196639. lajstromszámú szabadalom • Napkollektor melegvíztermelő és térfűtő berendezések hőellátására
1 196 639 2 A találmány tárgya napkollektor mclegvíztcrmclft cs tcrfíílő berendezések hőellátására, amelynek egy, a sugárzó napenergiát összegyűjtő abszorberlcmczc cs az abszorberlemez síkjára merőleges bordafelülettel rendelkező hőfelvevő és szállító csőjárata van. A napenergia hasznosítására ismertek folyadéküzemű síknapkollcktorok, amelyek közös jellemzője, hogy kis átmérőjű esőjárattal rendelkeznek, amely meghatározza az átáramoltatható folyadékmennyiscget. A kis átmérő következtében az adott abszorbercsőjárat rendszerének vízoldali ellenállása csak szivattyús üzemeltetést tesz lehetővé, illetve ilyen kialakítás esetén az abszorbcrről csak viszonylag kis hőmennyiség szállítható el. így a szerkezet megnövekvő felületi hőmérséklete következtében igen nagy a sugárzó energiaveszteség. Ilyen megoldást ismertei pl. a DE 2 6I5 927 sz. közzétételi irat. Az ismert megoldások vázlatos kialakítása ismerhető meg a csatolt la - le ábrákból is. Ismert folyadéküzemű napkollektor megoldások ismerhetők meg pl. az US szabadalmi leírásból, vagy a RESTI H (,,'l'he renewable Energy Technologies Symposium and International Exposition”) c katalógusból, amely az azonos című solar-technikai konferencia anyaga (USA). Történtek kísérletek a sugárzás felől! oldal felületének megnövelésére, ilyen fclülctnövelt napkollektor ismerhető meg az US 4 338 920 sz. és az US 4 290 419 sz. szabadalmi leírásokból. A felület megnövelését mindkét esetben a csőjáratra merőlegesen kialakított bordákkal valósították meg. A két ismert megoldás közös jellemzője továbbá, hogy a megnövelt hőfelvevő felülettel szemben támasztott teljesítmény csak abban az esetben biztosítható, ha a napenergiát felvevő és továbbító esőjáratot egy az atmoszferikus nyomásnál nagyobb nyomású száraz gázban vagy vákuumban helyezik el. Az US 4 290 419 sz. szabadalmi leírásban ismertetett megoldás esetén az abszorbcrlemczrc merőleges, a csőjáratokon kialakított bordák távolsága az egyes bordák szélességének 90 %-a vagy ennél kevesebb, cs az egyes bordák nagysága cgy-cgy szakaszon bellii változó. A napkollektor a belső száraz gáz megfelelő nyomásának biztosítására egy külső nyomásszabályozóval is el van látva. Az US 4 338 920 lajstromszámú szabadalmi leírásban ismertetett megoldás tulajdonképpen nem alkalmaz síkabszorbert. Ennél a megoldásnál az alaplemez fényvisszaverő anyagú, és feladata, hogy a sugárzást a csőjáraton kialakított bordákra koncentrálja. Ennél a megoldásnál az elemek vákuumban vannak elhelyezve. A megoldás hátránya, hogy a csőjárat geometriai kialakítása következtében nagy vízoldali ellenállással rendelkezik. Kísérletek azt bizonyították, hogy a sugárzás oldali hőhasznosítás javítható, ha a sugárzásnak kitett felületet szelektív bevonattal látják el. Ilyen szelektív bevonatokat ismertet a korábban emlilett REST1E, valamint az „Energy Products Specifications Guide” (USA) irodalmi hely is. Szelektív bevonatok ismerhetők meg továbbá az US 4 356 815 sz. szabadalmi leírásból is, amely egy kobalt anyagú adhéziós bevonatot ismertet. A bevonatot festéssel viszik fel az abszorber felületére. Az ilyen adhéziós jellegű bevonatok hátránya azonban. hogy hő- cs fcnyállóságuk, valamint színtartóságuk kicsi, így élettartamuk is rövid. Jelen találmány célkitűzése egyrészt olyan szerkezet kialakítása, amely kiküszöböli az eddig ismert megoldások hátrányos tulajdonságait, az ismert megoldások hátrányos tulajdonságait, az ismert megoldásokkal szemben kisebb vízoldali ellenállással bír, az abszorber sugárzás felőli oldalán pedig jobb hőhasznosítást tesz lehetővé. Célunk továbbá olyan bevonat kialakítása, amely felület-afiln, és előállítása is olcsón és környezetkímélő módon valósítható meg. Találmányunk azon a felismerésen alapszik, hogy egy napkollektor teljesítménye és hőhasznosítása nagymértékben megnövelhető, ha a bordázott csőjárat fémes kapcsolatban van az abszorberrel — abszorbcrlcmczzcl - cs a csőjárat bordáinak kialakítása folyamatos - spirálalakú - miáltal a felület kívánt mértékben megnövelhető. További felismerés, hogy a napkollektor élettartama nagymértékben megnövelhető, ha felületét kohéziós kölessel kötődő, felület-alfm bevonattal látjuk cl A találmány szerinti célkitűzést olyan napkollektorral valósítjuk meg, amelynek keresztbordás csőbő! kialakított, min. I : 10 külső és belső felületarányú, spirálalakban elrendezett, körkeresztmetszetü bordákkal ellátott, kohéziós kötésű bevonattal rendelkező abszorberlcmczzd fémes kapcsolatban lévő csőjárata - csőkígyója -, a csőjáratot egy közös egységbe foglaló háza, valamint a házat a sugárzás felőli oldalról lezáró, fényátbocsátó anyagú legalább egy fedőlapja van. A találmány szerinti napkollektor egy előnyös kiviteli alakja esetén az abszorberlemez és a esőjárat között hegesztett kapcsolat van, míg egy másik^clőnyös kiviteli alak esetén a csőjárat és az abszorberlemez közötti kapcsolatot hengerlés útján hozzuk létre. A találmány szerinti napkollektor egy további előnyös kiviteli alakja esetén az abszorberlemez felülete kobalt-nitrát (Ca (NO,);) cs tiokarbamíd (CH«H2S) í . 1,3 arányú keverékének 130- 160'C közötti hőmérsékleten létrejövő reakciója során keletkező kobaltszuifid és oxidálódott kobaltnitrát keveréke alkotta, az abszorberlemez felületén kohéziós kötéssel kötődő szelektív bevonattal van ellátva A találmány szerinti napkollektor egy célszerű kivimii alakja esetén az abszorberlemez hagyományos — nem szelektív - bevonattal van ellátva. A találmány szerinti napkollektor előnyös kiviteli alakjainak üveg fedőlapja van. A találmány szerinti napkollektor egy példaképpeni kiviteli alakját a csalóit ábrák, alapján részletesen ismertetjük, ahol az la - le ábrák hagyományos kialakítású napkollektorok keresztmetszeti kialakításának vázlata1' a J 2. ábra a példaképpen! találmány szerinti napkollektor kiemelt részletének keresztmetszete, a 3. ábra a találmány szerinti napkollektor felü'nézete, a 4. ábra a 3. ábra szerinti napkollektor metszete, mis az. 5. ábra a 4. ábra szerinti „A" részlet kinagyítva. Az la- le. ábrák hagyományos kialakítású napkollektorok keresztmetszeti kialakításait szemléltetik, metszetben. Mint ahogy az az ábrákon is jól látható, ismert kialakítás esetén a csőjárat jellemzője, hogy 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
