximum 30%-a, amely nem haladhatja meg a beruházásban érintett lakásszám x250 eft értéket, vehető igénybe vissza nem térítendő állami támogatás (Bővebb információ www.gm.hu Széchenyi Terv pályázatok) - A hagyományos tüzelőanyagok kitermelése egyre drágul. Mind mélyebbről kell kitermelni a szenet, az olajat, de az atomerőművek fűtőanyagát is. Ezek miatt az energia ára nem egyszerűen az infláció, hanem az előállítás költségeinek növekedése és talán furcsán hangzik, de nem a távoli jövőben még az energia-áruhiány miatt is gyorsabban drágul. Ezért a mai energiaárak a fejlett országokban is arra késztetik a fogyasztókat, hogy főleg kis fogyasztású berendezések vásárlásával, és a hagyományos energiáknak megújuló energiákkal való kiváltásával csökkentsék energiaköltségeiket. Az említett országokban az emberek között nem az a kérdés, hogy milyen energiahordozóval fűtsenek mert ezek árszintje nagyjából azonos hanem az, hogy milyen hatásfokú a kazán, menynyit fogyaszt a hűtőszekrény és a ház! Ezzel szemben nálunk még csak az a kérdés, hogy a villanyt 2 Medgyasszay Péter, Márkus Gábor Energy conscious housing & settlement Pusztazámor, UNESCO-WREN competition 1998 (summary) 7
vagy a gázt válasszuk-e fűtésre, és mennyit fogyaszt az autó? Pedig az autó éves üzemanyagköltsége néha kisebb annál az éves fűtési költségnél, amelyet akár a felére - harmadára is le lehetne szorítani. Életvitelünkben, közvetlen környezetünk - a lakás, a ház - működtetésében fontos szempont az energiafelhasználás. Jelentőségét nem csak az adja, hogy kifejezetten létszükséglet s ezért ennek megfelelően kell kezelni, hanem a háztartási energiafelhasználás arányai is ezt hangsúlyozzák: egy magyar átlagcsalád a fűtés-melegvíz készítésre használja az összes energia 54%-át (ebben az üzemanyag is benne van)! 3. ábra: A hazai lakosság energiafogyasztás megoszlása 60 54 50 40 26 % 30 20 8 10 11 1 0 fűtés közlekedés főzés, háztartás melegvíz világítás Mit tegyen az, aki kellő gondot fordít az energiafelhasználásra? A kérdésre rövid választ adni nem lehet. megtámadhatatlan véleményt is nehéz csokorba foglalni, de néhány általános érvényű tanács megkockáztatható. Az előzőekből már következhet az első tanács: csökkenteni kell az energia-felhasználást! Használjunk kis fogyasztású jó hatásfokú fűtőberendezéseket és törődjünk a ház hőszigetelésével (ld. Egy ház hőveszteségei c. fejezetet) A második tanács: a fűtési mód kiválasztása. Legyen az valamely sugárzó fűtési mód, amelyhez társulhat hőszivattyú is. Sokan fontosabbnak tartják a tüzelőanyag kiválasztását. Ennek az mond ellent, hogy az energiahordozók árai között a különbség rövid időn belül kiegyenlítődik, az 1 kj energia jó hatásfokú előállításának közel azonos árszinten kell megvalósulnia. A harmadik: az energiaigény részbeni kielégítésére (kiváltására) alkalmazzuk a megújuló energiákat! Melyek ezek, melyiket lehet a lakóházaknál alkalmazni? Megújuló energiaforrásnak tekintjük ma a vízi, a szél, a geotermikus és a napenergiát, valamint az ún. biomasszát. Ezek közül a biomassza és a víz nem állnak rendelkezésre mindenütt, a háztájiban nem alkalmazhatók általánosan, az egyedi esetekkel pedig külön érdemes foglalkozni. Más a helyzet a szél és a napenergiával! A szél mindenkinek fúj, a Nap mindenkire süt, kihasználhatóságukra sokszorosan kipróbált eszközök vannak. A szélenergiát Dániában az áramszolgáltató is befogta, míg Ausztriában több mint 1.260.000 m2 napkollektor szolgáltatja a hőt. 8
A szélenergiát már a századfordulón is használták, leginkább közvetlenül öntözéses szivatytyúzásra. Ma már kiváló berendezéseket gyártanak áramtermelésre. Ennek igazi előnye, hogy a villamos áram igen sokoldalúan használható. Hátránya, hogy korlátozott szélsebességek között működik: 2,5 m/sec szélsebesség felett kezdenek áramot termelni, és 10 m/sec-nál leszabályozással kell védekezni. Mértékadó vélemények szerint igazán ott érdemes szélkereket üzembe állítani, ahol az átlagsebesség 3,6 m/sec felett van. A magyarországi átlag éppen ez az érték. átlagos napon kinyerhető hőmennyiség 6 kwh/m2*d 5 4 3 2 1 0 Jan Feb Már Ápr Máj Jún Júl Aug S zept Okt Nov Dec 4. ábra: Éve s s ugárzás i diagramm A napenergia hasznosításának legismertebb eszköze a napelem és a napkollektor. Előbbi villamos áramot ad, utóbbi a hőtermelést szolgálja. A szolgáltatott villamos energia alkalmazhatósága sokoldalúbb, ám a kollektorról háromszor több energia nyerhető azonos felület esetén. A különbség a hatásfok eltérése miatt van. A napelem működéséhez direkt napsütésre van szükség és a 10-15%os hatásfok már jónak mondható. A napkollektorok hatásfoka 30-60% között van és a sugárzott 2 energiát is képes hasznosítani. Pl. borultabb időben is 150-200W/m -t is elérheti a sugárzásintenzitás. Azért a napenergia hasznosítása sem egészen ürömtelen. Amikor a legnagyobb szükség volna rá, akkor süt a legkevesebbet. (Ezért van tél!) A téli és nyári sugárzás jövedelmének aránya 1:5. Ebből az látszik, hogy egy fűtési célra felszerelt kollektor felület nyáron hatalmas túltermelési válságba kerül, így a megfelelő arányt elég nehéz megválasztani. A legjobban kihasználható berendezés az, amely télen a lakást, nyáron egy medencét fűt, és mindenkor elkészíti a használati melegvizet. Ennek ellenére a napenergia hasznosító berendezések közülük is a hőtermelésre szolgáló napkollektorok terjedtek el leginkább, és szaporodnak ma is. Ennek oka az előbbieken túl az, hogy több évtizeden át gond nélkül üzemelnek. Az utóbbi években előállított jó minőségű kollektorok és kidolgozott hőtermelő rendszerek pedig fűtés rásegítésre is alkalmasak. A fűtési célú felhasználását erősítette, hogy a nagyobb berendezések építése fajlagosan olcsóbb. Fűtésre való felhasználhatóságukra és a méretekre jellemző, hogy Ausztriában már hőszolgáltató rendszerben falufűtéseket is építenek 50-110 fogyasztó ellátásra. (Érdekességként megemlítésre érdemes, hogy a magyarországi Szentlőrinc város 6-700 különböző fogyasztójának ellátására készül tanulmányterv 1997-ben, ami 9
2 terv szinten 6-8000 m kollektor felületet tartalmaz. Jelenleg (2002) a megvalósítás pénzügyi feltételeit igyekszenek megteremteni.) A napenergiát hasznosító építészeti megoldások (Passzív hasznosítási mód) A kollektorok és kollektoros rendszerek ismertetése előtt szólni kell a napenergia hasznosításának építészeti megoldásairól, mert e nélkül nem lenne teljes a kép. Itt olyan házról van szó, amely nem csak kis hőveszteségű, hanem kifejezetten megnyeri a Nap energiáját. Ennek módját a korábbi századok falusi lakói általánosan alkalmazták, a mai ember inkább az újszerű anyagokkal és a korszerű eszközökkel tökéletesítette. Az évszázados tapasztalatok hozták a legcélszerűbb tájolást, a kelet-nyugati tengellyel. Az tájolt házak déli oldalán tornácot alakítottak ki, árnyékolásával biztosította a nyári hővédelmet, télen pedig a kinyúló tető alatt besütő Nap még akkor is besegített a fűtésbe, ha a ház csak kicsiny ablakokkal épült. Az északi oldalon csak kevés ablak készült, gyakran egy sem. A fal anyaga és vastagsága, a padlás a több funkción belül a tél és a nyár okozta szélsőséges hőfokváltozások kiegyenlítését szolgálta. A mai energiatudatos építészet a felhalmozott tapasztalatokat is alkalmazza és továbbfejleszti. Ennek alfája a hőtechnikai szabvány, mely kötelezően előírja a felületegység maximális hőveszteségét, és omegája a napenergia passzív hasznosítása, amely azonban nem kötelező és sajnos nem is általánosan alkalmazott. Az energiatakarékos építészet alapvetően a jó hőszigetelésű, kis hőveszteségű házat, míg az energiatudatos építészet ezen felül a napenergia építészeti hasznosítását is jelenti. A napos szemléletű építész tehát nemcsak kis hőveszteségű házat tervez, hanem a fűtéstervezést is megalapozza azzal, hogy szolgálatába állítja a Nap energiáját. Az ilyen építész számára különösen fontos az a szempont, hogy a ház kitárulkozzék a téli napnak, amely nemcsak többlethőhöz juttatja azt, hanem átlagon felül bevilágítja. Ettől a ház lakója még télen is a hideg, s ború ellenére is sokkal kellemesebben és inkább a természetben érzi magát. 5. ábra: Napos ház 10
A napos háznak tehát a déli oldalán nagy hőszigetelt üvegfelületei vannak (esetleg polykarbonáttal kombinálva), mert megfelelő üvegezés esetén a déli oldal összesített téli hőnyeresége több a veszteségnél, de a nyári napsugárzás elleni hővédelemmel is el van látva (ábra: tömbfal fűtés). Eredendően tervezve, de utólagosan hozzáépítve is jól hasznosítja a napenergiát a télikert, melynek hőszigetelő polykarbonát fedésére, nyárra (tehát eltávolítható módon) ún. naphálót szerelnek, amely az átláthatóságot némileg csökkentve kiszűri az infrasugarakat. A külsőségek mellett vannak belső megoldások is. Ha az üvegfelületeket úgy tekintjük mint gyengébb minőségű napkollektorokat, akkor kellően nagy felületnél érdemes gondoskodni a besugárzott hő eltárolásáról, vagy máshova vezetéséről. Erre szolgáló megoldások sokfélék és legtöbbször gépészeti megoldásokat is ötvöznek. Az üvegfelület mögött benapozott fal vagy padlórész rejthet magában a hő elszállítására szolgáló csővezetéket, és így az északi helyiségek falai is kaphatnak a déli oldalról származó hőmennyiségeket. Erre alkalmas a válaszfalban kialakított tömbfalfűtés, amely igen olcsó és jól bevált megoldás (ábra tömbfal fűtés). A nagyobb méretű ablakokkal megépített déli falon pedig egy átlagos februári napon 36-72 MJ (10-20 kwh) hőmennyiség is kinyerhető a ház számára, szép napsütés esetén ennek akár a duplája is! 6. ábra: Tömbfal fűtés A napos építészetnek egy különleges (japán) megoldása a háztetőnek olyan kialakítása, amelynél a ház déli tetejét valójában egy levegős kollektor képezi. A nappal keletkezett forró levegőt ventillátorral a ház betonból készített alaplemezébe vezetik, ahonnan éjszaka visszanyerik fűtésre. Ehhez a ház megtarthatja megszokott formáját, csupán a tetőfedésre alkalmazott kiugró üvegfelületet kell elfogadni. Az eddig leírtak a ma elfogadott formájú és ízlésű házaknál is megvalósíthatók. Léteznek azonban kimondottan napházak is, amelyek sokkal nagyobb arányban hasznosítják a nap energiáját. Ezek formái a célnak alárendeltek és nem mindenki számára elfogadhatóak. 11
Az aktív eszköz a napkollektor A napenergia hasznosításában az épület kialakítása nagy jelentőséggel bír, a lehetőségek kiaknázásában mégsem nyújt teljes megoldást. Ennek több oka is van: - A déli nyílászárókon, üvegfelületeken beáramló napsugarak hőjét nem lehet az épület minden szegletébe a helyi szükségleteknek megfelelően eljuttatni. Ehhez kiegészítő fűtőfelületek megléte és működése szükséges. - A besugárzó hő tárolására többnyire van megoldás, de mind a betárolás, mind a tároló igény szerinti kihasználásának szabályozása korlátozott. - Meleg víz készítésre a passzív eszköz nem alkalmas. A passzív eszközöket jól kiegészíti, de azoktól függetlenül is építhetők az ún. aktív eszközök, melyeket célszerűen összeépítve kapunk egy aktív szoláris berendezést. Az ilyen berendezés tökéletesen szabályozható, illeszthető a fő fűtőberendezéshez, és így jól szolgálja a lakás fűtését, egy medence vizének melegítését, de akár technológiai célokra is alkalmas lehet, mint pl. tésztaszárítás, aszalás, alkohol lepárlása, stb. Az aktív berendezés tehát működtetett, vezérelt berendezés. Ezért fő részei is jól megkülönböztethetők; ezek a napkollektor csővezeték szivattyú tároló hőleadó - vezérlő. Mindezekhez kiegészítő alkotórészek szükségesek. A napkollektor Azt gondolhatnánk, hogy a rendszer legfontosabb része, de ez hamis képzet. A többi fő alkotó elem éppoly fontos és legtöbb esetben nélkülözhetetlen, mint maga a napkollektor. A napkollektor csupán specifikus, más célra nem használható eszköz. A rendszer többi része általános, más épületgépészeti rendszerekben is alkalmazott, éppen ezért máshonnan is jól ismertek. A napkollektort nem lehet minden boltban beszerezni, de az sem mindegy melyik kollektort mire használjuk. Fontos tudni, hogy a napkollektor is akár egy keringető szivattyú csak a helyesen megtervezett rendszerben tudja jól ellátni feladatát, tehát a jól kiválasztott elemek összehangoltságán, a RENDSZEREN van a hangsúly. A napkollektor az az eszköz, amely a NAP által sugárzott energiát elnyeli és átalakítja olyan hőenergiává, amely épületgépészeti eszközökkel jól kezelhető. A kollektorokon lép be az a hőmenynyiség, amelyet pl. a fűtés kisegítésére kívánunk felhasználni. Nyilvánvaló, hogy a napkollektor annál több sugárzott energiát képes felfogni, minél nagyobb a felülete, pontosabban, minél nagyobb a sugárzásra merőleges felület vetülete. A felfogott, besugárzott energiából annál többet fog átalakítani, minél kisebbek a saját veszteségei. Ezért tehát legfontosabb műszaki jellemzője: a felülete és a hatásfoka, pontosabban a hatásfok görbéje. A napkollektoros rendszer lényeges része az ún. abszorber, amely tulajdonképpen egy fekete felületű lap, ami elnyeli és átalakítja a Nap sugarait és egyben arra is alkalmas, hogy a hőenergiát a szállító közegnek (ez többnyire fagyálló folyadék) továbbadja. A kollektort a NAP felé fordítva és a cirkulációba bekötve már működő a berendezés. Mivel a tetőfelület, és így a kollektormező nagysága is korlátozott, ezért nem mindegy, hogy a kinyerhető hőmennyiség mekkora. Éppen ezért bizonyos megszorításokkal törekedni kell a lehető legjobb hatásfok elérésére. A kollektor hatásfoka akkor javul, ha nő a sugárzási nyereség, és csökken a kollektor saját vesztesége. A nyereség növelésére az abszorbert matt feketére és jó hővezető anyagból kell készíteni, saját veszteségeinek csökkentésére fényáteresztő módon le kell fedni, a hátoldalát pedig jól hőszigetelni! Az így összeállított kollektort célszerű minden oldalról jól lezárni, hogy az átszellőzésből ne származzon veszteség. 12
7. ábra: kolle ktor hatás fok diagram 90 vákumcsöves kollektor 80 hatásfok % 70 50 síkkollektor polikarbonáttal (kalákás) 40 síkkollektor üveglappal 60 30 Tk = kollektor közepes hőfoka (C) Tk=(Tbe-Tki)/2 20 10 Te =környezeti hőfok 0, 19 0, 17 0, 15 0, 13 0, 11 0, 09 0, 07 0, 05 0, 03 0, 01 0 I = napsugárzás intenzitás Tk-Te/I A hatásfok az a viszonyszám, amely megmutatja, hogy a napsugarak energiáját a kollektor milyen arányban tudja hővé alakítani. A napsugárzást nem lehet befolyásolni, ezért a kollektor tulajdonságait kell javítani. E tulajdonságok megítéléséhez fontos tudni, hogy: - a kollektor nem tudja elnyelni a teljes sugármennyiséget, és - van saját vesztesége. Ahhoz, hogy adott esetben a legjobb szoláris berendezést válasszuk vagy akár saját kezűleg készítsük, nem árt ismerni pár fontos tényezőt: - A kollektor sugárzáselnyelő képességét rontja az üveg tükrözőképessége (reflexiója). Ez függ az üveg felületétől és a beesési szögtől. Mindkét tényezőn javít az ún. antireflexiós üveg, amely speciális belső rovátkolásával és a külső felület mattosításával megszünteti az üveg csillogását, és így a ferdén érkező sugarakból is nagyobb arányban enged át az abszorber felületére. Ma már a vezető kollektorgyártó cégek nagyobb része ilyen antireflexiós üveggel is állít elő kollektorokat, de ugyanúgy gyártják a hagyományos edzett üvegezésűeket is. - A saját veszteségek közül döntő jelentőségű a meleg kollektornak a hűvösebb környezet felé átadott hővesztesége. Nyilván ez a veszteség annál nagyobb minél magasabb hőfokon dolgozik a kollektor és minél alacsonyabb a környezeti hőmérséklet. A kollektor hővesztesége szempontjából a leggyengébb pont az üvegfelület. E veszteségek csökkentésére alkalmazzák a vákuumozást, amely az üveg mögötti légritkított tér létrehozásával a szigetelés jelentős javulását és ezzel a saját veszteség csökkenését eredményezte. - A napkollektor hatásfokának javítása természetesen költséges dolog, és nem is fontos minden esetben, hogy a sokféle gyártmányú és hatásfokú kollektorból a legjobbat válasszuk. Kiválasztásukhoz a legfontosabb azt tisztázni, hogy hova és milyen célra kell felhasználni a szoláris energiát. - A csak nyáron üzemelő strand vagy medence vizének melegítésére nem lenne érdemes a vákuumos kivitelű napkollektorokat felszerelni, mert ezek előnyei éppen a téli üzemben érvényesülnek. A strandhoz megfelelhet az átlátszó előlap és hátsó szigetelés nélküli speciális műanyagcső-szőnyegből készült egyszerű abszorber is. Az ilyen kollektor a vákuumosénak akár a tizedébe is kerülhet. 13
- Ezek a szempontok a gyártóknál is érvényesülnek, hiszen a legkiválóbb (drágábbak is) északi gyártású napkollektorok vákuumos sík, vákuumcsöves átfolyós, és a csúcsot képviselő vákuumcsöves elpárologtatós rendszerűek. Ezek jellemzője a kis saját veszteség, amely hideg időben jobb hatásfokot, azaz a téli nagyobb teljesítményt eredményez. Ugyanakkor a déli országok napkollektorai (görög, olasz, izraeli) érthetően gyengébb hátszigeteléssel készülnek. - Hazánk időjárási viszonyi mellett a legáltalánosabban használt napkollektor az ún. egyszeres üvegelőlapú síkkollektor. Ezeket a fentebbi szempontokra tekintettel vörösréz abszorberrel, többnyire (antireflexiós) üveggel, és megerősített hátszigeteléssel készítik. Ilyenek pl. az osztrák, cseh, német és a hazai napkollektorok. - Korábban is készítettek hazánkban napkollektorokat, ezekhez azonban alumíniumot használtak abszorber lemezként. Korróziós okok miatt ma már alumíniumot sehol sem alkalmaznak (hővezetési hátrányai is van), és döntően vörösréz az abszorber anyaga, csak elvétve használnak saválló acélt. A fekete bevonat természetesen matt, hogy elnyelő képessége minél nagyobb legyen. A sugárzás visszaverődésének csökkentésére különböző megoldásokat kerestek a gyártók. Így jutottak el a különféle szelektív bevonatokhoz és a speciális szolárlakkhoz, de jó megoldásnak bizonyult a kétrétegű polykarbonát is. Hazánkban ma körülbelül 30-35 gyártó kollektorát lehet kapni. Árukat illetően széles a skála a csak nyári használatú medence kollektoroktól a kifejezetten téli hasznosítású vákuumos kollektorig. Megítélésükhöz összehasonlíthatók a különféle technikai adataik: méreteik, súlyuk, vízszintes vagy függőleges beépíthetőségi irányuk, a hőelnyelő (abszorber) és bevonatának minőségi mutatói, az előlap egyszerű vagy antireflexiós volta, hatásfokuk és egyéb különféle tényezőik. Az összehasonlítás szinte lehetetlenné válik a sok adat, de különösen azok értelmezhetősége miatt. Közülük néhánnyal azonban érdemes foglakozni. - Az abszorber bevonatát többnyire azok a gyártók emelik ki, amelyek fekete oxidbevonatot alkalmaznak a szelektivitás javítására. A leírások és mérések szerint az ilyen bevonat valóban kiváló, de a speciális szolár-lakk a sugárzás szélesebb spektrumának befogadásával mindössze 3%-kal marad el a hasznosításban és emellett vízbázisú bevonat, ami környezeti hatását tekintve az oxidtechnológia elé helyezi. - Az antireflexiós üveg kimutatható többletet szolgáltat az egyszerű de természetesen edzett és alacsony vastartalmú üveggel szemben. A használat során azonban elpiszkolódnak az üvegfelületek és azok tisztíthatósága gyakorlatilag megoldhatatlan. Az elpiszkolódott üvegfelületek természetes módon csökkentik a reflexiós hatást (de a fényáteresztést is!). Nem ismeretesek azok az adatok, hogy az ily módon antireflexióssá vált egyszerű üvegezésű kollektorok milyen mértékben csökkentik a reflexiót, és válnak jobb hatásfokú kollektorokká. Biztos azonban az, hogy a kétféle kollektor közötti különbség néhány hónap vagy egy év múltán csökken. - Az áramlási ellenállás feltüntetése csak a tervező szakembereknek mond valamit. A függőleges csővezetésű szerkezet minden esetre jelentheti azt, hogy kis belső ellenállású a kollektor, ezért gravitációs rendszerben is megfelel. Ilyen szivattyú nélküli esetben a bojlernek magasabban kell elhelyezkednie a kollektornál. Ez egész éves használat esetén, a mi éghajlatunkon ritkán oldható meg úgy, hogy a bojler télen ne a hideg térbe kerüljön. - A műszaki adatok között néha a hatásfokot is megtaláljuk. Ez eléggé megtévesztő lehet a laikus felhasználó számára, mert a napkollektornak valójában állandóan változó hatásfoka, azaz hatásfok görbéje van (ld. a kollektor hatásfok diagramot), amelyből kiragadott egyetlen (a legjobb) kitüntetett pont az az állapot, amelyen a legritkább esetben üzemel a kollektor. A diagram e kitüntetett pontjából a függőleges tengelyi kezdő kezdőpontból az derülhetne ki, hogy a vákuumcsöves és sík kollektorok egyformán jók. Valójában a görbéket tanulmányozva kitűnik, hogy hidegebb külső hőmérséklet esetén (pl. a vízszintes tengely 0,11-es értékénél) a vákuumcsöves kollektor jobb hatásfokkal dolgozik. 14
A hatásfok javítására a legtöbb kollektorgyártó nagy gondot fordít. Ezek néha olyan túlzásokat is jelentenek, amely már nem fizetődik ki, ugyanakkor a téli üzemviszonyok közötti hatásfokrontó tényezővel kevésbé számolnak. Ha erre gondolunk, akkor meg kell állapítani, hogy fontos ugyan a hatásfokot befolyásoló tényező javítása, de közöttük rangsorolni kell! A kemping vízmelegítéséhez legjobb az üvegelőlapú, szelektív bevonatú kollektor. Ha azonban téli teljesítményre is szükség van, akkor csak vákuumos, vagy üregkamrás polykarbonát előlappal készült kollektor jöhet szóba. Ez esetben a döntő szempont az, hogy az üvegelőlap nagy hővesztesége miatt rossz a hatásfok, ezért nem csak a teljesítmény csökken, hanem az elérhető hőfok is alacsony marad. A fentiekből is látható, hogy nehéz a választás. Mi legyen a döntő a választásnál. A válasz aránylag egyszerű: az ár! Nem csak azért mert Magyarországon és most élünk. Alapfeltétel ugyanis az, hogy a napkollektor legyen tartós, és ezt a kollektor gyártók mind biztosítani tudják. (A polykarbonát fedésű kollektorok élettartamát éppen ez a fedés korlátozza 10-15 évre, és csak az egyszerű cserélhetőség az ami versenyképessé teszi a megbonthatatlan kollektorokkal szemben. Ezzel és más hátrányaival szemben nagyobbak az előnyei, amelyről érdemes tájékozódni a választás előtt.) A döntő tehát az ár lehet, de csak ha megfelelő vetítési alapot találunk rá. Ez lehetne a darab, az egységnyi felület is, mivel a hőszolgáltatás a cél, ezért jó mutató a leadott hőmennyiségre vetített ár azaz: A kollektor ára Ft. = leadott összes hőmennyiség kwh Hogy ilyen számot alkothassunk magunknak, ahhoz nyilván figyelembe kellene venni a hatásfokgörbéket is! Ez pedig nemcsak nehéz, hanem szinte lehetetlen feladat. Ha pénzszűkében van az ember, akkor érdemes megfontolni azt a gyakorlati tapasztalatot, hogy a kissé gyengébb hatásfokú, de jóval olcsóbb kollektorból a több kevesebbért is többet nyújthat! Melyek az olcsóbb kollektorok? Általában azon gyártóké, akik csak gyártással foglalkoznak, ahol a sorozat nagysága, specializáltsága kis termelési költséggel jár. De olcsóbbak a déli országok kollektorai is, ahol vékonyabb hátszigetelést és ezzel kevesebb anyagot használnak. Olcsók azok a kollektorok is melyeket a gyártó a helyszínen saját maga szerel össze, ezzel gyártási csomagolási és kereskedői árrést takarítva meg. Adott esetben a legolcsóbb lehet a saját kezűleg KALÁKÁ-ban gyártott kollektor amelynek részleteivel e füzet feladata foglakozni. A kollektoros rendszer többi eleme A rendszer egyéb elemei és anyagai megegyeznek a fűtés és melegvízrendszerekhez használt berendezésekkel és anyagféleségekkel ezért ezeket nem tárgyaljuk részletesen. Ezek kiválasztásához legtöbbször érdemes a tervező útmutatásait figyelembe venni, de tájékoztató jellegű adatokkal e füzet is szolgál a tervezői részben. Csővezeték és szigetelés A rendszerben csak réz alapú anyagok használata célszerű a korróziós problémák megelőzése miatt. Javasolt a vörösrézcső használata a rendszer teljesítményének megfelelő keresztmetszetben. Költségkímélés érdekében a nagyobb rendszereknél (80-100 fm) az előremenő hidegebb vezetékrész kiépíthető CPVC vagy más műanyag alapú vezetékkel is, ami elviseli a 70 C körüli hőmérsékletet. Figyelem a kollektoroktól visszatérő vezetékben 120-140 C is előfordulhat egy áramszünetet követő újrainduláskor! A csőszigetelő anyagot is úgy válasszuk meg, hogy ezeket a hőmérsékleteket károsodás nélkül elviseljék. Erre a therwoolin és a kőzetgyapot szigetelések a megfelelőek. A csőszigeteléseknél 15
ügyelni kell arra is, hogy a szabadban vezetett vezetékrészek szigetelés UV álló is legyen. Ilyen anyag a Tubolit, igaz ez csak 110 C-ig hőálló de a szabadban ez legtöbbször megfelel. Szivattyú A Magyarországon forgalomban lévő GRUNDFOS és WILLO keringtető szivattyúk a célnak kiválóan megfelelnek (A WILLO-khoz még hőszigetelő ház is kapható). A szivattyú teljesítményének megválasztását bízzuk a tervezőre. A teljesítmény-igény ugyanis sok tényezőtől függ, pl. a kollektorok kötésmódjától és azok ellenállásától, a csővezeték hosszától, keresztmetszetétől és a csővezetés módjától, a hőátadó folyadék sűrűségétől, stb. Érdemes megjegyezni, hogy léteznek 12 és 24 V-os keringtető szivattyúk is, ha valaki napelemmel kívánja működtetni a szivattyúkat. Ahol nincs elérhető közelségben villamos hálózat ott érdemes ezzel a megoldással foglalkozni. Tároló A melegvíztároló jó megválasztása fontos. Több szempontot kell figyelembe venni: - Mire kívánjuk használni? Csak használati melegvíztárolónak, vagy a fűtésrendszer tárolókapacitását is ez kell, hogy magába foglalja? - Külső vagy belső hőátadó rendszerünk lesz-e? - Milyen a tároló belső bevonata: kezeletlen festett horganyzott zománcozott? - Tartozék e a hőszigetelés vagy utólag kell azt megrendelni? Ha igen milyen vastag ez a szigetelés? Rendkívül sok bosszúságot és működési hatásfok csökkenést okozhat egy rossz szigetelés! - Milyen csatlakozó és tisztítónyílások vannak a tárolón a ki és bevezetésekhez, a vezérléshez, hőfokmérésekhez és az időszakos karbantartásokhoz? - Milyen a karbantartási igénye a tárolónak (vízkőlerakódás, aktívanód csere)? - Van-e lehetőség több energiaforrás együttes használatára (hőcserélő egy kazánhoz, vagy beépített villamos fűtőpatron)? - Milyen a hidegvíz bevezetés módja? Támogatja-e a tárolón belüli hőrétegződést? A gyártók nagyon részletes leírást adnak a tárolóikról. Megrendelés esetén mégis tisztázni kell az előbbi részleteket. A napos rendszerekhez osztrák, német és olasz tárolók vagy a magyar HAJDÚ szolár-bojlereit tudjuk felhasználni. Ha csak melegvíz tárolásról van szó akkor az 50 liter/fő/nap jó kiinduló adat lehet a nagyság megválasztásához. 8. ábra: Hőcserélős melegvíz tároló Hőleadók vagy ismertebb nevükön hőcserélők 16
A teljesítmény megválasztásnál itt is a tervező szava a döntő. Mint az már többször hangsúlyos volt, a rendszer egyes elemeinek összhangban kell lenniük, mert a rendszer hatásfoka nem egyenlő automatikusan a beépített elemek hatásfokának átlagával. Azt, hogy milyen típusú hőcserélőt válasszunk sokszor a rendszerbe épített tároló kivitele dönti el. Ha ez nem tartalmazza a hőcserélőt, és korrózióvédelmi vagy egyéb okok miatt nem építhető be, akkor a külső hőcserélők valamelyikét használhatjuk. Vásárlás ill. megrendelés előtt érdemes a hőcserélőpiacon is körülnézni. Azonos átvihető teljesítmény értékekhez akár 20-30.000 Ft árkülönbség is társulhat. Ügyelni kell arra, hogy az adott hőcserélőnek milyen hőfoktartományban legjobb a hatásfoka. A napos rendszerek meglehetősen széles hőfok (20-100 ), és hőfok különbség (dt=5 és 80 de átlagban: 7-20 C) határok között üzemelnek. 9. ábra: Spiráltekercses hőcserélő 10. ábra: Csőköteges hőcserélő 17
Vezérlő A vezérlés típusát alapvetően a rendszer alapfunkciója határozza meg. Ez azonnal kiderül abból a kapcsolási sémából, amit talán már a legelső alkalommal papírra vetettünk, vagy a felkínált lehetőségek közül kiválasztottunk. A gravitációs elven üzemelő kollektor-bojler elrendezés kivételével minden rendszer megkíván valamilyen szintű vezérlést. A legegyszerűbb, a szimpla egykörös melegvíz készítő napkollektoros rendszer vezérlése. Itt csak a kollektor és bojler hőfokának függvényében kell az egy darab keringtető szivattyút ki- vagy bekapcsolni. Kapcsolási rajz 11. ábra: Egy otthon is elkészíthető elektronikus vezérlő elvi vázlata Az ellenállások teljesítménye: 0,25 W R7 ( ) hőmérséklet érzékelő: helye a mérni kívánt ponton 12. ábra: Kiegészítés: szervo erősítés kapcsolási rajza 18
Kiegyenlítő tartály Fontos eleme a rendszernek. Feladata, hogy a rendszerben lévő folyadék hőtágulását kompenzálja, ezzel védve azt a túlnyomás kialakulásától. A tervező ennek méretét is megadja, de jó közelítéssel meg is határozhatjuk. A kiegyenlítő (tágulási-) tartályon feltüntetett térfogatértéknek a rendszerben keringtetett térfogat kb. 10%-ával kell megegyezni. Kiegészítő berendezések Ezek nagyrészt a szivattyúpanelen találhatók. Látszólag jelentéktelen, de mégis nélkülözhetetlen alkatrészek. Elemei: - nyomásmérők, hőfokmérők az üzem ellenőrzéséhez; - elzáró csapok, a rendszer töltéséhez és ürítéséhez ill. javítási munkákhoz (pl. szivattyúcsere); - légtelenítő szelep, az indítási ill. üzem közbeni légtelenítési feladatokhoz; - visszacsapó szelep, az üzemszünet alatti gravitációs áramlás megakadályozására. Ez ugyanis szép lassan kihűthetné a bojlert azáltal, hogy a melegvíz elkezd áramlani a kollektorok irányába. Emellett a rendszer feltöltésénél is segítségünkre van. - biztonsági szelep a károsan kialakult túlnyomások levezetésére, ha már a kiegyenlítő tartály nem tudná kompenzálni a nyomásnövekedést. Pl.: nagy rendszerek túlmelegedésekor. 19
A KALÁKÁS kollektor gyártás (Csináld magad) A kollektor kiválasztásának tanácsainál látható volt, hogy nincs egyszerű dolga az elszánt napenergia alkalmazónak. De nincs minden veszve, ha nem riad vissza egy kis barkácsolástól, amin nem igényel különösebb műszaki előéletet. Szerencsére az országban egyre több helyen alakulnak műhelyek, ahol kis összefogással szinte anyagáron össze lehet rakni a kollektorokat. Itt konkrétan a polykarbonát fedésű, szolárlakk bevonatos síkkollektorról van szó, amelynek hatásfok görbéje a 7. ábrán látható. Mivel kezdődik? Természetesen a szándékkal, hogy valaki kollektorokat kíván alkalmazni, és ehhez hajlandó a saját munkáját is adni. Az külön szerencse, ha több ember is így gondolkodik, mert akkor a költségek megosztódnak. A következő lépés, hogy fel kell keresni a lakóhelyhez legközelebb lévő kollektorszerelő műhelyt, és egy kis időegyeztetés után már neki is lehet vágni. Név Telefon Esztergom Esztergomi Környezetkultúra Egyesület Széll Kálmán 33/315-651 Gömörszőlős Ökológiai Intézet Alapítvány Visnyovszky Tamás 48/435-016 Hely Egyesület Túrkeve Nimfea Természetvédelmi Egyesület Debrecen Kelet Magyarországi Barna Tamás 56/361-505 Somodi Miklós 52/452 118 Hely Egyesület Név Telefon Nyíregyháza E-misszió Pécs Heliotch Bt. Koncsol Lajos 42/423-818 Bimbó József 70/313 7202 Tervezés A kollektorgyártás megkezdése előtt érdemes elgondolkozni azon, hogy miért van szükség a kollektorra, mennyi kellene belőle. Ehhez nyújt segítséget e kis diagramm: A méretezéshez szükséges adatok: - személyek száma - napi melegvízfogyasztás naponta és személyenként (30 és 60 liter között) - mikor fogy a legtöbb melegvíz - kollektorok tájolása - kollektorok dőlésszöge 20
napos területeken 10% bojler liter 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 1 2 3 kollektor felület 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 személyek száma Példa: adatok: 6 személy 50 liter személyenként célidőszak április - szeptember eredmény: bojler 600 literes kollektorfelület 12 m2 13. ábra: A méretezéshez szükséges adatok Ha fűtésrásegítésről is gondoskodni szeretnénk: - Alacsony hőmérséklettel működő fűtési rendszerek esetén a használati melegvíz berendezésen túl 2 2 1 m kollektor/5 m lakófelület arányban kell méreteznünk. (Természetesen a füzet elején leírt hőszigetelési feltételek megléte esetén.) Magasabb előremenő hőmérséklettel működő radiátorok estén 2 2 ez az arány 1 m kollektor/3 m lakófelület. Ha meg van, hogy mennyi kell, és hol van ehhez elég hely akkor a tájolás következik. A tájolásnál két irányt kell figyelembe venni. Az egyik a kollektor dőlésszöge. Erre jó támpont az, hogy egyezzen meg a földrajzi szélességi kör fokszámával. (Ez Magyarországon 46-48 fok között van). De figyelembe kell venni a feladatot is, mert fűtésrásegítés esetén jobb ha sikerül közelíteni a 60 hoz. Ez azért érdekes, mert törekedni kell arra, hogy a beeséséi szög minél közelebb legyen a merőlegeshez, s mint tudjuk télen laposabb szögben süt a Nap. Mindezek ellenére, gyakran a tető dőlésszögétől képest nem szívesen térnek el. A másik, a déli irány. Igyekezzünk az ábrán látható ideális irányt betartani. 14. ábra: Ideális tájolás 21
Amennyiben az ideális iránytól valamilyen ok miatt el kell térnünk, használjuk a következő diagrammot a kollektorfelület módosításának meghatározásához: Az alábbi diagramm alapján megállapítható, menynyivel kell növelnünk a kollektorfelületet, amenynyiben a déli fekvéstől eltérünk. Példa: Kollektor tájolása 120o keletre 38 fokos dőlésszög Eredmény: a kollektorfelületet 20%-al növelnünk kell. 15. ábra: Eltérés az ideális tájolástól Még mindig nem a kollektorgyártás a legfőbb feladat. Ha van, akkor választani kell egy, az igénynek megfelelő kapcsolási sémát, vagy ha egyedi a probléma, akkor készíteni kell egyet. Álljon itt két példa: 16. ábra: Kapcsolási séma (1) 22
17. ábra: Kapcsolási séma (2) Ha kész, többször ellenőrizni kell, hogy minden funkciót teljesít-e, ami elvárható a rendszertől és ehhez minden eleme fellelhető a sémán. Ha mindez kész, akkor meg kell határozni az egyes elemek műszaki paramétereit, és ez után össze lehet állítani a beszerzendő berendezések, anyagok listáját. Ha több ember dolgozik együtt akkor most érkezett el az a pillanat, amikor mindenkinek el lehet és kell dönteni, hogy marad-e a KALÁKÁBAN vagy kiszáll, mert mostantól pénzre megy a dolog. Ha sikerült megegyezni akkor ki lehet osztani a feladatokat. Főbb feladatkörök: Koordinátor Pénzügyi felelős Anyagbeszerző Kollektorépítő Kollektor szerelő (tetőbe) Rendszerszerelő (opcionális- ezt gyakran szakemberekkel érdemesebb elvégeztetni) A napkollektor szerelőműhely Miért érdemes a kollektorépítő műhelyek valamelyikét választani? Mert a vállalkozó kedvű emberek számára, elérhető közelségben és árban megteremtik a saját kezű (KALÁKÁS) napkollektor építés feltételeit. 23
Egy jól felszerelt műhelyben, a megfelelő szakmai segítség jelenlétében, sokkal gyorsabb és minőséget is garantáló munka folyhat. 4-6 fő egy hétvégén 18-20 db kollektort tud problémamentesen legyártani. Bármilyen felszerelt műhellyel rendelkezik valaki, ha nem foglalkozik állandóan ezzel a tevékenységgel, munka közben bosszantó anyag- és szerszámhiányok adódnak, ami nem csak az időt rabolja, de legtöbbször a minőség rovására is megy. A másik dolog, hogy nem éri meg egyetlen csoportnak sem, hogy 20-30 kollektor elkészítése miatt befektessen több mint százezer forintot egy speciális szerszámkészlet előteremtésébe. A speciális szerszámkészlet Rendeltetése Szakértelem nélkül, kis kézügyességgel és szakmai segítséggel egy lapkollektor abszorber lemezének egyszerű elkészítése. Anyagai Egyszerű, tartós zártszelvényből és vaslemezből összeállított hajlító- és forrasztóasztal. A forrasztóasztalon 100 mm átmérőjű kör alakú sablonok illetve "L" alakú vezető profilok segítik a görgős hajlító karral történő csővezetést. A forrasztóasztalon történő folyamatos forrasztást egy 3 mm-es farostlemez és egy rugós leszorító keret biztosítja. Korrózióvédelme A szénacél szerkezet bevonat rendszere: FERROGOLD-V passziváló rozsda-átalakító CINKROMÁTOS felület passziváló alapozó CELLOXIN nitrozománc fedőfesték. A barna színt a piros és fekete festék 1:1 arányú keveréke biztosítja. Felhívjuk a figyelmet arra, hogy a szerszám "működő-mozgó" részei, a rugók, a sablonok furatai, a hajlítótüske csaprésze, a csavarszárak nincsenek ellátva külön védelemmel, ezért ezek kezelése, kenése alkalmanként indokolt. A hajlító kar görgője a zárt kivitelű csapágyazás miatt nem kíván időszakos kenést. Tárolása, szállítása A szerszámkészlet szállításánál és tárolásánál segítséget jelent hogy a lábak egy csavarhúzó segítségével kivehetők. Ezen műveletek közben csupán a bevonatrendszer sérülését kell kerülni. Jelentősebb sérülés esetén a fent jelzett festékanyagokkal a javítás könnyen megoldható. Tárolás közben arra ügyeljünk, hogy a forrasztó asztal farostlemeze a nedvességre érzékeny, ezért fedett száraz helyen tároljuk. Ez a pont azért is fontos lehet, mert előfordulhat, hogy gazdaságosabb a speciális szerszámokat egy adott helyre elszállítani és a hozzáértő szakembert meghívni, mint több embert, nagyobb távolságra utaztatni és szállásolni. Ezt minden egyes esetben érdemes külön kalkulálni. Elemei Hajlító szerszám 1 db Hajlítóasztal 4 db Asztalláb 1 db Hajlítókar 1 db Hajlítókar vezetőtüske 24