0

A működtetés szerkezetei

Folyadékos rendszerek

A folyadékos napkollektoros rendszerek legegyszerűbb formája a gravitációs rendszer, ennek az az előnye, hogy nem szükséges keringető szivattyú, mert a keringéshez szükséges nyomáskülönbség a felmelegedés hatására létrejövő sűrűségkülönbségek alapján alakul ki. Ehhez viszont az szükséges, hogy a tároló tartály a kollektorok felé kerüljön. A gravitációs rendszer hatékonysága jelentősen elmarad a direkt keringtetéssel ellátott rendszerekétől. Direkt keringtetésű folyadékos hőhordozóval működő rendszer esetén az alábbi működtető szerkezetekre van szükség:

  • keringető szivattyú tartja a hőhordozó munkaközeget áramlásban a kollektor és a hőcserélő között,
  • csővezeték rendszer a kollektorokat köti össze a tároló rendszerrel,
  • légtelenítő elemek,
  • tágulási tartály, biztonsági szelep és nyomásmérő,
  • vezérlő és szabályozó berendezések, amelyek feladata, hogy a szivattyú bekapcsolásával beindítsák a hőhordozó közeg keringetését akkor, amikor a napkollektorban lévő munkaközeg hőmérséklete nagyobb a tárolóban lévő hőmérsékletnél.

Levegős rendszerek

Levegő hőhordozó esetén a működtetésnek és a hordozó közeg szállításának sokféle megoldása alakult ki, a levegő áramlását elsősorban ventillátorokkal oldják meg.
Napenergiát hasznosító rendszerek.
A napenergiát hasznosító rendszerek felhasználásuk alapján lehetnek:

  • Használati melegvizet előállító rendszerek,
  • Épületek fűtését ellátó rendszerek,
  • Uszodafűtést ellátó rendszerek,
  • Épületek hűtését ellátó rendszerek,
  • Mezőgazdasági célokat ellátó rendszerek.

Használati meleg vizet előállító rendszerek

A használati melegvíz igény az épületgépészeti energiafogyasztók között a legegyenletesebb, időjárástól független igény. Ezért a használati melegvíz előállítása napenergiás rendszerekkel már ma is gazdaságosan megoldható.  használati melegvíz-készítés energiaigénye egy négytagú családnak kb. 5000 kWh évente. Egy 4-6 m2 kollektorfelületű berendezéssel ennek az energiamennyiségnek mintegy 70%-át megtakaríthatjuk. Természetesen ugyanez az arány jellemző a nagyobb rendszerekre is, tehát intézmények használati melegvizes rendszerei is kb. ezt a megtakarítást tudják produkálni. A használati melegvíz rendszerek lehetnek egykörös és kétkörös rendszerek.
Egykörös rendszer
Egykörös rendszer esetén a kollektorokban közvetlenül a felmelegítendő használati melegvíz kering. Az ilyen rendszer csak a nyári félévben használható, mivel télen, 0 °C alatti hőmérséklet esetén a kollektorokban a víz megfagyna. A rendszer előnye az egyszerűség, hátránya a fagymentes időszakra korlátozott alkalmazhatóság, valamint a kollektorokban a vízkövesedés, lerakódás veszélye.

Kétkörös rendszer

Kétkörös rendszer esetén a kollektorkör a használati vízhálózattól elválasztott külön kör, melyben megfelelő minőségű fagyálló folyadék kering. A használati-víz felmelegítése a hőcserélőben történik. Az ilyen rendszerek egész évben – tehát télen is – biztonságosan használhatók. A kétkörös rendszerek előnye a nagyobb éves energiahozam, a megbízható, lerakódást, vízkövesedést kiküszöbölő üzem, míg hátrányuk a hőcserélő miatti nagyobb beruházási költség.

Tartálykollektor

Az egy- és kétkörös rendszerekhez képest egyszerűsítést jelent az un. tartálykollektor. Ez olyan hőszigetelt, üvegfedésű dobozba helyezett tartály, mely felmelegíti és tárolja is a melegvizet. Az egyoldali hőszigetelés miatt természetesen nagyobb a vesztesége, mint a valódi tárolóké.
Épületek fűtését ellátó rendszerek. A hagyományosan előállított energiának csaknem a felét helyiségfűtésre használjuk. A Nap télen is süt, de a téli szórt és közvetlen sugárzás melegét általában messze alábecsülik. Fischer fizikusnak december 22.-én, tehát az év legalacsonyabb napállásánál, Zürich közelében, 3 °C környezeti hőmérséklet mellett, sikerült gőzt fejlesztenie. Egy nappal később egy 0,7 m2 felületű kollektorral a kerti vízcsapból nyert 30 l hideg vizet 60 °C -ra melegítette.
A téli napenergia nagyon jól hasznosítható kiegészítő helyiségfűtési célra. Az átmeneti időszakban (ősszel-tavasszal), amikor gyakran napos, de hideg az idő, a napenergia szerepe az épületfűtésben nagyon fontos lehet. A hirtelen és rövid idejű hőmérséklet-ingadozások idején hagyományos fűtési rendszereket nem kell bekapcsolni, és így a berendezés felfűtéséhez szükséges aránytalanul nagy energiamennyiség megtakarítható.

Folyadékos rendszerek

Az épületek fűtésének kiegészítő napenergiás rendszere amennyiben a fűtési rendszer melegvízzel üzemel, nem különbözik jelentősen a használati melegvizet előállító rendszerektől. A berendezés méretei azonban nagyobbak az előzőtől.
Egy 300 m2 kollektorfelülettel épült és 3 m3 -es tárolóval rendelkező szolárberendezés egy egyszerű lakóháznál 8500-9000 kWh évenkénti fűtőenergia megtakarítást jelenhet. Az üzembe helyezett berendezések tanúsága szerint 24 órás tárolóval épült berendezéssel lehetséges megtakarítani a fűtési energiaszükséglet 45-50 %-át.

Levegős rendszerek

A napenergia fűtési célra való hasznosítása nemcsak folyadék hőhordozóval képzelhető el. A légfűtés egyes országokban (pl.: USA) igen elterjedt és az első napenergiás kísérleti házak is elsősorban levegő hőhordozóval készültek. A levegős rendszereknek a legnagyobb előnye, hogy nincsenek korróziós problémák, de a kollektor hőmérsékletének és a tároló térfogatának nagyobbnak kell lennie és ez a rendszert megdrágítja.

Uszodafűtést ellátó rendszerek

Az úszómedencék vizének fűtését ellátó rendszerek igen jó hatásfokkal működnek, hiszen a kinti úszómedencék használata egybeesik a legmagasabb napenergiás időszakkal. Mivel a külső hőmérséklet ilyenkor megközelíti a kollektorok közepes üzemi hőmérsékletét ilyen üzemállapotban a legjobb hatásfoka – alacsony optikai vesztesége miatt -a lefedés nélküli kollektornak (abszorbernyelő) van. Ez alapján és a beruházási költséget is mérlegelve, az uszodavíz fűtésére az olcsó, lefedés nélküli kollektorokat érdemes használni

Épületek hűtését ellátó rendszerek

Első pillanatban ellentmondásnak tűnik hideget előállítani a nap melegével, de a napenergia hasznosítás kapcsán technikai lehetőségek egész sora álla rendelkezésünkre amelyek megoldották ezt a problémát. Ez az a terület, ahol igen jók a lehetőségek, hiszen a legnagyobb hűtési energiára akkor van szükség amikor a legjobban süt a nap.

Természetes helyiséghűtés

Ismert fizikai jelenség, hogy egy folyadék elpárologtatása közben környezetéből hőt von el, ezáltal lehűtve azt. Ezt a hatást hasznosította Hay és Yelott a “Sky-Therm” rendszernél az épület klimatizálására. A lapos tetőn 21 cm vastag vízréteg van, amely a nyári időszakban éjszakánként fedetlen. Így sugárzásával és párolgásával hűti az épületet. Nappal a vízréteget 4,5 cm vastag, kemény poliuretán lappal fedik le, hogy a közvetlen sugárzás a tetőt és a vizet ne érje el. A tetőn levő hideg víz a mennyezeten keresztül hűti a lakóhelységet.

Hagyományos hűtési eljárás
A hagyományos hűtési eljárás során egy nyomás alatt álló folyadék elpárologtatásával lehet hűteni. Folyadékként gyakran a nagyon alacsony forráspontú ammónia vizes oldatát használják. Ez a folyamat energiát követel, amit bizonyos feltételek mellett napenergiával lehet fedezni. A francia CNRS Kutatóintézet kisérleti berendezésével, amely 12 m2 felületű parabolikus kollektorral naponta 25-50 kg jeget állított elő. ehetőség van arra is, hogy napelemek segítségével elektromos áramot állítsanak elő, és így hagyományos felépítésű hűtőberendezéseket üzemeltessenek.

Mezőgazdasági célokat ellátó rendszerek

A mezőgazdaság alapvető felhasználója a napenergiának, hiszen a növények a fotoszintézis során napenergia segítségével állítják elő azokat a szerves anyagokat, amelyek testüket felépítik. Amennyiben a növények által előállított anyagokat energetikai célra használjuk (pl.: a fát elégetjük, vagy a repceolajat üzemanyagként hasznosítjuk), úgy biomassza energiáról beszélünk, amely átalakult és elraktározott napenergia.

Szárító és aszaló rendszerek

A mezőgazdaságnak azonban van olyan területe, ahol igen jól alkalmazható a napenergia, mégpedig a termények szárítása vagy aszalása. Ezek a szárító, aszaló rendszerek lényegében levegős kollektorok segítségével üzemelnek, hasonlóan az épületfűtési megoldáshoz, azonban itt a meleg levegő zárt szárító-aszaló terekbe kerül bevezetésre.

A napenergiával üzemelő rendszerek gazdaságossága

Magyarországon a hagyományos energiahordozói árak rohamos és további várható emelkedésével megdőltek azok a prognózisok, amelyek a napenergia aktív hasznosításának elterjedését – jelentős beruházási költsége miatt és csekély folyamatos ráfordításai ellenére – legfeljebb az ezredfordulót követő évtizedre valószínűsítették. Ehelyett a megvalósítás-beruházás költségei alig növekedtek, ill. más berendezésekéhez képest csaknem stagnáltak A folyamatos ráfordítás költségei pedig elenyészők a manapság 3,5-4-szeresére növekedett hagyományos villamos energia-, földgáz-, pébégáz-, távhőenergiák fogyasztói árához képest. Az ezredforduló tájára, illetve középtávra várható pl. a napkollektoros melegvíz előállítás, ill. új épületeken a teljes fűtésnek és a melegvíz készítésnek a már mérhető, nagyságrendekkel nagyobb elterjedése. áadásul az ismert egyszerű, de mégis gyárilag előállított és a kereskedelemben forgalmazott berendezésekhez képest a házilag előállított, könnyen barkácsolható kollektorok és boylerek létesítési költsége a maiaknak a felére is redukálható.

Filed in: Aktív rendszerek
Proudly designed by Theme Junkie.