193084. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés áramló közeggel működő cirkulációs folyamatokat megvalósitó berendezés számára
193084 2 A találmány kapcsolási elrendezés áramló közeggel működő cirkulációs folyamatokat megvalósító berendezések, főleg szoláris energiát hasznosító folyadékközegü hőés/vagy anyagcserélők számára. A berendezés nyomásfokozóval rendelkező, a közeg cirkuláltatására alkalmas vezetékegyüttest és ezen belül előremenő vezetékek együttesét, visszatérő vezetékek együttesét, a működést elősegítő szerelvényeket, valamint hő- és/vagy anyagcserét végrehajtó legalább egy célkészüléket, pl. napkollektort, hőcserélőt vagy hőtárolót tartalmaz. A napenergiát hasznosító ismert berendezések egyik fő nehézsége abban van, hogy a napsugárzás erőssége és így az aktivizálható energia mennyisége térben és időben igen változó. Nagyobb kollektor együtteseknél azok egyrésze számottevően kisebb hőfokú közeget ad le, mint a kedvező helyzetű kollektorok, és így végső soron romlik az együttes egészének teljesítőképessége. A hasznosítható energia nem állandó volta miatt kézenfekvő az az igény, hogy a hőenergiát tároló tartályokba mindig csak a már tárolténál nagyobb hőmérsékletű közeg léphessen be. Mindkét említett körülmény a berendezés teljesítményszabályozását teszi szükségessé. A teljesítményszabályozás egyik módja a kézi beavatkozás lenne. Ehhez egyrészt a külső időjárási viszonyokat,- másrészt a berendezés üzemállapotát kellene állandóan figyelni, értékelni és a megfelelő intézkedéseket végrehajtani. Nyilvánvaló, hogy kellő megbízhatósággal ez nem valósítható meg. A másik lehetséges út olyan automatika alkalmazása, amely a hőhordozó közeg térfogatáramának folyamatos szabályozására képes, és szükség esetén az áramlást részlegesen —pl. egyes kollektorokban vagy tárolókban— vagy teljesen le is állítja. Ehhez a külső adatok és a berendezési paraméterek folytonos mérésére és összehasonlítására alkalmas „intelligens“ szabályozó automatikára van szükség, ami bonyolult, költséges és rendszeres karbantartást is kíván. A szabályozó automatikáknál a kollektor közegének térfogatáramát szivattyú vagy háromjáratú szelep segítségével lehet vezérelni, amelyhez a vezérlő jelet a napsugárzás erősségének értékelése vagy a tárolt közeg hőmérsékletének és a szoláris körben áramló felmelegedett közeg hőmérsékletének összehasonlítása szolgáltatja. Mindkét elgondolás nehézségeket rejt. A napsugárzás értékeléséhez szükséges érzékelő egyrészt költséges, másrészt lényeges körülményekre nem a,d választ. így pl. arra, hogy az éjszakai lehűlés után a kollektor maga eléggé felmelegedett-e már, vagy lehetséges-é a hőnyerés a beállítottnál kisebb sugárintenzitás esetén. Nem megbízható a hőfokösszehasonlításon alapuló vezérlés sem. A szoláris kör szivattyúját vagy a háromjáratú szelepet ki tud1 ja ugyan kapcsolni, ha a már tárolt közeged találja melegebbnek, az újbóli bekapcsolás azonban nagy késedelemmel következik be. A közeg üi. ilyenkor nem áramlik, tehát az érzékelő nem a tényleges állapotot érzékeli. Az említett automatikák költségességük miatt eleve csak a sok kollektorból álló együtteseknél jöhetnek szóba, és ott is csak a közös térfogatáram szabályozását teszik lehetővé. Emellett beszabályozásuk nehézkes, és meghibásodásuk nehezen vehető észre. A találmány célja olyan kapcsolási elrendezés kifejlesztése, amely áramlási és hőátadási szempontból önszabályozó jellegű, és ezáltal lehetővé teszi a jelenleg alkalmazott automatikák elhagyását, a hőteljesítmény megbízhatóbb szabályozását, az üzembiztonság fokozását és egyúttal a szoláris energianyerés költségeinek csökkentését. A találmányi gondolat alapja az a felismerés, hogy a fűtési rendszerekben zavart okozó, a fűtőtestekben a közegáramlást leállító geometriai elrendezés itt szándékoltan megvalósítható, és előnyösen kihasználható. Ismeretes jelenség ui., hogy az elosztó ve - zeték alatti fűtőtestekhez haladó meleg víz nem képes onnan kiszorítani a bennük lehűlt— tehát nagyobb sűrűségű — vizet, hanem az adott fűtőtestet megkerülve a meleg víz a csővezeték párhuzamos szakaszán halad tovább. A Radiátorban stagnáló vizet ilyenkor csak külső felmelegítés útján lehet helyéből kimozdítani. A találmányi gondolathoz tartozik, hogy az eddig csak kedvezőtlen megnyilvánulásaiból ismert jelenséget akkor tudjuk javunkra fordítani, ha a berendezés előremenő vezetékegyüttesének és a visszatérő vezetékegyüttesének megfelelő csatlakozási pontjai közé beiktatunk egy megkerülő vezetéket, és e megkerülő vezetéknek üzemszerűen mindig nyitott állapotban kell lennie. A megkerülő vezeték jelenléte választási lehetőséget nyújt a közegnek: belépjen-e a kollektorba vagy kikerülje azt. A kollektor akkor fogadja a bekötő vezetéken át érkező közeget, ha benne melegedés jön létre, vagyis ha a benne lévő közeg sűrűsége kisebb, mint a visszatérő vezetéken át érkező közegé. Ha viszont a kollektorban kialakuló hőmérséklet a kisebb— tehát hűteni volna kénytelen— akkor a kollektor kiiktatódik, és a közeg a megkerülő vezetéken való áthaladás útját választja Része a találmányi gondolatnak az is, hogy a célkészüléknek tekintett tárolóba is a közeg csak akkor lép be— vagy a tárolónak csak azon a szintjén lép be— ahol hőfoka már meghaladja a tárolt közeg hőmérsékletét. Mind a kollektorok, mind a tárolók esetében a jelenség automatikusan valósul meg, mivel arról a közeg sűrűségkülönbsége maga is „automatikusan“ gondoskodik. A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti kapcsolási elrendezés áramló közeggel működő cirkulációs folyamatokat meg-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
