Drain-back rendszer
Kezdjük a kályhánál, ill. ebben az esetben az ablaknál. A nyílászáró piacon évek óta hasznos versengés folyik a „k” érték minél alacsonyabb szintre való csökkentéséért.
Ma már senki sem venne 4 W/m2/K hőveszteségű ablakot, hiszen éppen ezeket cserélik sokkal korszerűbb típusokra, az elvárt „k” érték 0,8-1,4 körül van, ettől gyengébbet meg sem próbálnak eladni. Ezt mindenki természetesnek tartja, így van ez rendben, ezt diktálja napjaink gyorsléptű technológiai fejlődése.
Napkollektorok és a hőveszteség:
Ugyanez a „k” hőveszteségi tényező a napkollektorok egyik fontos paramétere, az Eta0 hatásfoktényező mellett. Az Eta0 definíciója szerint, merőleges beesési szög esetén (ritka állapot), környezeti hőmérséklettel egyező hőfokú abszorberfelületnél (ez sem gyakori) mérhető átalakítási hatásfok (széles spektrumú fényből termikus energiára). Ez az üzemállapot leginkább medencefűtés esetén tartható fenn folyamatosan.
Minden más üzemmódban a kollektor abszorberfelületének átlaghőmérséklete számottevően magasabb a környezeti hőmérsékletnél. Ilyenkor egy csökkenő hatásfokkal kell számolnunk, a csökkenés mértéke alapvetően a kollektor hőszigeteltségén múlik, vagyis a „k” tényezőn.
Van még egy fontos, bár agyonhallgatott paraméter, az IAM tényező, magyarul: „teljesítményváltozás a beesési szög függvényében”.
Síkkollektorok esetében nincs érdemi különbség ilyen szempontból a különböző típusok között, hiszen 45°-os beesési szögnél a Nap irányából látható felület 50%-os csökkenést mutat, így a teljesítménycsökkenés ennél csak nagyobb mértékű lehet.
Itt mutatkozik jelentős különbség az ikerüveges, körkörös abszorberfelülettel rendelkező vákuumcsövek javára. Az ilyen típusú napkollektorok teljesítménye 6-7 órán keresztül közel állandó csúcsteljesítmény, hiszen minden irányból azonos az abszorber felület mérete. Egyetlen igazi hátránya van ennek a megoldásnak: több helyet igényel a tetőn. A magyarországi háztetőket vizsgálva ez még nem kardinális probléma.
A síkkollektorok legközelebbi rokona a szimplaüveges ablak, mivel az érkező fény irányából csak egy sík üvegfelület határolja, hiszen a maximális fényáteresztő képesség is „főparaméter”, így nem lehet dupla üveget alkalmazni. Ennél fogva a jellemző „k” érték, a hátoldali erős hőszigetelés ellenére, 3,5-4,5 közt található.
Ebből a felismerésből kiindulva a napkollektor gyártók fő csapásiránya a vákuumcsöves modellek fejlesztése lett a 90-es években.
El is értek szebbnél szebb eredményeket a hőveszteségi tényező 0,8-1,5 közötti értékre való csökkentésében. Ezeknek az alacsony hőveszteségi értékeknek „köszönhetően” ezek a kollektorok hőelvétel nélkül 250-360°C hőmérsékletet is elérhetnek.
A kiváló konverziós hatásfokból, és az alacsony hőveszteségből adódott sajnos egy „kis” probléma, ezek a napkollektorok olykor árnyék után könyörögnek. Nem képesek elviselni ugyanis maradandó károsodás nélkül a stagnációs állapotot. Ez pedig egy napkollektor elvárt 20-30 éves élettartama alatt többször is előfordulhat.
Ha egyik-másik gyártmány el is viselné a 200-300 °C-os üresjárati hőmérsékletet –természetesen több ilyen vákuumcsöves kollektor létezik – akkor az Európában általánosan elterjedt zárt rendszerű glikolos rendszer mond csődöt, hiszen a nyomás alá helyezett glikol-víz keverék forráspontja legfeljebb 160-170 °C, és ezt az értéket a jobb síkkollektorok is könnyedén túlteljesítik nyáridőben, a vákuumcsövesek pedig bármikor, akár januári dermesztő hidegben is.
Mi történik egy zárt napkollektoros rendszerben forráspont felett?
Ugyanaz, ami a kuktában, csak a kollektorokon nincs felül „fütyülő”, ahol a gőz eltávozhatna. Van viszont korrekt kivitelezés esetén a gépészeti helyiségben egy túlnyomás leeresztő biztonsági szelep, 6 bar-os, ahol a fagyálló folyadékot a kollektorokban képződő gőz az utolsó cseppig kizavarhatja a szolárkörből. Mikor történik ilyen baleset? Ha az elektromos szolgáltató karbantartás okán egész napos áramszünetet hirdet meg. Vagy a szolárrendszer gazdája elmegy nyaralni 2 hétre napos nyáridőben, és nincs hőelvétel a bojlerből.
Egy dologra bizton számíthatunk az esemény után, a rendszer feltöltés és légtelenítés nélkül nem fog újra üzemelni.
Arra is volt példa, hogy a zárt rendszer nem „fúj” le, de néhány év múltával zselévé kocsonyásodik a propilén-glikol, amit nem egyszerű kipiszkálni a kollektorokból.
Balsorsú kivitelezővel megesett az is, hogy a savassá vált fagyálló folyadék szitává lyuggatta a síkkollektorok rézcsöveit 18 hónap üzemelés után. Erre az esetre természetesen nem érvényes a gyártói garancia!
A visszacsapószelep hibája a szolárköri lemezes hőcserélő garantált szétfagyását okozza erős téli fagy esetén.
Az is „érdekes” hibát okoz, ha a glikololdat átszivárog a két oldal közt. Senki nem veszi észre, hogy a fagyálló folyadék apródonként kiöblítődik a szolárkörből, és megszűnt a fagyvédelem.
Magyarán szólva a vákuumcsöves kollektorok biztonságos, gondtalan üzemeltetésére a glikolos zárt rendszer NEM alkalmas.
Pedig jó lenne olyan napkollektoros rendszereket üzemeltetni, amelyek az időjárás viszontagságaitól sokkal függetlenebbül – akár hóban, hó alatt, esőben, szeles idő esetén is hajlandóak energiát termelni, ha kisebb mértékben is.
Ehhez biztosít egy lehetőséget (másikat jelenleg nem ismerünk) a Drain-back rendszer:
A megoldás nemesen egyszerű, hiszen nem tartalmazza a megszokott, glikolos rendszereknél kötelező „fontos” alkotó elemeket. Nincsen a kollektoroknál légtelenítő, sem automata, sem manuális. Megszakad a szép hagyomány, hogy a rosszul kivitelezett rendszereknél a beszorult légzsákoknál utólag beépítünk egy jó kis automata légtelenítőszelepet, és reménykedünk, hogy minél ritkábban fog elromlani.
Elmarad az üzemen kívüli hővisszaáramlást megakadályozó visszacsapó szelep is. Mivel nem elhanyagolható mértékű nyomásveszteséget okoz, kisebb a szivattyúzási teljesítmény igény.
Összességében akár 30%-al kisebb szivattyúzási energiaigénnyel számolhatunk, hiszen a tiszta víznek magasabb a fajhője, kisebb a viszkozitása, kisebb áramlási sebességnél is turbulens áramlást képez, ami döntően befolyásolja a hőátadást.
A membrános tágulási tartály helyett egy saválló acélból készült Drain-back tartály kerül a rendszerbe, élettartama vitathatatlanul hosszabb, valószínűleg örökéletű.
A Drain-back tartályt 90%-ig töltjük fel vízzel, majd a szintjelző csőcsonkot lezárjuk egy max. 2,5 bar-os biztonsági szeleppel. Tehát nincs párolgás, és oxigén utánpótlás sem. A víz mindaddig a rendszerben maradhat, amíg a cirkulációtól el nem szédül. Ez esetben nincsen kötelező folyadék csereperiódus, amit nálunk úgysem tartanak tiszteletben, rendszerint elmarad, mert úgy olcsóbbnak véli a tulajdonos.
A Drain-back tartály hőszigetelése fontos, hiszen a tetőről visszatérő meleg ágban helyezkedik el. Elhelyezni fagymentes térben szükséges, ha ez nem lehetséges, akkor fagyvédelmi funkcióval rendelkező szolárvezérlőt lehet alkalmazni.
A rézcsőből kivitelezendő szolárkör leggyengébb láncszeme a szivattyú, amely manapság min. 20 év élettartamú.
Következzen a hátrányok sora. Nem minden esetben lehet séma szerint „összelapátolni” egy rendszert. Több kollektoros, több szintes felépítésnél még rajzra, tervre is szükség lehet.
A fagyveszélyes zónában a csöveket, és természetesen a napkollektorokat is enyhe lejtéssel kell szerelni, nem maradhat sehol vízzsák (kontra), ahol télen fagydugó képződhet. Az igazi „nagy” hátrány valójában ez.
Erre mondták osztrák szakemberek, hogy a fő gond az „emberi tényező”, oda kellene figyelni, illetve kell még egy műszer, a vízmérték.
Ha a kollektorok közelében kellő hőállósággal rendelkező csatlakozó idomokat szereltünk, akkor hátradőlhetünk, a napenergia-hasznosító rendszer karbantartási periódusok nélkül üzemeltethető hosszú éveken át.
|
|