Vákuumcsöves napkollektor rendszerek

A heat-pipe vákuumcsöves napkollektorok hőhordozója egy a víznél könnyebben párolgó folyadék, amely alacsonyabb forráspontú így érzékenyebben reagál, hatékonyabban alakítja át a nap energiáját.
További előnye, hogy fajlagosan kisebb tetőfelületet foglal el.
A vákuumcsöves napkollektorok csövei, időjárásállóak, az esetleges meghibásodás esetén egyszerűen, gyorsan, cserélhetőek, nem drága eszközök.
A vákuumcsöves napkollektort némi technikai érzékkel akár Ön is telepítheti.

Működése:

A csöves napkollektorokban a csöveket a jobb hőhasznosítás érdekében vákuummal szigetelik el a külvilágtól, és abszorpciós réteggel vonják be, hogy a begyűjtött meleget minél jobban benn lehessen tartani, minél kisebb legyen a környezetbe vissza- ill. kisugárzott hőveszteség. A vákuumcsövek hőhasznosítása a jobb oldali ábrán látható

Egymással párhuzamosan kapcsolt fűtőcsövek (heat pipe-ok) kapcsolódnak egy hőgyűjtő idomba. A fűtőcsövek gyűjtik össze a nap melegét (hőenergiát), azt átadják a hőgyűjtő idomban lévő folyadéknak. A napkollektorban így megmelegedett folyadékot vezetjük a melegvíztároló hőcserélő csőkígyójába, ahonnan lehűlve, energiáját a használati viznek átadva tér vissza. A napkollektorban mindíg ugyanaz a folyadék kering, ezért nevezzük ezt a rendszert zárt rendszernek.

A hőgyűjtő idomba a fűtőcsövek (heat-pipe-ok) fejrésze csatlakozik. A hőgyűjtő idomban lévő furat, melybe a fűtőcsövet kell beilleszteni, le van választva a kollektorban keringő hőszállító folyadéktól. Ez azt jelenti, hogy a hőgyűjtő idom összekötve a hőcserélővel feltölthető (és ellenőrizhető) a fűtőcsövek behelyezése nélkül is. Továbbá azt is jelenti, hogy a fűtőcső esetleges meghibásodásakor (például az üveg eltörésekor) nem kell megbontani semmilyen folyadékhálózatot. A vákuumcső egyszerű kihúzással illetve betolással cserélhető. A jobb hőátadás érdekében a fűtőcső behelyezésekor a fejrészt hővezető pasztával kell bekenni, és úgy behelyezni.

A hőgyűjtő idomhoz kapcsolódóan az idom mellett egy vékony rézcső látható: ebben helyezkedik el a hőmérő szonda, mely az elektromos vezérléshez kulcsfontosságú adatot szolgáltat. A keringetést az elektronikus vezérlő áramkör csak akkor engedélyezi, ha az itt mért hőmérséklet magasabb, mint a használati melegvíztárolóban mért érték. Ezzel biztosítva azt, hogy ha nincs hőtermelés, akkor ne hűljön ki a használati melegvíztárolóban lévő melegebb víz.

A napkollektorok alkalmazhatóak még alacsony hőmérsékletű fűtés kiegészítő táplálására akár lakóházakban akár állattartó telepeken vagy növényházakban, ipari létesítményekben, nyaralóépületek temperálására (fagymentesen tartására) vagy nyáron medencék vizének a melegítésére.

Fűtőcső (heat-pipe)

A fűtőcsövekbe gyárilag olyan folyadékkeveréket töltenek, melynek forráspontja alacsonyabb a víz forráspontjánál. Amikor a fűtőcső hőmérséklete a folyadékkeverék forráspontja fölé emelkedik, a csőben lévő folyadék légnemű halmazállapotúra változik. Ez a gáz gyorsan tud áramlani a fűtőcső hőátadó végéhez (fejrész). Ott a hőgyűjtő idomban keringetett folyadéknak átadja a begyűjtött hőenergiát, lehűl és újra folyadék halmazállapotúra változik. A folyadék visszafolyik a fűtőcső aljába, ahol újra melegszik és újra gőzzé alakul. Ilymódon kialakul egyfajta cirkuláció a fűtőcsőben. Felül melegebb gáz, alul hűvösebb folyadék. Ha a gáz lehűl, újra folyadék lesz belőle. Ha a folyadék felmelegszik, újra gáz lesz belőle. A gáz mindig felülre törekszik, a folyadék mindig lefelé folyik. Ezért kell a fűtőcsöveket mindig lejtéssel felszerelni.

A fűtőcsöveket rézből készítik, alumínium fűtőbordával körbeveszik. A fűtőborda - a rézcső eredeti felszínéhez képest - nagyobb felületével meggyorsítja a rézcsőben lévő folyadék hőfelvételét. Az így előkészített rézcsövet olyan üvegcsőben helyezik el, mely duplafalú, a belső cső külső felülete abszorber-réteggel van bevonva a jobb hőhasznosítás érdekében. (Az abszorber réteg olyan gőzölt fémréteg, mely sok hőt képes elnyelni, de keveset ver vissza.) A fűtőborda egyben a rézcső üvegcsövön belüli pozícionálását is hivatott szolgálni. A két üvegcsövet légmentesen lezárják, közülük a levegőt kiszívják (vákuumot állítanak elő). Ez a vákuum az abszorber-felületet is védi a mechanikai sérülésektől. Az üvegcső közepébe helyezett rézcsövet hőszigetelő dugóval szigetelik el a külvilágtól. A fűtőcső a dugóból kinyúló résszel (fejrész) kapcsolódik a hőgyűjtő idomhoz. A vákuum nagyon jó hőszigetelő, ezért ez a fajta napkollektor még télen, napos időben, fagypont alatti hőmérsékleten is tud hőenergiát begyűjteni. A fűtőcsőben lévő folyadék forráspontja ennek figyelembe vételével megfelelően alacsony hőmérsékletre lett tervezve.

Hőcserélős tartály

A folyamatos üzemű zárt rendszerű házi melegvízellátó rendszerek tartálya a napkollektortól távolabb kerül elhelyezésre. Az optimális kialakítás a tartályokra nézve a minél magasabb, és ennél fogva minél keskenyebb forma. Ekkor a legjobb a napkollektorból érkező hőmennyiség átadásának a hatásfoka. Magasabb tartály esetén könnyebben ki tud alakulni hőcirkuláció, mely elősegíti a hőmennyiség gyorsabb átadását, a hőcserélő tekercsben áramló forró közeg gyorsabb hűlését.

A tartály anyaga nyomás- és korrózióálló rozsdamentes acél. A hőveszteségek csökkentésére a tartály hőszigetelő réteggel van körülvéve. A vezetékes vízből történő vízkölerakódás csökkentése érdekében az elektromos fűtőbetéttel együtt aktív anód van beépítve ugyanúgy, mint a villanybojlerekben.
Abban az esetben, amikor a fűtésrásegítés alacsony hőmérsékletű kazánnal történik, a tartályban az elektromos fűtőtest fölötti térben elhelyezett második hőcserélőre vezetjük a kazán hőjét. A tartály tetején lévő biztonsági szelep a vezérlő elektronika meghibásodása esetén jut csak szerephez : ha a víz felforrna és túlnyomás alakulna ki a tartályban, ez a szelep vezeti le a "fölösleges" gőzt. (Olyan, mint a kukta biztonsági szelepe.)

Napkollektorok rögzítő szerelvénye

A napkollektorok rögzítő szerelvénye rozsdamentes acélból készül. Kialakítása olyan, hogy ferde tetőre a tetőfedő cserepekre kampókkal felakasztható. Egyszerűen szerelhető. Használatával a fűtőcsövek stabilan rögzíthetők. Több napkollektor egymással sorba köthető. Opcionálisan kapható olyan kiegészítő szerelvény is, mellyel lapos tetőre ill. sík felületre állítható fel a napkollektor.
Felszerelése nem igényel különleges szakértelmet, csak óvatosságot. Óvatosságot egyrészt a tetőn való mozgáskor a baleset elkerülésére, másrészt a fűtőcsövek behelyezésekor a fűtőcsövek sérülésének, az üveg törésének a megelőzésére.