 |
 |
|
A következő témákról olvashat: Napkollektorokról általábanSíkkollektorVákuumcsöves kollektorNap-levegő kollektorMedencevíz kollektorSíkkollektor és Vákuumcsöves kollektor összehasonlításaHogyan tervezzük a napkollektoros rendszereketMegtérülési idő Napkollektorokról általábanA Nap energiája minden földi élet forrása, kiapadhatatlan tartalékai mindannyiunk számára elegendőek.
Felhasználási területek:
Napkollektorokkal az éves melegvíz-szükséglet akár 70-80%-a is előállítható. Fűtésrásegítés esetén egy megfelelő műszaki állapotban lévő épületben akár 50%-os fűtésmegtakarítás is elérhető. A napkollektoros rendszerek vezérléstechnikája lehetővé teszi, hogy bármilyen meglévő kazánnal együttműködjenek. Napkollektoros rendszer bárhová telepíthető, hiszen a működésnek és a hatékonyságnak nincsenek épületenergetikai feltételei. Egyedi házaknál ugyanúgy alkalmazható, mint közösségi rendszereknél, telepítése és kezelése egyszerű.
A kollektorok típusai |
|  |
A síkkollektor a Nap fényenergiáját alakítja át hőenergiává. Abszorbernek nevezzük azt a fémlemezt, ahol ez a folyamat végbemegy. Az abszorberlemez hátoldalára vékony csőhálózatot forrasztanak. Ebben áramlik a hőtovábbító folyadék, mely elszállítja a kollektorban termelt hőt a víztartályba. A folyadékot a téli időszak miatt fagymentessé kell tenni, ezért nem mérgező fagyálló koncentrátumot, például propilen-glykolt kevernek össze vízzel. A kollektorban az abszorberlemez alatt hőszigetelést helyeznek el, amely megakadályozza a megtermelt hő elvesztését. A napkollektort felülről egy speciális, biztonsági üveg védi, amely igen rugalmas, fémben szegény edzett üveg és nagy a fényáteresztő képessége. A kollektor teste, kerete a beépítés módjától függően lehet fa, vagy alumínium. A beszereléshez a különböző tetőfajtákhoz való készleteket alkalmaznak, melyek biztonsággal rögzítik a napkollektorokat minden időjárási körülmény esetén.
A jó minőségű síkkollektorok rendkívül sokáig működnek. A gyártók 20-30 év közé teszik a garantált élettartamot, ám Ausztriában sűrűn láthatunk 30-40 éves működő napkollektorokat is. Ebből fakad a síkkollektoros rendszerek további előnye, mégpedig az ilyen rendszerek letisztult, problémamentes működése.
Alkalmazásuk inkább a használati melegvíz (HVM) előállítására javasolt.
Vákuumcsöves kollektor
 | A vákuumcsöves napkollektor az újabb műszaki fejlesztések eredménye, a síklap kollektor továbbfejlesztett változata. Az újdonság a csövek szerkezetében található. A keringő folyadékot vezető csövet egy hőelnyelő (abszorber) felület veszi körül, ami a napfényt hővé alakítja, és átadja a folyadéknak. A dupla üvegfal belső felére gőzöléses eljárással hordják fel az abszorberréteget. A külső üvegcső teljesen átlátszó. A beeső fény a belső üveg felületén hővé alakul, melyet az üvegcső belsejében elhelyezett fűtőcső továbbít a gyűjtőegységbe. Innen a rendszerben keringtetett folyadék a víztartályba szállítja az átvett hőt. |
Téli estéken - amikor huzamosabb ideig nem éri napsütés - sem tud megfagyni a folyadék a csőben a vákuum hőzáró szokása miatt, így nem kell feltétlenül olyan koncentrátumú fagyásállót használni itt, mint a sík kollektoroknál, sőt, adott esetben csak a sós víz is megteszi hőátadó közegnek - ennek ugyanis a só miatt alacsonyabb a fagyáspontja.
A sós víz magasabb hőfokra hevíthető és így több hőt tud továbbítani, mint sótlan változata. A kollektorból egy felhőtlenebb nyári napon akár 120 °C-os víz is érkezhet.
Magyarországon az utóbbi években kedvező áruk miatt nagyon elterjedtek a vákuumcsöves napkollektorok, ám itt rögtön meg kell jegyezni, hogy a külsőre azonosnak tűnő gyártmányok között igen nagy különbség lehet a teljesítmény tekintetében.
Használata fűtésrásegítéses rendszereknél javasolt, mivel a kevésbé napsütéses időszakokban kedvezőbb a melegvíz termelő képessége, egyenletesebben tudja levenni a hőt, és így a téli időszakban jobb a hatásfoka a síkkollektorénál.
Üresjárati hőmérséklete jóval magasabb a síkkollektorénál, így jobban elviseli az esetleges túlmelegedést is.
További előnye, hogy ha esetleg sérülés miatt tönkremegy egy cső (ezt onnan látjuk, hogy a cső vége megfeketedik) akkor a csövek egyenként cserélhetőek, nem kell az egész panelt cserélni.
Síkkollektor és Vákuumcsöves kollektor összehasonlítása
Síkkollektor:
- Tetőbe integrálható
- Szigetelése az idő múlásával nem romlik, igazoltan nagyon hosszú élettartam
- A cső max. hőmérséklete 200-220Co
Vákuumcsöves kollektor:
- Az abszorber légrítkított térben van, így a hőveszteségek lényegesen kisebbek
- Jobb hatásfok
- Téli napenergia-hasznosítás jelentősen javítható
- Ugyanazon évi energiahozam termelése mellett a vákuumcsöves kollektor a síkkollektor felületének 66%-a
- A csövek egyenként is cserélhetőek
- A cső max. hőmérséklete 280-330 Co
Nap - levegő kollektor
 | Ez - a nap - levegő kollektor - talán a legegyszerűbb típus. Elve az, hogy egy fekete üvegdobozban megrekedő hőt szellőztet "be" a lakásba. Hatékonyságát szemlélteti például a napon kinn hagyott sötét színű autó, ami hasonló elven (de nem hasonló "céllal") melegszik fel. |
Medencevíz kollektor
Ez a kollektor típus idényjellegű, télre érdemes vízteleníteni.
Napkollektoros rendszerek tervezése
- Mire kívánjuk használni a napkollektorok által felmelegített vizet, levegőt?
- Új, vagy már létező melegvízkészítő, fűtő rendszerről van szó?
- Helyi adottságok.
- Családi ház vagy közintézmény?
- Hányan használják a rendszert.
 | Ezek az adatok a vízszintes felületre érkező napsugárzás értékeit mutatják. Ebben az a jó hír, hogy mivel a napkollektorokat általában, és nem véletlenül, 45o dőlésszögben helyezik el, az így felfogott napsugárzás 15%-al több, mint ami a vízszintes felületre esik. Ez alapján, Magyarországon országos átlagban 1400 kWh napenergia ér 1 m2 kollektort. Mivel a jelenlegi kollektorok energiaátadása ~40%, így ezek alapján éves szinten 1 m2 kollektor500 kWh energiát ad le. Most már csak azt kell tudnunk, hogy ez vajon mire elég. |
Nézzük először a használati melegvíz előállítását napkollektorokkal.
 | Mivel nyáron is lehetnek borultabb napok, amikor esetleg a kollektorok önmagukban nem képesek előállítani a melegvízszükséglet 100%-át, így általában javasolt valamilyen kiegészítő fűtési mód is. Napenergia-hasznosító rendszerrel tehát 100%-os melegvíz előállítás teljes biztonsággal még a nyári félévben sem, vagy csak nagyméretű tárolóval valósítható meg. |
Most vizsgáljuk meg az épületek kiegészítő fűtésében mennyiben tudnak a napkollektorok közreműködni.
 | Az ábrán egy mai, az épületenergetikai rendeletnek megfelelő, kb. 120 m2-es családi ház fűtési hőszükségletének alakulása látható az év folyamán. A vizsgált épület fűtésének hőszükséglete a teljes fűtési időszakban megközelítőleg 13.500 kWh. Az ábrán látható a melegvíz készítéséhez szükséges, megközelítőleg napi 10 kWh nagyságú hőmennyiség is, valamint különböző nagyságú (5-40m2) napkollektor felületekkel hasznosítható napenergia mennyisége is. Egy 120 m2-es családi ház hőszükséglete, és a kollektorokkal hasznosítható napsugárzás |
· Ha a napkollektorokkal a fűtésrásegítés is cél, akkor látható, hogy a hideg téli hónapokban nagy napkollektor felülettel is csak viszonylag szerény eredményt lehet elérni, sőt az átmeneti időszakokban (tavasszal és ősszel) is viszonylag nagy napkollektor felület szükséges a fűtési hőigény fedezéséhez. A kollektorok 30-40%-os részarányban képesek fedezni az épület hőenergia-szükségletét, ha 4-5 m2 fűtött lakótérhez tartozik 1 m2 napkollektor.
· Ha a fűtés miatt nagy napkollektor felületet alkalmaznak, akkor nyári félévben óriási mennyiségő hasznosítható napenergia megy veszendőbe, ez csökkenti a rendszer
kihasználtságát. (Javíthatja a kihasználtságot, ha az épülethez szabadtéri medence is tartozik, és a kollektorok nyáron ennek a vizét fűtik.)
A fentiek alapján tehát megállapítható, hogy míg a használati-melegvíz készítés napkollektorokkal könnyedén, viszonylag nagy beruházás nélkül megoldható, addig a fűtésrásegítés már nagyobb, komolyabb rendszert igényel. Az épületfűtés napkollektorral elsősorban csak az átlagosnál jobb hőszigeteléső, korszerű, lehetőleg alacsony hőmérsékletű melegvizes központi fűtési rendszerrel (pl. falfűtés, padlófűtés, alacsony hőmérsékletű radiátoros fűtés) megvalósult épületek esetében lehet reális cél. A fűtésrásegítő napkollektoros rendszerek megvalósítása a használati-melegvíz készítő rendszerekhez képest nagyobb körültekintést igényel. Viszonylag nagy kollektor felületet kell elhelyezni, és sokkal fontosabb az optimális tájolás és dőlésszög betartása. Mivel télen a Nap alacsonyabban jár, ezért a fűtésrásegítő rendszerek napkollektorait meredekebb dőlésszöggel kell elhelyezni, célszerő az 50-60°-os dőlésszög alkalmazása. Fontos a megközelítőleg déli tájolás is, hiszen a napsütés időtartama viszonylag rövid, és a déli órákra korlátozódik. Nagyobb részarányú fűtésrásegítés csak puffertároló alkalmazásával érhető el. A puffertároló egy nagyobb méretű, hőszigetelt víztartály, amiben a fűtési rendszer vize tárolódik. A napkollektorok ezt a tartályt fűtik fel napközben, és a napsütésmentes időszakban ebből a tartályból történhet a fűtés. A puffertartályok a napkollektorokon kívül fűthetık még szilárd tüzelésű, pl. faelgázosító
kazánokkal is.
Mire elég a téli napsugárzás?
A tapasztalatok azt mutatják, hogy 1 m2 napkollektorral 4-5 m2 épület fűtésére lehet hatékonyan rásegíteni. Az ilyen arányban megvalósított rendszerek március-áprilisban, illetve szeptember-októberben közel 100%-ban fedezni tudják a fűtés hőszükségletét. Természetesen a kollektorok a hideg, de derült decemberi és januári napokon is számottevő hőenergiát adnak, de ebben az időszakban döntően valamilyen más rendszerrel kell fűteni.
Medencék fűtése napkollektorral
A napkollektorok szempontjából a medencék fűtése nyáron a legjobb hatásfokú üzemmód, hiszen erős napsütés és meleg levegőhőmérséklet mellett, viszonylag hideg vizet kell fűteniük. A medencék hőveszteségét elsősorban a párolgás okozza, ami a vízfelülettel arányos. Megfelelő vízhőmérséklet akkor érthető el, ha a
napkollektorok felülete legalább a medence vízfelület felével, vagy még inkább a teljes vízfelülettel egyezik meg. További hőmérsékletnövekedés érhető el, ha a medencéket a
használati időn kívül a víz felszínén úszó fóliával letakarják.
Egy napkollektoros beruházás eldöntésekor általában alapvető kérdés a beruházás megtérülése. A megtérülési idő hosszú években mérhető, de hozzá kell tenni, hogy más eszközökhöz képest egy napkollektoros rendszer karbantartási, javítási, fenntartási költsége elenyésző, nem kell adót, biztosítást és számos egyéb költséget felvállalni, és egyre nagyobb összeg megtakarítására számíthat a beruházó. A megtérülési idő figyelembe véve az energiahordozók árainak változását, minden bizonnyal folyamatosan csökkeni fog. A rendszerek, és ezeken belül a napkollektorok garanciaideje általában 5-10 év között van, az élettartamuk 20-30 évre becsült, így minden esély megvan arra, hogy a beruházás a több évtizedes működés alatt többszörösen megtérül. És akkor még nem beszéltünk arról az "érzelmi" többletről, amit a napkollektoros beruházástól kapunk, hiszen egy ilyen beruházással óvjuk a környezetet, valamint legalább részben függetlenítjük magunkat az energiaszolgáltatóktól.
Az alábbi számítás csak a pénzügyi szempontokat veszi figyelembe. Ahhoz, hogy egy napkollektoros rendszer pénzügyi megtérülését ki lehessen számolni, az alábbi adatok ismerete szükséges:
· Mennyi a napkollektoros rendszer beruházási költsége?
· Mennyi hagyományos energia takarítható meg a napkollektoros rendszer segítségével?
· Milyen energiahordozót váltanak ki a napkollektorok?
· Mennyi a napkollektorokkal kiváltott hagyományos energiahordozó egységára?
A megtérülés számításához a napkollektoros rendszer árát célszerű fajlagosan, egy négyzetméter napkollektor felületre vonatkoztatva megadni. Természetesen az árat
kivitelezéssel együtt kell megadni. Magánszemélyeknél az ÁFÁ-t is számolni kell, hiszen a bruttó árat kell kifizetni.
A gáz fűtőértéke: 34 MJ/m3 = 9,44 kWh/m³
A hőtermelő rendszer hatásfoka: 70%
1m3 gázból 70%-os hatásfokkal előállítható hőenergia: 9,44 x 0,7 = 6,61 kWh /m³
Egyre inkább megéri a pénzünket napkollektoros rendszerekbe fektetni, hiszen jóval nagyobb nyereséget érhetünk el a rezsiköltségek megtakarításával, mintha ugyanazt az összeget bankbetétben helyeznénk el.