183455. lajstromszámú szabadalom • Berendezés napenergia hasznosítására
183 455 2 A találmány tárgya berendezés napenergia olcsó hasznosítására .kisfogyasztású egységek, példáid szabadtéri zuhanyozók számára, egyetlen egységként kialakított víztárolóból és sugárzáselnyelő felületből: kollektorból, ahol a tároló' fenék- és — adott esetben ■ — fedőlappal, továbbá lefelé növekvő keresztmetszettel van kialakítva és hidegvíz-bevezető, valamint rnelegvíz-elvezető csővel van ellátva. Az energiatakarékosság problémájának előtérbe kerülésével egyre több olyan rendszer, konst ukció kerül napvilágra, amely a nap sugárzó energiáját használja fel. Ilyen szerkezeteket alkalmaznak például karórától vagy zsebszámológéptől kezdve, fémolvasztó berendezéseken át az űrhajók, illetve szputnyikok energiaellátó rendszeréig, a műszaki élet számos területén. Az egyik ilyen terület a vízmelegítő berendezések, amelyeket házak, lakások fűtésére, melegvízellátására használnak fel. Ezek egyik főbb csoportját alkotják a már sorozatban is gyártott korszerű berendezések, amelyek közös jellemzője, hogy külön sugárzáselnyelő egységei vagy egységeket és tároló egységet vagy egységeket tartalmaznak. Ezeket az egységeket csővezetékek kötik össze. A tároló egységek rendszerint viszonylag k-véssé különböznek a hagyományos rendszerekben alkalmazott megoldásoktól, a sugárzásgyűjtő, illetve elnyelő egységek: napkollektorok viszont általában alapvetően üj konstrukciók. Kialakításukkal számos szabadalmi leírás is foglalkozik; például a 2605 927 sz. NSZK, a 4059094, a 4058 111, a 4076015, a 4077 393 vagy a 4052974 sz. USA szabadalmi !eírás. Ezek az ismert sugárzáselnyelő egységek és a hozzájuk tartozó rendszerek meglehetősen bonyolultak, sok kiegészítő elemet, biztonsági berendezést, közvetítő közeget, szabályozó egységeket tartalmaznak. Ennek megfelelően gyártási és üzembehelyezési költségeik magasak, így megtérülési idejük is nagy, kevesek számára vonzók. Megfelelő műszaki színvonalon történő előállításuk speciális gyártókapacitást igényel. Mindezen hátrányok következtében elterjedésük meglehetősen lassú, alkalmazásuk egyelőre korlátozott. 1 Ismertek olyan berendezések is, ahol a tároló és sugárzáselnyelő egységek összevontan vannak kialakítva. Ezek legegyszerűbb példái a nyaralók kertjében felállított, vízzel töltött hordók vagy nagy űrtar almit csőkígyók (Ezermester 1976/6), ahol a víztároló egységek egyúttal a sugárzáselnyelő egységeket, kollektorokat is tartalmazzák. Ezek a szerkezetek egyszerű és olcsó konstrukciók, hátrányuk azonban, hogy eredetileg általában más célra készült elemekből állnak. Ezért geometriai kialakításuk nem szerencsés a napenergia felhasználás szempontjából és nem tartalmaznak hatásfokjavító kiegészítő elemeket sem. Kivitelük többnyire esztétikailag is kifogásolható. Ismert olyan összevont tároló és kollektor rendszer is, amelyet kifejezetten a napenergia a hasznosítására készítettek. Ilyent ismertet például a 4086911 sz. USA szabadalom. Az itt bemutatott rendszer tárolója csonkakúp alakú tartály, amelynek külső palástján vízmelegítő csőspirál van elhelyezve. Ennél a megoldásnál a kollektor alapjában véve a csőspirál, a tartály külső palástja csupán ennek tartófelülete. A tartály fala nehezen gyártható, összetett szendvics szerkezet, amely a csőjáratos kollektorfelületet választja el a tárolótértől. Ez a kialakítás csökkenti a tároló hőveszteségét, ugyanakkor azonban jelentős hátránya, hogy a kollektor közepes felületi hőmérséklete viszonylag magas, így a hatásfok nem elég nagy. További hátránya a konstrukciónak, hogy a kollektort tartó palástfelület dőlése minden irányban azonos, aminek következtében ugyan tájolása nem szükséges, nem teszi azonban lehetővé a sugárzási energia optimális kihasználását sem. Hátránya még ennek a megoldásnak, hogy a tároló felső zónájában levegőréteg van, ami korróziós problémákat okoz .hat olyan helyeken, amik az összeszerelés után hozzáférhetetlenek. A vízbevezetés felülről történik, ez a melegvíz hőmérséklet szerinti rétegződését zavarja, ugyanakkor a melegvíznek az alsó részről történő elvezetése nem a legmelegebb zónában lévő víz hasznosítását eredményezi. Ez a megoldás tehát meglehetősen bonyolult, drága rendszer és a bemutatott tároló-kollektor egységen kívül további járulékos egységeket is igényel. Időállítása költséges, így kisfogyasztók számára nem alkalmas megoldás. Az említett két csoporttól eltérő megoldás található például a sydneyi egyetem területén épült ki-érleli autonóm ház egy részén, ahol a víztároló hordóra vonalfókuszáló rendszer gyűjti a napsugárzást (Architectural design 47. kötet, 1. sz. \Sf!l.). Ennek az a hátránya, hogy a fókuszáló rendszerek csak akkor működnek helyesen, ha egy napkövelő berendezés gondoskodik arról, hogy az összegyűjtött sugárzás a felmelegílendő helyre koncentrálódjék. Az ilyen követő berendezés azonban igen költséges, tehát a megoldás elterjedése a közeljövőben nem várható. Olyan rendszer is ismert, amelyben a sugárzásgyűjtő jóval nagyobb, mint a szokásos kollektorok (Ezermester 1977/5). A megnövelt űrtartalmú kollektor alkalmazása azonban csupán annyi előnyt jelent, hogy házilag is kivitelezhető, így olcsóbb lehet, mint a gyárilag előállított berendezések. Felhasználási területe azonban nagyon szűkkörű, az üvegezés alacsonyan, törés szempontjából igen veszélyes zónában helyezkedik el. Az elmondottakból megállapítható, hogy — bár a napenergia felhasználása sürgető műszaki-gazdasági feladat — ak erre a célra alkalmas berendezések rendkívül költségesek, áz olcsóbb, esetleg házilagosan előállítható rendszerek pedig gyenge minőség .ek és nehezen használhatók. A jelen találmánnyal ezért olyan megoldás kialakítása a célunk, amely egyszerű, egyetlen egységként kialakított tárolót és kollektort tartalmaz, ugyanakkor eléri a különválasztott tárolójú és elnyelő felületű rendszerek minőségi paramétereit, amellett egyszerűen gyártható, könnyen felállítható és egyszerűen üzemeltethető. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a berendezésben a tárolónak hál lapja van és ezzel hegyesszögei bezáró alkotókból álló egyrétegű határoló felülete van a napsugárzás felé tájolt sugárzáselnyelő felületként kialakítva. A tájoló fenéklapja és — ha van — fedőlapja, célszerűen vízszintes, hátlapja pedig függőleges síklap és ezek, de legalábbis az alsó és hátsó lapok célszerűen 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
