Hogyan működik a napkollektor?

Napkollektor működéseHogyan működik a napkollektor?

Vákuumcsöves napkollektor, vagy síkkollektor a jó választás? Megéri, vagy nem éri meg a napkollektor telepítése? Az úszómedence mellé letekert fekete cső, vagy a kiskertekben látható, állványra tett feketére festett fém hordó is napkollektor? Mennyire sérülékeny a napkollektorok üvegfelülete? Ha probléma adódik vele, meg tudom javítani, vagy forduljak szakemberhez? Milyen alkatrészekből áll a napkollektor?

Ilyen, és ehhez hasonló kérdéseket kaptunk az elmúlt hónapokban, most van egy kis időnk, összegyűjtöttük a válaszokat egy csokorba...

Egy háztartásban - általában - a legtöbb melegvizet a tisztálkodáshoz, mosáshoz használjuk. A melegvíz előállítása - legyen az bármilyen energiahordozóval előállítva - drága. Nem nagyon, de úgy arányában 10-15%-ot tesz ki a háztartás teljes energiaszükségletéből. Emiatt a melegvíz előállításának árcsökkentésére több módszert is kidolgoztak az élelmes emberek.


Kerti zuhanyMedence fűtéseRetró megoldások:

Főleg nyaralókban, hétvégi házakban találkozhattunk az állványra tett 200 literes, feketére festett vashordóval, amelyből napsütéses napokon elégséges melegvizet kaphattunk a tisztálkodáshoz. Szabályozni a hőmérsékletét kánikulában a kerti vízcsapra csatlakoztatott tömlőből a hordóba engedett hideg vízzel lehetett, nem a legkorszerűbb megoldás volt, de működött. Hidegebb napokon nem működött, de legalább olcsó volt.

Ugyan ilyen kezdetleges megoldás a karikába tekert fekete öntöző cső is, az általa termelt melegvíz inkább csak a kisebb medencéket tudta felmelegíteni, csőhossz fügvényében több-kevesebb sikerrel. Itt a gravitációs megoldás már nem segít. Amig a medence első feltöltése volt a feladat, addig a fekete csőkígyót elég volt a csapra kötni. Amikor már a medence vizet kell folyamatosan melegíteni, kell egy kisebb keringető szivattyú a "napkollektoros rendszerbe". 


Sík napkolektorok:

Nap fűtésA napkollektorok első generációja a síkkolektor volt. Készültek belőle egyszerűbb, házilagos megoldások, és természetesen ipari minőségű, kiváló hőnyerő képességgel megáldott naplopó berendezések.

Találkoztunk a legegyszerűbb megoldással, amikor egy fém keretre alumínium lapot szegecseltek, ezt belülről feketére festették, beletekertek fekete műanyag csövet, és egy vastagabb üveglappal lefedték... Ezzel melegítették fel a HMV tartályt. Alkalmanként sikerült is, de igazán csak akkor működött jól, ha kánikulai meleg volt, ragyogó napsütéses időben. Felhősebb napokon ez a megoldás kevésnek bizonyult. 
(Göteborgban láttunk egy érdekes - és nagyon házilagos - megoldást, igaz nem víz, hanem garázs fűtésére: egy alul perforált keretű fekete dobozra rásütött a nap, és az így felmelegített levegőt egy kicsi - számító gépből kiszuperált ventillátor - "szívta be" a doboz felső részéből a meleg levegőt a kocsitárolóba. Még azzal tette automatává a rendszert a tulajdonos, hogy napelem adta az áramot a ventillátornak, és egy hőérzékelő figyelte, hogy akkor működjön csak, ha a helyiség hűvösebb volt, mint a napsütötte házi-kollektor. Természetesen senki nem várt komoly fűtőteljesítményt ettől a berendezéstől, de azért a temperálást elvégezte egy napsütötte téli napon, Svédországban.

Sik kollektorSikkollektor

A profin kivitelezett sík üvegfelülettel védett kollektorok azonban már komolyabb teljesítményekre képesek. Igaz, valamennyivel kevesebb hőt termelnek, mint a később bemutatott vákuumcsöves napkollektorok, de azért egy 150 literes melegvíz tárolót 3 négyzetméternyi sík kollektor felület fel tud tölteni 6 óra alatt, felhőtlen, napsütéses időben. Elsősorban mégis olyan helyre ajánljuk szívesen, mint pl. az úszómedence fűtéséhez, mert annak a vizét nem kell 28 - 30 C foknál magasabbra emelni, és azt könnyűszerrel tudja is a sikkollektor.
Felépítése nem túl bonyolult, egy feketére festett, vagy éppen az alumínium csillogó fényvisszaverésével számoló felületre rögzítik a réz csöveket, amelyben fagyálló folyadék (glikol) kering. A sík kollektor rézcsöveiben felmelegített folyadékot keringető szivattyú továbbítja az épületen belül (fagymentes helyen) található puffertartály hőcserélőjébe. Ez a bordás hőcserélő pedig átadja a meleget (olykor forró) a tartály vízének. A túlforrás ellen véd a túlnyomásszabályzó szelep, illetve a puffertartály mellé szerelt tágulási tartály és az elektronika. Amennyiben a téli fűtésrásegítés is cél lenne, akkor el kell felejteni a sík kollektort, ami szóba jöhet helyette az a...

Vákuumcsöves napkollektor

Ez a napkollektor fajta már lényegesen nagyobb hőgyűjtő kapacitással rendelkezik, ami köszönhető a műszakilag kiforrott, és iparilag rendkívül precízen kialakított megoldásnak.
Több féle kivitelt készítettek a vákuumcsöves napkollektorból: gravitációs és zárt rendszerű, U csöves és heat-pipe rendszerű és még néhány "alfaj", amit mind-mind az esetenkénti speciális felhasználásra - pl könnyű téliesítésre - találtak ki. 

U csöves napkollektorTanácsunk szerint a vákuumcsöves napkollektorokat elsődlegesen melegvíz előállításra célszerű használni, de arra az év 80%-ában alkalmas. Általánosan elfogadható ökölszabályként, hogy 1 négyzetméter kollektor felület 70 liter melegvizet képes előállítani egy felhő nélküli napsütéses napon (6-8 óra alatt).
Fűtésrásegítésre csak akkor tudjuk használni a napkollektort - személyes tapasztalat - ha lényegesen túlméretezzük a vákuum csövek darabszámát (felületét) a puffertartályhoz képest. Akkor viszont nyáron hova tegyük a rengeteg melegvizet? Ha van a kertben úszómedence, a dolog meg van oldva, ha nincs, akkor jönnek a különféle napvédő takarások, ami rengeteg pénzbe kerül és akkor a napkollektoros rendszerünk megtérülése már csak az unokáink idejében várható.

U csöves rendszer

Kezdetekben volt az U csöves rendszerként megismert napkollektoros vízmelegítő technológia, amely megkövetelte a fagyálló használatát, hogy télen, napsütés nélküli fagyos időben se menjen tönkre a melegvíz termelő berendezésünk. Sajnos a fagyálló (glikol) elég gonosz folyadék; még ha a környezetbarát változatát is töltjük a rendszerbe, a tömítéseket, a keringetőszivattyút idő előtt tönkreteszi. Ráadásul ha többször túlforr a napkollektorunkban (néha bizony rendkívül forró tud lenni), akkor az utántöltésről, - vagy komplett cseréjéről a folyadéknak - gondoskodni kell. Felépítése egyszerű, és a technológia szerint "gyárilag" zárt. A kollektor csövek felső lezáró dobozában végigfut kettő vastagabb átmérőjű rézcső, ezekbe van beleforrasztva az U alakban meghajtott vékonyabb cső (mint egy osztó-gyűjtő, úgy képzeljük el a felépítését). Az U csövet körbefogja egy alumínium fólia, amelyre rá kell húzni a duplafalu vákuumcsövet. Ez a - két fala között - légmentes üvegcső biztosítja, hogy a napsütés hatására a rézcsövön keletkezett meleg még téli fagyos napokon se tudjon megszökni, annak minden kicsi hőnyeresége melegvíz formájában kerüljön bele az épületen belül elhelyezett puffertartályba. 
Az U csövek kialakítása miatt az üvegcső sérülékenyebb, nehezebb korrektül "ráhúzni" és a helyére tolni.

heat pipe napkollektor felépítéseHeat pipe rendszer

Egyszerűbb, és talán nagyszerűbb is a heat pipe rendszerű vákuumcsöves rendszer. Ennél egy speciálisan kialakított és speciális folyadékkal  töltött rézcső csatlakozik a hőgyűjtő - hőleadó fejbe. A fotón jól látható, hogy a vákuumcsövekben levő fűtő rézcsövek mi módon csatlakoznak a vastagabb hőgyűjtő csőbe. A fûtõcsövek gyûjtik össze a nap melegét, azt átadják a hõgyûjtõ idomban áramló fagyálló folyadéknak. Ezt a felmelegített glikolos folyadékot vezetjük a puffertároló hõcserélõjébe. A hőcserélő leadja a hőenergiát a tartály vizének. A napkollektorban mindíg ugyanaz a folyadék kering, ezért nevezzük ezt a rendszert zárt rendszernek.
A hőgyűjtő cső egyszerű, de érdekes tulajdonsággal felruházott szerkezet, mégpedig a benne levő folyadék miatt. Ebben a zárt csőben levő folyadék forráspontja alacsony. A fűtőcső és a benne levő folyadék felmelegszik, gázneművé alakul és felfelé törekszik a hőgyűjtő fejbe. Itt a keringetőszivattyú által áramoltatott glikolos folyadék lehűti a fejet, a gáznemű anyag cseppfolyóssá válik és visszacsorog a cső aljába. És a folyamat ismétlődik, újra meg újra. Egyszerű és nagyszerű!

 A hõgyûjtõ csőbe csatlakoznak a fûtõcsövek. A hõgyûjtõ idomban lévõ furat, melybe a fûtõcsövet kell beilleszteni, le van választva a kollektorban keringõ hõszállító folyadéktól. A fûtõcsõ meghibásodásakor (például az üveg eltörésekor) nem kell leengedni a fagyállós folyadékot, lényegesen egyszerűbb a csőcsere. A vákuumcsõ egyszerû kihúzással illetve betolással cserélhetõ. Bár egyszerű javítani, mégis ajánlott szakembert megbízni a munkával, aki tudja hogy hol és hogyan kell megfogni a néha rendkívül felforrósodott vákuumcsövet, illetve a fűtő rézcsövet. Ennél a megoldásnak kifejezeten az előnyére írható, hogy ha eltörik egy vákuumcső, akkor az nem hűti le a többi csövet, mint az U csöves kialakítás.

A korszerű vezérléssel pedig elérhetjük, hogy az elektronika csak akkor indítja a keringetőszivattyút, ha valóban van hőtermelés, így elérhető, hogy napmentes időben ne hűtse le a puffertartályt a kollektorcső felület.

A napkollektorok ki vannak téve az időjárás szeszélyének, így például a jégesőnek. Amennyiben 2 cm-nél nem nagyobbak ezek a jégdarabok, akkor az üvegcsövek valószínűleg kibírják a megpróbáltatást, ha ennél nagyobbak, akkor szükség lehet a biztosító kárszakértő kirendelésére, majd a cső cseréjére. A síkkolektoroknál pedig az egész üvegfelületet cserélni kell ebben az esetben.

Gravitációs napkollektorGravitációs napkollektor

Időszakos vízmelegítésre kitűnően használhatóak a gravitációs napkollektorok. Itt a fűtőcsövek egy hengeres víztartályba továbbítják a meleget, felfűtve ezzel a tartály vizét. A "hideg" oldalon a hálózati vízre csatlakozik a tartály, míg a meleg vizet ez a víznyomás tolja ki a felhasználó részére. Kívánalom, hogy a felhasználás helye ne legyen messze a berendezéstől: az amúgy sem jelentős hőtermelés eredménye ne illanjon el egy hosszú kifolyócsövön.
A tartály anyaga rozsdamentes acél, vagy a belseje rilzánozott bevonatú.

Jellegéből adódóan ez a napkollektor fajta téli üzemben nem használható. Megóvása érdekében le kell ereszteni róla a vizet, hogy ne fagyjon szét a tartálya, ugyanis a hőnyeresége csak napsütötte időben teszi alkalmassá a használatra, fagyállóval pedig nem lehet feltölteni.


Kérjük ossza meg velünk a napelemekkel kapcsolatos tapasztalatait, hogy minél szélesebb felhasználói kör véleményét megismerhessék a az érdeklődők. Kérdését, véleményét itt írhatja meg. Köszönjük!


Az áramtermelő napelemekről itt tudhat meg többet.