Fontos rögtön azzal kezdeni, hogy a napkollektor és a napelem nem ugyanaz – előbbi elektromos áramot, utóbbi meleg vizet állít elő a családi ház számára. A következő – talán első ránézésre túl terjedelmes – írás összefoglaló jellegű, amiben minden olyan ismeretanyagot szeretnénk átadni számodra, amely birtokában csökkentheted rezsiköltséged és környezetterhelésed.
Mi is az a napkollektor?
Kezdjük a legfontosabb alapfogalommal. A napkollektor egy olyan berendezés, amely a napsugárzást felhasználva hőenergiát állít elő. Az előállított hőt elsősorban meleg víz előállítására, illetve fűtés rásegítésre használhatjuk fel, mely az energiatakarékos családi ház alapjául szolgálhat.
Mire lehet felhasználni a napkollektort?
- Használati meleg víz előállítására. Magyarán szólva nem a bojler készíti a meleg vizet, hanem a napkollektor. Egy jól kivitelezett napkollektoros rendszer egy átlagos családi ház teljes meleg víz igényét elő tudja állítani, akár még a téli időszakban is. Ha sokat fogyaszt a villanybojler és nincs túl sok tőkéd, a napenergia hasznosítása lehet a legegyszerűbb megoldás.
- Fűtés rásegítés. A napkollektorok alkalmasak arra, hogy egy családi ház felfűtéséről az őszi/tavaszi hónapokban gondoskodjanak. A téli naposabb napokon is segíthetik a helyiségfűtést. Egy családi ház teljes körű napkollektoros fűtése is megoldható, de ez még ritkán alkalmazott megoldás, hiszen nagyon sok járulékos költséggel jár, ami nagyon megdrágítja a technológiát. Összeségében nem éri meg fűtésünket erre alapozni. A napkollektoros fűtés akkor hatékony, ha alacsony előremenő hőmérsékletű rendszert, mint fal- vagy padlófűtést szolgál ki. Az idehaza elterjedt vegyes-tüzelésű kazánokra kiépített radiátoros rendszerre nem szabad napkollektoros fűtést tervezni. Ha szeretnéd a nap energiáját fűtési célokra használni, akkor fal-, vagy padlófűtésre lesz szükséged és jól szigetelt, alacsony energiafogyasztású házra.
- Medencefűtés. Az egyik legnépszerűbb szolgáltatása a napkollektoros rendszereknek a medencék fűtése. Alacsony bekerülés költség mellett lehet kellemes hőfokúra melegíteni egy családi medencéjét, mivel nyáron a rendszer gyorsan elkészíti a használati meleg vizet, így a többi szabad kapacitás mind mehet a medence felfűtésére.
A napkollektor működése egyszerűen
A napkollektor lényege, hogy a napból érkező sugárzást hőenergiává alakítja. Azt már biztos Te is tapasztaltad, hogy a bezárt kocsi nyáron jól fel tud melegedni különösen, ha a kárpitozása fekete. A napkollektor működési elve teljesen hasonló. Van egy zárt dobozunk, nevezzük ezt kollektorháznak. Széles, magas, de igen keskeny. Az egyik oldala valamilyen átlátszó anyagból, üvegből vagy műanyagból készül el. A lényeg, hogy a nap sugárzása be tudjon hatolni a kollektorházba. A kollektorházban belül van egy sötét színűre festett felület, ami elnyeli a napsugárzást – ezt nevezik abszorbernek. Ez a felület elnyeli a napsugárzást és felmelegszik. Ehhez a felülethez csatlakozik egy csőhálózat, amelyben jellemzően víz vagy más folyadék kering. Ez átveszi a hőt és már elő is állt a meleg vizünk! De mi történik ezután? Ez a következő a napkollektoros rendszereket bemutató fejezetből tudható meg.
A napkollektoros rendszerek
Az alábbiakban bemutatunk egy ideális tipikus napkollektoros rendszert, amely melegvíz előállítására alkalmas. Amennyiben más célra akarjuk használni a napkollektor által előállított melegvizet ez a rendszer módosulhat, de a logikája ugyanaz lesz.
Az előző fejezetben eljutottunk odáig, hogy a napkollektorban a napenergiát hővé, jellemzően vízzé és fagyálló keverékévé alakítottuk át. Ezt a melegvizet egy csővezeték segítségével juttatjuk el a családi ház vízmelegítő-tárolótartályába. Ebben a tartályban szintén víz van, de ez már használati víz, ami a csapból ki fog folyni. A csőhálózaton beérkező a napkollektorból származó melegvíz egy hőcserélő segítségével átadja a hőjét a használati melegvizünknek, a két folyadék azonban nem keveredik. A hőcserélő ugyanis nem más, mint csőkígyó, amely a tartályban kering, benne a kollektor meleg vizével. Keringés közben pedig fokozatosan átadja hőjét a tartályban lévő használati melegvíznek. A tartály jó szigetelésű, tárolja is a melegvizet, így borús napokon is lesz elegendő melegvíz a család számára. A tartályba beépíthető egy elektromos betét is (amilyen a hagyományos villanybojlerekben is található), így tartósan borús időben is lesz melegvizünk. A hőcserélőben lehűlt kollektorvíz ezt követően visszaáramlik a kollektorba, ahol újra felmelegszik.
Napkollektoros rendszer ábrája
Ezt a fajta keringést egy keringetőszivattyú biztosítja. A rendszer része egy vezérlő is, két hőmérővel, amely csak akkor engedi a kollektor vizét a tartályba, ha az melegebb, mint a tartályban lévő víz. Ezzel a rendszerünk működőképes, de még nem teljes. Szükség van egy tágulási tartályra és egy biztonsági szelepre is, ami a túlnyomás és a térfogat-növekedés kezelésére szolgál. A visszacsapó szelep azt gátolja meg, hogy a nyugalmi állapotban a hő visszaáramoljon a kollektor felé, végül egy légtelenítőszelep biztosítja, hogy a vezetékben lévő levegő el tudjon távozni.
Ez a napkollektoros rendszer működési elve. Érdemes ezt a részt akár kétszer is átfutni hiszen, ha külső cég is építi ki napkollektoros rendszerünket, érdemes a működési elvvel tisztában lennünk. A következő lépésben ismerkedjünk meg a különböző típusú napkollektorokkal, illetve azok előnyeivel és hátrányaival.
Közvetlen meleg víz előállítását szolgáló napkollektorok
Ez a napkollektorok legegyszerűbb, legősibb, egyben leggyakoribb típusa, amellyel vélhetően már mindenki találkozott, hiszen viszonylag gyakori látvány egy családi ház környékén. Nem más ez, mint egy feketére festett hordó, amelyben víz van, és amit aztán zuhanyzásra használtak. Ennek modern fajtája a műanyag abszorberes kollektorok. Az abszorber jelentése: hőelnyelő. Ez végzi a napsugárzás elnyelését. Ebben az esetben ez műanyagból készül, és mivel ez kevéssé viseli el a hőingadozást, ezért közvetlenül melegvíz előállításra használják. Azaz a keletkező meleg víz közvetlenül felhasználásra kerül. Leggyakrabban medencefűtésre használják és csak a nyári időszakban használhatóak.
Síkkollektorok
Ezek az első mai értelmemben vett napkollektorok. A napenergia hasznosításának első modern eszközei. Elsősorban használati melegvíz előállítására alkalmasak, de újabban fűtés rásegítésre is alkalmazzák ezeket egy-egy családi ház esetében. A síkkollektor négy részből áll. Egy kollektorházból, egy hőelnyelő felületből, hőszigetelésből és egy átlátszó jellemzően üveg vagy műanyag lapból. A nap az átlátszó felületen áthatolva bejut a kollektorházba, ahol a napfényt a sötétre festett abszorber, elnyeli és hőenergiává alakítja. A szigetelés gondoskodik róla, hogy a hőenergia ne vesszen el. A síkkollektor házilag is elkészíthető némi műszaki tudás mellett.
Vákuumcsöves napkollektorok
A modern vákuumcsöves kollektorok kettős üvegfalú üvegcsőből állnak. A két üvegfal között vákuum található. A belső üvegcső az abszorber, itt történik a napsugárzás hővé alakítása. A vákuum célja, hogy megakadályozza a hőveszteséget. A vákuumcsövek lényegesen hatékonyabbak, mint a síkkollektorok, éppen ezért borús időben, illetve a téli időszak alatt is használhatóak.
A vákuumcsöves kollektorok korai típusai
A vákuumcsöves kollektorok korai típusai számos hibával rendelkeztek. A víz-glykolkeverékkel ellátott rendszerek alacsony hatásfokúak voltak, illetve a vákuum gyakran hamar távozott a rendszerből. Egy esetleges sérülés pedig a rendszer teljes leürülését eredményezte.
A Heatpipe, vagy hőcsöves kollektorok alkohol tartalmú folyadékot keringettek. Ez a napsugárzás hatására elpárolgott, majd a hőt pára formájában adta át egy glykolos folyadéknak. Ez a rendszer azonban a hőátadás hatásfokának csökkenése miatt hamar jelentős hatásfok csökkenést szenvedett el, ami meggátolta széleskörű elterjedését.
Modern vákuumcsöves kollektorok
A mai modern U-csöves napkollektorok azonban a fenti hibákat kiküszöbölik, és hatékonyan alakítják át a napenergiát hőenergiává. Az U-alakú vákuumcsöves rendszer működésének lényege, hogy a vákuumcsőben termelt hőt egy U alakú acélcső átveszi. Ebben a rendszerben a sérülés nem eredményezi a rendszer leürülését, és nem kerül sor folyadék-fázis átalakításra sem, így a rendszer hatékonysága lényegesen magasabb, kifejezetten jó hatásfokkal üzemeltethető egy modern családi ház esetében. A vákuumcsöves rendszerekben még ma is gyakran fagyálló glykol folyadék kering, holott ma már a jobb tulajdonságú víz felhasználása is megoldott még a téli hónapokban is.
Kamatmentes visszatérítendő támogatás napkollektor felszereléséhez
A támogatás célja, hogy a magánszemélyek az épületenergetikai beruházásaihoz szükséges forrást biztosítsa a családi ház energiahatékonyságának javítása érdekében. A támogatás ugyan visszatérítendő, viszont kamatmentes és jó hír, hogy egyéb vissza nem térítendő támogatással is kombinálható.
