Napkollektoros berendezések

Előszó

5

1.

A napenergia hasznosításának előfeltételei

9

1.1.

A Nap sugárzási energiája

9

1.1.1.

A napsugárzás időbeli és térbeli eloszlása

9

1.1.2.

A Nap sugárzási energiájának átalakítása más energiaformákra

13

2.

A napenergia hasznosítása napkollektoros berendezésekkel

15

2.1.

Kollektorok

15

2.1.1.

Műanyag abszorberek medencék vizének felmelegítésére

15

2.1.2.

Koncentráló kollektorok

16

2.1.3.

Vákuumkollektorok

16

2.1.4.

Síkkollektorok

18

2.1.5.

A síkkollektor veszteségei

18

2.1.6.

Síkkollektorok jellemzői

20

2.2.

Különböző napkollektoros berendezések

22

2.2.1.

Melegvizet termelő napkollektoros berendezések

22

2.2.2.

Fűtésre használt napkollektoros berendezések

24

3.

Meleg vizet szolgáltató napkollektoros berendezések méretezése

27

3.1.

Melegvíz-igény

27

3.2.

A tároló térfogata

27

3.3.

Hőcserélők

28

3.4.

Kollektorfelület

28

3.4.1.

A kollektorok kiválasztása

29

3.4.2.

A kollektorok felállítási helye, dőlése és iránya

32

3.4.3.

Méretezési irányelvek

34

3.5.

A kollektorkör csővezetékei

34

3.5.1.

Csőkeresztmetszetek

34

3.6.

A berendezések számítógépes szimulációja

34

4.

Az alkatrészek előgyártása

37

4.1.

A gyártás munkafázisai

40

4.1.1.

Fa keretlécek és támasztólécek

40

4.1.2.

Fa L-profil

40

4.1.3.

Alumínium T-profilok

40

4.1.4.

Gumialketrészek

40

4.1.5.

Gyűjtőcsövek

41

4.1.6.

Az abszorberek beforrasztása

41

4.1.7.

Érzékelőhüvely

41

4.1.8.

Fúvóka és távtartóhüvely

43

4.1.9.

Üvegtartó szögidom és gumibetét

44

5.

A kollektorok felszerelése

45

5.1.

Tetőre szerelés

45

5.1.1.

A kollektorok tetőre szerelése és felállítása

45

5.2.

Beépítés a tetőbe

45

5.2.1.

A kollektorkeret elkészítése

46

5.2.2.

Az abszorber beépítése

48

5.2.3.

A hőmérséklet-érzékelő távadójának elhelyezése

49

5.2.4.

A kollektor nyomáspróbája

49

5.2.5.

Az üvegborítás elhelyezése

50

5.3.

Darus szerelés

52

5.3.1.

Nagy felületű kollektorok készítése és felszerelése

52

5.4.

A napkollektoros berendezés szerelvényei

52

5.4.1.

Szivattyúmodul

52

5.4.2.

Keringtetőszivattyú

54

5.4.3.

Gravitációs áramkorlátozó visszacsapó szelep

54

5.4.4.

Tágulási tartály

55

5.4.5.

Ellenőrző műszerek

56

5.4.6.

A légtelenítő felszerelése

56

6.

A esővezetékek elhelyezése

58

6.1.

Az előremenő vezeték

59

6.2.

A visszatérő vezeték

59

6.3.

A csövek vezetése

60

6.3.1.

A csővezetékek hőszigetelése

61

6.4.

Forrasztott kötések

61

6.4.1.

A lágyforrasztás

61

6.4.2.

A keményforrasztás

62

7.

A tároló

65

7.1.

Rétegeződés

65

7.1.1.

Készenléti térfogat

65

7.1.2.Tartaléktérfogat

66

7.1.3.

Holttér

67

7.2.

A tároló szigetelése

67

7.3.

Kiegészítő energia

67

7.4.

A használati-melegvíz keverőszelepe

68

7.5.

Mosógép és mosogatógép bekötése

69

7.6.

A tároló felállítása

69

8.

Szabályozók

8.1.

A szabályozó felszerelése

72

8.1.1.

Elektromos bekötések

72

8.1.2.

A hőmérséklet-érzékelő távadóinak felszerelése

72

8.1.3.

A kollektor távadója

72

8.1.4.

A tároló távadója

73

8.1.5.

A távadók csatlakozókábelei

73

9.

Üzembe helyezés

74

9.1.

A berendezés átöblítése

74

9.2.

A berendezés feltöltése

74

9.3.

Víz és fagyálló folyadék keveréke

74

10.

A berendezések karbantartása

76

Ábrák jegyzéke

A piac fejlődése Ausztriában

6

Egy lakosra jutó kollektorfelület Ausztriában (2000. évi állapot)

6

1.

ábra: A napsugárzás évi átlagos összege Európában, kW x h/m²év

10

2.a ábra: A napsugárzás évi átlagos összege Magyarországon, kW x h/m²év

10

2.b ábra: Az évi napfénytartam sokévi átlaga, óra

11

3.

ábra: A vízszintes felületre es teljes sugárzás éves változása derült napokon. Földrajzi szélesség 48°, Linke szerinti homályossági tényező 4,0, tengerszint feletti magasság 200m

11

4.

ábra: Európa különböző városaiban a vízszintes felületre eső teljes sugárzási viszonyok összehasonlítása

12

5.

ábra: Úszómedence egykörös rendszerben üzemeltetett napkollektoros berendezése

15

6.

ábra: Úszómedence kétkörös rendszerben üzemeltetett napkollektoros berendezése

16

7.

ábra: A medence vizét melegítő uszodaabszorberek

16

8.a ábra: a) a vákuumcső keresztmetszete; b) a hagyományos és a vákuumcsöves síkkollektor jelleggörbéjének összehasonlítása; c) az 1,5m² hasznos felületű, 14 vákuumcsőből álló síkkollektor

17

9.

ábra: Síkkollektor metszete

18

10.

ábra: Síkkollektor hőveszteségei

19

11.

ábra: Az AEE KT2000 (TINOX abszorberrel felszerelt) kollektor jelleggörbéje

20

12.

ábra: Zuhanyzóvíz melegítésére szolgáló gravitációs berendezés

22

13.

ábra: Kényszerkeringtetésű napkollektoros melegvíz-termelő berendezés vázlata

23

14.

ábra: Ezt a házat teljes egészében a nap fűti

24

15.

ábra: Napenergiával támogatott kiegészítő fűtés, Walder/Klammer-féle létesítmény

24

16.

ábra: A Walder/Klammer-féle létesítmény kapcsolási vázlata

25

17.

ábra: Hőcserélők a) bordázott csövű csőkígyós, b) csőköteges, c) lemezes hőcserélő

28

18.

ábra: A K4 kollektor gyártásának fázisai

29

19.

ábra: A K16 kollektor készítése és beépítése

30

20.

ábra: Meleg víz előállítására és a kiegészítő fűtésre alkalmazott különböző kollektortípusok éves energiahozamai. 20m²-es kollektorfelület, 1000L-es melegvíz-tároló, 250 L/nap, 45°-os dőlés, családi ház, Villach

31

21.

ábra: A különböző kollektortípusokkal előállítható hőenergia ára (a kollektorok árjegyzéki árára vonatkoztatva, amelyből 1000 euró támogatást levontunk). 8m² teljes kollektorfelület, 500L-es melegvíz-tároló, 250 L/nap, 45°-os dőlés, családi ház, Villach, a déli iránytől 45°-os eltérés

31

22.

ábra: A napkollektor hatásossága a dőlésszög és tájolás függvényében

32

23.

ábra: A déli tájolástól és az ideális dőlésszögtől való lehetséges eltérés

33

24.

ábra: Ilyen kalandos konstrukciókat ne alkalmazzunk a tető dőlésszögének és déli tájolásának megjavítására

33

25.

ábra: Termikus napenergia-hasznosítás számítógépes szimulációja

35

26.a ábra: Darabjegyzék

38

26.b ábra: Méretezett rajz és javaslat a hidraulikus kapcsolásra. A példa egy kollektormezőre vonatkozik

39

27.

ábra: Lécprofilok

40

28.

ábra: Fa L profil, csatlakozórésszel

40

29.

ábra: Az alumínium T profilok kifúrása

40

30.

ábra: Az alumínium T profilok és a támasztólécek összecsavarozása

40

31.

ábra: A csatlakozónyílás kibővítése egyszerű speciális szerszámmal

41

32.

ábra: Az abszorberek előkészítése forrasztáshoz

41

33.

ábra: Az abszorberek beforrasztása és nyomáspróba

42

34.

ábra: Az érzékelőhüvely készítése

42

35.

ábra: Könyökben elhelyezett érzékelő készítése

43

36.

ábra: Fúvóka és távtartóhüvely

44

37.

ábra: Üvegtartó szögidom

44

38.

ábra: A kollektor felemelése az ifjúsági vendégházra, Villach

45

39.

ábra: Tetőbe épített napkollektorok

45

40.

ábra: A kollektor beépítésére kialakított keret

42

41.

ábra: A fa csatlakozóléc

46

42.

ábra: A gerinc felé eső, felső tetőcsatlakozás

46

43.

ábra: Az ereszoldali, alsó tetőcsatlakozás

47

44.

ábra: A kollektor-szigetelőlap berakása

47

45.

ábra: Az üvegtartó szögidom felszerelése

47

46.

ábra: Egy abszorbercsatlakozás részletes terve

48

47.

ábra: Az abszorbermező behelyezése

49

48.

ábra: A kollektor kompresszoros nyomáspróbája

49

49.

ábra: Az oldalsó tetőcsatlakozás

50

50.

ábra: A profilos tömítőgumi az alumínium T profilok között, alul

51

51.

ábra: Az üveglap élére húzzunk rá egy darab üvegtartó gumit, hogy az üveg élét az üvegtartó szögidomban megvédje

51

52.

ábra: A két, egymás fölött elhelyezkedő üveglap illeszkedő éleit keresztirányban H profil tömíti

51

53.

ábra: A takarógumi felrakása

51

54.

ábra: Egy 12m²-es napkollektormezőt daruval 20 perc alatt helyére lehet tenni

52

55.

ábra: A szivattyúmodul készítése

52

56.a.

ábra: Keringtetőszivattyú

54

56.b.

ábra: A tároló csatlakozásainak termoszifonos bekötése

55

56.c.

ábra: Visszacsapó szelep

55

56.c.

ábra: Biztonsági szelep

55

57.

ábra: Tágulási tartály

56

58.

ábra: Beépített kézi légtelenítő, valamint egy speciálisan beforrasztott érzékelőcső,, amely egészen a kollektorig benyúlik

56

59.

ábra: Csővezetékek tágulási lehetőségei

58

60.

ábra: Forrasztható réz csőidomok

59

61.

ábra: Forrasztható és átmeneti csőidomok vörösrézötvözetből és sárgarézből

60

62.

ábra: A vezeték elhelyezése lefolyócsőben

60

63.

ábra: A csövek gondos szigetelése megakadályozza a hőveszteséget

61

64.

ábra: A lágyforrasztás munkafázisai

62

65.

ábra: A tároló térfogata és annak felosztása

66

66.

ábra: Regiszteres szolártároló

67

67.

ábra: Pink szolártároló rozsdamentes acélból és regiszteres szolártároló szerkezete

67

68.

ábra: A meleg víz téli utánfűtése a központi fűtés kazánjával

68

69.

ábra: Keverőszelep használati meleg vízhez

68

70.

ábra: Mosógéphez alkalmazható adapter

69

Táblázatok jegyzéke

1.

táblázat: A vízszintes felületre eső teljes sugárzás havi és éves átlagai, kW x h/m²

12

2.

táblázat: A napi melegvíz-igény becslését elősegítő irányértékek

27

3.

táblázat: Különböző felhasználók melegvíz-igénye, 45°C

27

4.

táblázat: Saját készítésű kollektortípusok anyagköltségei és munkaigénye

30

5.

táblázat: Melegvíz-termelő napkollektoros berendezések méretezése

34

6.

táblázat: A kollektorkör csőátmérői (előremenő és visszatérő primer ág), mm

34

7.

táblázat: A fagyálló közeg minimális koncentrációi

75

8.

táblázat: Az egyes építőelemek térfogatai, a rendszer térfogatának meghatározásához

75