2015. jún 02.

Megújuló energiaforrások: Napenergiából hőenergia - A napkollektor

írta: Vizirózsa
Megújuló energiaforrások: Napenergiából hőenergia - A napkollektor

nrg_napkollektor.jpgA napkollektor 

Angolul solar thermal collector. A napenergia felhasználásával állít elő hőenergiát, melyet felhasználhatunk fűtésre, vízmelegítésre. 

Története

Az első napkollektorok egyszerű műszaki megoldások voltak, tulajdonképpen olyan feketére festett víztartályok, melyeket ablaküveg mögé helyeztek. Ezeknek a kezdetleges eszközöknek jóformán az egész nappalra szükségük volt, míg felforrósították a vizet, majd mihelyt a Nap lement, a tartályok gyorsan visszahűltek a hőszigetelés teljes hiánya miatt. Ugyanakkor természetesen beindult a termék műszaki fejlesztése, ennek nyomán az USA-ban az első ilyen témájú szabadalmat 1891-ben jegyezték be, melyet számtalan új találmány követett. A tökéletesítés során elkülönült részegységgé vált a melegvíz termelését végző napkollektor és a tároló funkciót betöltő, immár megfelelő hőszigeteléssel is ellátott tartály. Forrás

A napkollektor működése

A napkollektor tulajdonképpen egy hőcsapda, amely az alábbi elven működik:

A napfény bejut a napkollektorba és elnyelődik benne, miközben hője felmelegíti a napkollektor csöveiben keringő folyadékot (a speciális szigetelésnek köszönhetően az elnyelt hő kijutni már nem tud a napkollektorból).

A felmelegített folyadékot egy szivattyú keringeti a napkollektor csöveiben, így szállítja el a hőt egy hőcserélőig. A folyadék hője a hőcserélőn keresztül átadódik a tartály vizének, felmelegítve azt.

Amennyiben - pl. borús időben vagy télen - nem melegszik fel eléggé a víz, kiegészítő fűtést kell alkalmazni (pl. elektromos fűtőbetét, gáz-, villany-, vagy vegyestüzelésű kazán). A napkollektor működtetése ilyen esetben is költségtakarékosabb, hiszen a napkollektor által előmelegített vizet a kívánt hőfokra melegíteni már kevesebb energiafelhasználást igényel.

d70984c7ac9ca97aa5a571399766d590.png

Típusai

A melegített közeg fajtái szerint kétféle napkollektor létezik:

  • Levegőt melegítő napkollektor: Több típusa létezik. Ennél a fajtánál a levegőt egy hőcsapdán fújják át, így az a bennrekedt hőt felvéve felmelegszik. A napkollektorból kiáramló meleg levegő már irányítottan felhasználható.

  • Folyadékot melegítő napkollektor

    Ennek is több típusa ismert, de az alapvető működési elv itt is egységes. A napkollektor belsejében keletkezett hőt veszi fel a rendszerben keringtetett folyadék, amely elszállítani és a megfelelő helyen felhasználja ezt a hőt.

A folyadék-kollektorok két főbb csoportja:

  • Síkkollektor: Ez az elsőként kifejlesztett napkollektor típus, amelynek szerkezete gyakorlatilag egy jó hőszigeteléssel rendelkező, üveggel lefedett dobozból és a benne elhelyezett, hosszú csőkígyóból áll. Utóbbi úgy van elhelyezve, hogy az üvegen át beengedett napsugárzás révén keletkezett hő minél jobban elnyelődjön a cső falaiban, és át tudja azt adni a benne keringetett folyadéknak.

  • Vákuumcsöves napkollektor: A vákuumcsöves napkollektor típus egy közös gyűjtőegységbe dugott, különálló üvegcsövekből áll, amelyek mindegyikében van belül még egy üvegcső az abba beépített, hőt elvezetni képes fűtőcsővel. A külső és belső üvegcső közti térben vákuum van.

    A korszerű vákuumcsöves napkollektoroknál ez a két üvegcső valójában egy: a termosz betétjéhez hasonló duplafalú cső, aminek falai közt vákuum van. Ez a kialakítás jobb, mivel a két cső közötti rész tökéletesen zárt, nincsen tömítés, és amíg az üveg el nem törik, addig a vákuum nem szűnhet meg. A külső beengedi, a belső csőfal pedig elnyeli a sugárzást, hővé alakítva azt.

    Napjainkban a vákuumcsöves napkollektornak két típusa használatos:

  • HEAT-PIPE rendszerű napkollektor: A vákuumcső belsejében elhelyezkedő fűtőcső önálló egységet képez. Belsejében alkoholos folyadék van, ami hő hatására elpárolog. Ez a fűtőcsőben felszálló pára szállítja el a napkollektor gyűjtőegységébe, a keletkezett hőt és ott átadja a rendszerben keringetett glykolos folyadéknak, ami elviszi a hőt a használati melegvíz tartály hőcserélőjébe.

  • U-csöves napkollektor: Ennél a napkollektor típusnál az U-alakú fűtőcső a rendszerben keringetett glykolos oldatot levezeti az üvegcső aljára, ahol az U formának köszönhetően visszafordul és felül kijön az üvegcsőből. Mivel ezt a kanyart a napkollektor összes csövénél megteszi, alaposan átmelegszik. Az U-csöves rendszernél két hőátadási lépcső kimarad, a heat-pipe-os rendszerhez képest, ezért előnyösebb. Forrás

Az ún. sörkollektor

Kevésbé összetett szerkezetek, mint a „vizes” napkollektorok, ezért az áruk alacsonyabb, szervizelési és üzemben tartási költségük kisebb, előállításuk egyszerűbb. A házilag készített napkollektorok többsége így légkollektor, gyakran háztartási hulladékból, ezen belül is elsősorban üres alumínium italos palackokból vannak összeállítva – ez utóbbiak gyakran használt neve a sörkollektor.

Szólj hozzá

napenergia megújuló energiaforrás napkollektor