201995. lajstromszámú szabadalom • Kollektor szerkezet folyadék napenergiával történő melegítéséhez
1 HU 201 995 B 2 A találmány tárgya kollektor szerkezet folyadék napenergiával történő melegítéséhez. A találmány az olyan kollektor szerkezetekre vonatkozik, amelyeknél elosztóvezeték és gyűjtővezeték közé iktatott, célszerűen egymással párhuzamos csövek vannak, a melegíteni szándékolt folyadék vezetésére és ahol a csövekhez jó hővezető kapcsolattal rögzített - például hegesztett - lemezek vannak. Ezek a lemezek lényegileg hosszirányú bordák. Ismeretes, hogy az energiahordozók rohamos fogyása és drágulása folytán mind nagyobb jelentőségűvé válik a napenergia hasznosítása. A nap sugárzását kollektorokban fogják fel. A kollektorok lényegileg olyan szerkezetek, amelyekben járatok - általában csőjáratok - vannak és ezekben áramlik a közvetítő közeg, ami rendszerint folyadék. A besugárzott felület növelése végett alkalmaznak a kollektorokban lévő csövekhez kapcsolt hosszirányú bordákat. A vázolt szerkezetű hollcktorok számos kivitele vált ismertté. Ezek tcrvcrésénél és készítésénél fő szempontok az egységnyi hőmennyiségre vonatkoztatott helyszükséglet, anyagszükséglet, gyártási költség. Úgy is lehet mondani, hogy általában az a törekvés érvényesül a kollektorok terén, hogy minél egyszerűbb szerkezeti kialakítással, minél kevesebb anyaggal és gyártási ráfordítással, minél jobb hőhasznosítást biztosítson a kollektor. A kollektorok minél kedvezőbb kialakítása érdekében bonyolult számítási módszerek születtek. Ilyen számítást ismertet például dr. Gyurcsovics Lajos: A napenergia hasznosítása az épületgépészeiben című könyv (Műszaki Könyvkiadó, 1982.). Az ismert számítások sem adnak azonban egyértelmű útmutatást a tervezőnek a legcélszerűbb, leggazdaságosabb kollektor kialakításához. Ezekben a számításokban ugyanis számos elhanyagolás, önkényesen felvett adat fordul elő, ami miatt a legelőnyösebb megoldás nehezen érhető el, sokszor igen tekintélyes szellemi ráfordítás mellett is. Figyelembe kell továbbá venni, hogy számos olyan tényező fordul elő a számításban, amely a valóság adatait csak megközelítően tükrözheti, ennélfogva az egész számítási módszer sok bizonytalanságot, határozatlanságot rejt magában. A kollektorok gyakorlati kialakításához szükséges meghatározó összefüggéseket még olyan alapvető munkák sem tartalmaznak, mint a Solar Energy Technology Handbook című mű (Dekker Inc. 1980.). A találmány elé kitűzött cél az volt, hogy általános érvénnyel szabja meg a lehető legkedvezőbb kollektor alapvető adatait és ilymódon egyszerű szerkezeti felépítésű, de emellett jó hőhasznosítású kollektorhoz vezessen. A találmány célkitűzésének elérését néhány geometriai adat meghatározása biztosítja. Azt találtuk ugyanis, hogy a bevezetőben körülírt rendszerű kollektorban a nap sugárzásának kitett csövek összkercsztmetszete, a csövekhez kapcsolódó lemezeknek a csövekre merőleges irányú össz-szélcssége, a csövek összköbtartalma és a kollektor bcsugázótt összfelülete, illetve ezek egymáshoz képesti viszonyának meghatározott tartományon belüli érteke mellett jó kollektorok biztosíthatók. Az említett viszonyszámok értéktartománya: 810"*-1210A Az előbbi általános felismerés konkretizálva a következő képpen fejezhető ki, az alábbiakban bevezetett jelölésekkel. A = a lemezek ossz-szélessége [m] F = a csövek álömlési összkeresztmetszete [rn2] K = a csövek összköbtartalma [m3] Q = a csövek és lemezek besugárzott összfelülete [m2J A találmány szerinti kollektor kialakításánál egyébként az önmagában ismert szerkezeti kialakítások közül néhány igen előnyösen alkalmazható. így például célszerű olyan csöveket használni a kollektorban, amelyek egy darabot képeznek a lemezekkel, vagyis úgynevezetett szárnyas csöveket célszerű a kollektorba építeni. Ezeket a szárnyas csöveket alumíniumból extrudálással előnyös előállítani, mert így mind az előállítási, mind a használat terén számos műszaki és gazdasági előny származik, amelyek önmagukban egyébként ismertek. Célszerű úgy kialakítani a találmány szerinti kollektort, hogy mint egyetlen önhordó egység szerepeljen. Természetesen ilyen esetben gondoskodni kell arról, hogy az egyes csöveket összefogó bordák vagy hasonló merevítő szervek legyenek a kollektorban. Az ilyen önhordó egységként történő kialakítás azért is előnyös, mert a különféle, különböző nagyságú kollektorok több tipizált kollektor egységből állíthatók össze. Ugyancsak előnyös alkalmazni a találmány szerinti kollektor esetében is a besugárzással átellenes oldalon hőszigetelést. Itt is ugyanúgy használhatók a különféle hőszigetelő anyagok, mint a korábban ismert kollektor esetében. Nyilvánvalóan célszerű a találmánnyal kapcsolatban is olyan fedelet alkalmazni, amely a nap sugárzásának áibocsátását biztosítja, a lehető legkisebb abszorpció mellett, de ugyanakkor megvédi a csöveket a környezetből származó szennyeződésektől. Ezt a fedelet előnyös üvegből készíteni, mégpedig úgy, hogy az üveget előfeszítcsscl keretbe kell foglalni. A találmány szerinti kollektor lényege tehát, hogy a csövek álömlési keresztmetszetének és a lemezek csövekre merőleges irányú össz-szélességének viszonya, és/vagy a csövek összköblartalmának és a csövek, valamint lemezek besugárzott összfelületének viszonya 8-10^—1210"* m2/m, illetve m3/m2 érték között van. A találmány szerinti kollektor egy célszerű kiviteli alakjánál alumíniumból extrudálással készített szárnyas csövek vannak alkalmazva. Előnyös úgy kialakítani a találmány szerinti kollektort, hogy annak elemeit önhordó egységként összefogó szervei legyenek, amely szervek például bordák, és fülek. Egy újabb előnyös kiviteli alakját képezi a találmány szerinti kollektornak az olyan megoldás, amelynél a bcsugározatlan oldalon hőszigetelés van. Célszerű továbbá úgy kialakítani a javasolt kollektort, hogy a besugárzott felülete fölött fényátbocsátó, célszerűen üvegből készített fedele legyen. Előnyös, ha előfeszítéssel keretben befogott üvegfedelel alkalmaznak. A találmány szerinti kollektor szerkezetet a csatolt rajzon szemléltetett példakénti kiviteli alakok kapcsán ismertetjük részletesebben. A rajzokon az 1. ábra egy peldaképpeni kollektort felülnézetben mutat vonalas ábrázolásban. A 2. ábra az 1. ábrán II-vel jelölt részletet szemlélteti, amely részlet az 1. ábrának a síkjára merőleges metszet. A 3. ábra az 1. ábrán jelölt III jelű részletet mutatja, amely szintén az 1. ábrának a síkjára merőleges metszet. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
