190343. lajstromszámú szabadalom • Önhordó napenergia hőgyüjtő berendezés (naphőkollektor) változtatható hőkapacitással és épületelemként történő felhasználhatósággal
1 190 343 2 A találmány É-D-i tengelyű hengerprizmás vonalba fókuszáló naphő-kollektor mely önhordó épületszerkezeti elemként kialakított K-Ny-i síkot alkotó tető vagy falelem, célszerűen üvegből készült „U” profilokból ezek belső terében vákuumban, és vagy diatermikus gáztöltetben hőhordozó fluidumot szállító É-D-i tájolású töltetes, és/vagy bevonatos üveg csőkötegeket tartalmaz, így alkalmas arra, hogy főleg hőenergia kinyerési, tárolási céllal, egy- és többkomponensű fizikó-kémiai, és/vagy fotokémiai folyamatok hő és fényigényét egy rendszerben többszörös recirkulációs lehetőséggel biztosítsa, s magában a hőhordozó fluidumban alakuljon át igény szerint a koncentrált napenergia. Ismeretesek olyan Fresnel lencsés naphő-kollektorok, melyeket fókuszált napsugárzás hőenergiájának kinyerésére készítettek, ilyent ismertet a 3 985 118. sz. USA, a 2 357 836. sz. valamint a 2 292 201. sz. francia szabadalom. Ezek jellemzője, hogy a 3 985 118. sz. és a 2 357 836. sz. szabadalmak megfelelő hőcserélő-cső pontokra míg a 2 292 201. sz. szabadalom K-Ny-i tájolású „V” profilú zárt csövekre vonalban koncentrálja a sugárzó energiát. Az USA szabadalom heliosztát, vagyis napkövető mechanizmussal van ellátva, még a fenti francia szabadalmak statikusak, vagyis a napállás zenit változásait részben követik a horizonton való elmozdulás szögtartományának függvényében. A statikus rendszerként üzemelő, 2 357 836. sz. szabadalom hőcserélő csövei É-D-i tájolásúak, a pontszerű sugárzó energia koncentráció, itt csak a beállítás, célszerűen a legalacsonyabb „téli” napálláshoz közeli merőleges felületen biztosított, még a napsugárzás beesési szögének növekedésével arányos fókusztáv csökkenés miatt a hőcserélőt csak szórtabb sugárkoncentráció éri, a 2 292 201. sz. szabadalom K-Ny-i tájolású „V” profilú csövei pedig az évszakok függvényében csak ciklikusan és részben kaphatnak hőterhelést. Mindkét szabadalom jellemzője az is, hogy a rendszerek felvett hőenergiája egy adott irányban áramló fiuidumnál egyszer hasznosulhat, továbbá a sugárzó energia koncentrációt a csőfelületről csak hőátbocsátás által lehet hasznosítani. A Fresnel lencsék alkalmazásának pedig az a hátránya mindhárom szabadalomnál, hogy a lencsegörbületeknek azonos az origójuk, így nem lehet kellően kompenzálni a szférikus abberáció miatti fókuszpont eltolódást, ami csökkenti a koncentrációt, ennek egyik lehetséges koncentráció hatást javító változatát közli a 2 360 840. sz. francia szabadalom. Mindezek a hátrányok oda vezettek, hogy a lencsés prizmás megoldások többnyire elméleti síkon maradtak, oka ennek az is, hogy az ismertetett berendezések csak tartószerkezettel együtt integrálhatok egy adott épületszerkezetbe. A találmány célja olyan önhordó épületszerkezetbe integrálható tető vagy falelem naphő-kollektor kialakítása, mely célszerűen megmunkált É-D-i tengelyű átlátszó üveg vagy műanyag, hengerprizmákkal a hatásos sugárzó energiát folyamatosan egy vándorló határozott vonalba képes koncentrálni, É-D-i tájolású bevonatos és/vagy töltetes átlátszó üveg- vagy müanyagcsövekben áramló hőhordozó fluidumnak többszöri recirkulálási lehetősége van, így a mindenképpen keletkező szórt sugárzás hőenergiája is hasznosítható azzal, hogy a hőátmeíet konvekcióval és közvetlen sugárzással a hőhordozó fluidumban menjen végbe és a fókuszvonal vándorlás sávja pedig az év döntő szakában az üvegcsöveken belül maradjon, továbbá alkalmas legyen a jelenlegi főleg fiziko-kémiai energiatárolás eszközeként is a későbbiekben biológiai akkumlálásra, és/vagy fotokémiai reaktorként is alkalmazható legyen. A találmány tehát berendezés napenergia gyűjtésére és koncentrálására, mely K-Ny-i irányban síkot alkotó párhuzamosan elhelyezett zárt célszerűen „U” profilokból álló napsugárzás felőli oldalán meghatározott É-D-i tengelyű hengerprizma kialakítású vákuum és/vagy diatermikus gázokkal töltött zárt szelvényű átlátszó üveg vagy műanyag koncentrátorból, belső evakuált terében pedig É-D-i tájolású bevonatos és/vagy töltetes a diatermikus, a hengerprizmák fókuszvonalát követő elhelyezésű, általában páratlan számú csöveket tartalmaz, melyekben a hőhordozó fluidum kis felületi sűrűségű napsugárzás esetén - télen felhős időben - egyegy tova-vándorló koncentrált sugárzást kapó csőben, még növekvő felületi sűrűségű energiánál a szórt sugárzás hasznosításával egy koncentrátor elemben többszöri áthajtást biztosít, ugyanakkor célszerű méretmegválasztással egyben önhordó épületszerkezetbe integrálható tető és falelem. A találmány szerinti berendezés lehetővé teszi a nap sugárzó energiájának gyűjtését és koncentrálását, mely a hatásos sugárzás időszakában a nap horizont feletti mozgásának függvényében folyamatosan tova vándorolva egy-egy hőcserélő csőszakaszon képes vonalban koncentrált energia bevitelre, ugyanakkor a szórt sugárzás energiatartamát is hasznosítja oly módon, hogy az ellenáramú hőcserélő elv felhasználásával a hőhordozó fluidum, a kollektoronként azonos helyzetű hőcserélő csövek összekötésével és termosztátvezérlésü szelepekkel egy naphő-kollektor elemen belül, többszörösen áthajtható. Ennek megfelelően a berendezésnek önhordó zárt profilból álló burka van, mely a koncentrátor felületet is tartalmazza, belső evakuált terében pedig megfelelő, célszerűen páratlan számú hőhordozó fluidum cirkuláltatására alkalmas fókuszváltozást követő csőkötege van elhelyezve úgy, hogy a párhuzamosan egymás mellett elhelyezett koncentrátor elemek azonos helyzetű csöveit a kollektor mindkét É-i és D-i oldalán közös összegző-gyűjtőcső rendszer termosztátvezérlésü szelepekkel köti össze, biztosítva ezzel egy hőtartályból szivattyúd zott, hőhordozó fluidum ki- és betározását energiaszint növelési céllal, mely aztán egy adott objektum fűtési kondicionálási, melegvíz-ellátási és egyéb igényeit biztosítja. A találmány szerinti naphő-kollektor lényege abban van, hogy a kollektorok egymás mellett K-Ny-i tájolással függőleges helyzetben falelemként, a 40-45° földrajzi szélességen a téli nap horizont feletti magasságához igazodva hozzávetőleg 30°-kal függőleges síkhoz képest mint tetőelem kerülnek beépítésre, egy kollektorelem, amely célszerű ki5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
