Hogyan válasszuk ki a megfelelő napkollektoros rendszert?

Méretezési módszerekkel és kalkulátorral!

2011. június 22.

Sík vagy vákuumcsöves legyen a kollektor?

A helyes döntés meghozatalához tudni kell, hogy mire szeretnénk használni a napkollektort.

1. hatásfok

A használati melegvíz hőmérsékletének tartományában (45-55 Celsius fok) éves szinten a vákuumcsöves kollektoroknak valamivel jobb a hatásfoka. Miért van ez így?

A vákuumcsövek henger alakja miatt, a Nap függőlegesen éri az üveg felületét szinte egész nap, reggeltől késő délutánig jó a hőhozam. A síkkollektor magas napállásnál nyújt csúcsteljesítményt, vagyis jellemzően nyáron és a déli órákban. Másrészről a vákuum meggátolja a hő elvesztését a cső belsejéből, aminek köszönhetően a szélnek és a hideg hőmérsékletnek sokkal kisebb hatása van egy vákuumcsöves kollektorra és a szűrt fényt is jobban hasznosítja. Összességében tehát nyári használatra a sík, télire a vákuumcsöves kollektor az optimális.

2. Telepítés, tájolás

A vákuumcsöves kollektorok telepítése könnyebb, az is igaz ugyanakkor, hogy a csövek sérülékenyek és rövidebb az élettartamuk, mint a síkkollektorok élettartama. Ez főként abból adódik, hogy fennáll a vákuum elszökésének lehetősége. A vákuumcsöves kollektornak viszont megvan az a jó tulajdonsága, hogy a csövek elforgathatóak, vagyis kis mértékben korrigálni lehet az előnytelen tájolást. Tagolt tetőfelületre a síkkollektor lehet megoldás, ebből ugyanis léteznek kisebb méretek is.

3. Bekerülési költség

Az előzőekben felsorakoztatott érvek és ellenérvek után következzen a legfontosabb tényező: a vákuumcsöves kollektor több, mint kétszer annyiba kerül, mint egy azonos teljesítményű síkkollektor.

HMV készítés napkollektorral

A napkollektorok leggyakoribb felhasználási területe a használati meleg víz készítés. Egy ember használati meleg víz igénye 50 literes napi fogyasztással számolva kb 900 kWh évente, ami több, mint 43 000 Ft-os költséget jelentene, hogyha teljes egészében nappali árammal termelnénk meg. Éves szinten kb 60 %-ot érdemes így fedezni, többet azért nem, mert akkor nyáron durván túltermelnénk a szükséges mennyiséget, decemberben és januárban viszont még így is csak a teljes hőmennyiség 20 %-át termelnék meg a kollektorok.

vákuumcsöves kollektorok

vákuumcsöves kollektorok

Napkollektor kalkulátor: mekkora felületre van szükséged?

Számold ki magad, hogy mekkora kollektor felületre van szükséged, próbáld ki a vákuumcsöves napkollektor kalkulátort! Optimális esetben dél felé és 45 fokos dőlésszögben telepítjük a kollektorokat, de értelemszerűen az épület elhelyezkedése és adottságai ezt nem mindig teszik lehetővé. A kalkulátor azt is megmutatja, hogy a dőlés és a tájolás hogyan befolyásolja a hatásfokot.

Miért nem ajánljuk fűtésrásegítésre használni a napkollektort?

Az első és legkézenfekvőbb válasz az az, hogy a Nap is akkor süt a legkevésbé intenzíven, amikor mi fűteni szeretnénk, vagyis télen. Ettől még persze technikailag nem kizárt, hogy az alacsony hőmérsékletű felületi fűtésre a kollektorok is rásegítsenek, de ez csak akkor lesz gazdaságos, hogyha a HMV készítésen túl másra is tudjuk hasznosítani a termelt hőt a nyári időszakban, például medencefűtésre (lásd következő bekezdés). Könnyen kerülhetünk ugyanakkor olyan helyzetbe is, hogy a fűtésrásegítés miatt megnövekedett kollektorfelületet nyáron egyáltalán nem vagyunk képesek kihasználni, és ezért erre az időszakra kénytelenek vagyunk letakarni a kollektorok egy részét, vagy leengedni belőlük a víz-glycol keveréket. Ez utóbbi abszolút pazarlás, hiszen normál esetben csak 5 évente kellene kicserélni a keringető folyadékot, nem pedig évente.

Medencefűtés

Az egész évben működő beltéri medencék vizének fűtéséhez a vákuumcsöveset, a csak nyáron használandó kültéri medencék vizének fűtéséhez pedig a síkkollektort ajánljuk. A vákuumcsöves kollektorok tükröződése ugyanis erősebb a síkkollektorokhoz viszonyítva, ezáltal nyáron rosszabb a hatásfokuk, illetőleg a külső hőmérséklet, s a napsugárzás is hatással van a kültéri medence hőmérsékletére. A beltéri medencékre utóbbi tényezők azonban nincsenek számottevő hatással, emellett pedig télen-nyáron egyaránt használják, így a vákuumcsöves előnyei előtérbe kerülnek.

szolár rendszer kapcsolási rajza

Fűtésre, HMV készítésre és medence fűtésre is alkalmas szolár rendszer kapcsolási rajza

Solar Keymark minősítés

Napkollektor vásárlás előtt érdemes egy pillantást vetni az ESTIF ( European Solar Thermal Industry Federation) vonatkozó honlapjára, ahol le tudjuk ellenőrizni, hogy a kiszemelt daraboknak van-e Solar Keymark minősítése. A márkanév - amelyért önkéntes módon lehet folyamodni bármely napkollektoros hőtermelő rendszerhez tartozó termék esetén- azt jelzi, hogy az ezzel megjelölt termék megfelel a vonatkozó európai szabványoknak. Ez egy széles körben elfogadott minősítés tehát, ami színvonalasságát annak is köszönheti, hogy nem a gyártó szolgáltat adatokat, hanem a minősítő intézet vizsgálódik a számára érdekes részletekről akár a gyártósor egy közbenső munkafolyamatánál is, így kiküszöbölve az egyoldalú kommunikációban rejlő kiskapus lehetőségek érvényre juttatását.

Ha nemcsak kollektort, hanem kész szolárrendszert szeretnénk

A vásárlók szeretik a komplett megoldásokat, hiszen akkor nem maguknak kell kitalálni a "hozzávalókat" és a rejtett költségek felbukkanására és a hibázásra is kisebb a lehetőség. Éppen ezért a gyártók most már komplett rendszereket is kínálnak családi házak hmv-ellátására, melyek a kollektorokon túl a hidraulikus blokkot is magukban foglalják tárolóval, tágulási tartállyal, szivattyúval, biztonsági-, keverő-, és váltószeleppel, szerelvénykészlettel, fagyálló folyadékkal együtt. Ez esetben a tervezőnek/megrendelőnek csak a következő kérdésekre kell választ adnia:

- a gyártó saját kazánjával vagy egy másik cég kazánjával fog együtt üzemelni a rendszer?

A kérdések után bemutatjuk az Ariston jelölési rendszerét, ez hasznos lehet az eligazodáshoz. A Kairos CF az magának a síkkollektornak a neve. 

Ariston kazán esetén: Kairos Premium CF 2 200/2 TT

idegen kazán esetén: Kairos Compact CF 2 200/2 TT

- fűtő vagy kombinált üzemű kazán lesz?

fűtő kazán esetén: Kairos Premium CF 2 200/2 TT

kombi kazán esetén: Kairos CF 1 200/2 TT

- ferde vagy lapostetőn, netán talajon lesznek elhelyezve a kollektorok?

ferde tetőn való elhelyezés esetén: Kairos Premium CF 2 200/2 TT

lapostető vagy talajon való elhelyezés esetén: Kairos Premium CF 2 200/2 TR

- hány embert fog kiszolgálni a rendszer?

Ez a tároló mérete és a kollektorok számát határozza meg.

pl 4 ember számára 200 literes tároló és 2 db kollektor: Kairos Premium CF 2 200/2 TR

pl 7 ember számára 300 literes tároló és 3 db kollektor esetén: Kairos CF 2 300/3 TR

Számpélda

Vállalkozó szelleműek maguk is kreálhatnak rendszert, mi most erre vállalkozunk, vagy legalábbis bemutatjuk a méretezés menetét!

Tegyük fel, hogy van egy 5 fős családunk és nekik 300 literes tárolóra van szükségük (négy embert általában egy 200 literes tároló is kiszolgál, de ha többen vagyunk, vagy csecsemő, kisgyerek is van, akkor érdemes egy nagyobb, mondjuk 300 literes tárolót választanunk).

1. Kollektorok kiválasztása: a kalkulátort használva és ott ideális tájolást és a 60 % körüli fedezési hányadot megjelölve 2 db 2 m2-es kollektor tűnik az ideális választásnak.

A csővezetékek összes hossza, ami a kazánt és a szolár egységet összeköti egy egyszintes családi ház esetén legyen mondjuk 10 méter.

2. Kollektorok nyomásveszteségének meghatározása

Katalógusadat, hogy adott kollektornál mekkora az áramlás ideális értéke, ez ebben az esetben legyen 60 l/h (lényeges, hogy ne a minimális, illetve maximális áramlási értékkel számoljunk). A két kollektornak az összes áramlási értéke tehát 120 l/h, ami 19 mbar nyomásveszteséget jelent (táblázat).

3. Csőátmérő meghatározása

Nagyobb rendszerek esetén az áramlási érték függvényében választjuk ki a megfelelő csőátmérőt, kis rendszereknél a helyzet még egyszerűbb, mindig 18-as átmérőjű csövet használunk, ennek nyomásvesztesége 2,32 mbar/m.

4. Rendszer nyomásveszteségének meghatározása, szivattyú kiválasztása

- kollektorok nyomásvesztesége: 19 mbar

- szolár tároló hőcserélőjéenk nyomásvesztesége: 20 mbar

- csővezeték teljes nyomásvesztesége: 10 m x 2,32 mbar/m = 23,2 mbar

A rendszer teljes nyomásvesztesége 62,6 mbar. Ez azért fontos adat, mert olyan szivattyút kell választani, aminek a nyomásemelése adott vízszállítás mellett ennél magasabb.

6. Tágulási tartály kiválasztása

A napkollektoros rendszerek kritikus pontja a tágulási tartály, ami azt a célt szolgálja, hogy kiegyenlítse a fagyállóval feltöltött zárt kollektorkörben a hőmérsékletváltozás okozta térfogatváltozást.

tágulási tartály

tágulási tartály

Ez akkor lényeges, amikor a tároló már felmelegedett az üzemi hőmérsékletre a Nap viszont még mindig intenzíven süt, mi pedig mondjuk éppen nyaralunk és nincsen melegvíz elvétel. A megfelelő méretezéshez tudnunk kell, hogy mennyi a teljes rendszer térfogata.

Kollektorok térfogata: 2 x 5,7 l

Hőcserélő térfogata: 9,6 l

Hidraulikus egység térfogata: kb 1 l

Csővezetékben áramló folyadék térfogata: 2 l

Ez összesen 24 liter. A legegyszerűbb számítási módszert alkalmazva (amikor is a teljes rendszer térfogatát 0,09-el kell megszorozni, hogy megkapjuk a tágulási tartály szükséges méretét) 2,16 literes minimális tartályméretet kapunk, nyilvánvalóan a kínálatból a méretben ez után következőt kell kiválasztani.

A méretezési kérdésekben az Ariston által szervezett oktatáson léptünk előrébb, köszönjük a hasznos segítséget.

Kapcsolódó témák

Mivel fűtsünk egy passzívházban? 1. rész

Érdekességek a hővisszanyerős szellőztetés világából