189312. lajstromszámú szabadalom • Napenergia hasznosító épületszerkezet
1 189.312 2 A találmány napenergia hasznosító épületszerkezet, amely térhatároló és teherviselő funkcióján kívül alkalmas a ráható napsugárzás fölfogására és hőtartalmának hasznosítására. Az épületszerkezet ennek megfelelően térhatároló feladatot ellátó falakkal, héjalással és padozattal, továbbá teherhordó feladatot ellátó épületrészekkel, így tetőszerkezettel, egy vagy több födémmel, oszloppal, gerendával és adott esetben egyéb járulékos tartókkal, pl. falvázzal, kiváltókkal, stb. rendelkezik. A napsugárzás fölfogása az épületet lefedő, előnyösen pl. hullámosítással megnövelt felületű és jó hővezető tulajdonságú, célszerűen fémanyagú héjalással történik. A hő elvonására és tárolására nagy fajhőjű hőcserélő közeg, célszerűen vezetékrendszerben lévő víz szolgál. A napenergia hasznosítására számos módszer ismeretes. Ezek egy része az építőiparban is alkalmazható. A legegyszerűbb ezek között a régóta ismert megoldás, amelynek értelmében sötét színűre festett - és így hőelnyelésre alkalmas - fémtartályokat helyeznek el, pl. valamilyen állványon, a napsugárzás által fölmelegített vizet pedig használati melegvízként hasznosítják. A világszerte növekvő energiagondok az utóbbi másfél évtizedben különösen ráirányították a figyelmet a napenergia kihasználására. Ezért számos országban fejlesztettek ki ún. napkollektorokat, amelyek az éghajlati adottságoktól függően az esztendő hosszabb vagy rövidebb részében lehetőséget adnak az építményeknek használati melegvízzel való ellátására. A régebbi megoldások között figyelmet érdemel a 3 987 783 lajstromszámú USA szabadalmi leírásban ismertetett napfűtő panel, amely védőtető alatt elhelyezkedő csövek sorozatát tartalmazza. Az utóbbiak hőhordozó közeg fölmelegítésére alkalmasak. ' Többé-kevésbé hasonló a 3 987 784 lajstromszámú USA szabadalmi leírás szerinti elgondolás, valamint az előbbiekhez képest némileg egyszerűbb napkollektor, amelyet a 4 055 162 lajstromszámú USA szabadalmi leírás mutat be. Hatásfokuk meglehetősen vitatható, és ezért a gyakorlatban egyik sem terjedt el. Egyes részeik előállítása is aránylag bonyolult. Az utóbbi időkben igyekeznek gondot fordítani a szerkezet egyszerűsítésére, és ezáltal gyártásának megkönnyítésére. Ezen elgondolások jegyében jött létre a 2 515 398 lajstromszámú NSZK közzétételi iratban szereplő szerkezet. Előnye összehajthatósága, amit az tesz lehetővé, hogy a fölmelegítendő közeget tartalmazó csatornaegyüttes feketére festett műanyagfóliában helyezkedik el. Hátránya, hogy sérülékeny. A műanyag és a fém szerkezeti részek előnyös kombinációjával a tömegtermelés kívánja szolgálni a 2 626 958 lajstromszámú NSZK közzétételi iratban, valamint a 4 066 063 lajstromszámú USA szabadalmi leírásokban ismertetett - egymáshoz némileg hasonló - kétféle hőkollektor. A kollektorok hőhordozó közegét sajtolt tálcákból összeállított szerkezet foglalja magában. Mindkettőhöz aránylag sok részből összetett csőegyüttes szükséges. Szerkezeti szempontból egyszerűbb a 2 605 927 lajstromszámú NSZK közzétételi iratban ismertetett napkollektor, ahol a csőkígyót egymás tükörképeként kisajtolt fémlemezek szolgáltatják, amelyek egymással, pl. ponthegesztés útján egyesíthetők. A kellő hőteljesitmény eléréséhez azonban rendkívül nagy számú kollektor egységre van szükség. Az előbbieknél kedvezőbb hatásfokot lehet elérni a 4 023 557 és a 4 026 272 lajstromszámú USA szabadalmi leírások szerinti megoldásokkal. Mindkét elgondolásnál a hőhordozót tartalmazó csövek két különböző fémből „rétegesen” vannak kialakítva. A csőtagok egymással tokosán kapcsolódnak. A kétségkívül kedvezőbb hatékonyság azonban számottevően bonyolultabb gyártási eljárással párosul. Ugyanez mondható el a 2 522 154 lajstromszámú NSZK közzétételi iratban olvasható napkollektorról is, amelynél a napkollektort alkotó csövek ívelt bordák sokaságával rendelkeznek. Az ívelt bordák a visszavert sugarak jelentős részét egymásra irányítják, és ez a hatásfok javítását szolgálja. Az ívelt bordák előállításához azonban sajátságos és költséges öntési eljárásra van szükség. Az aránylag fejlett megoldások közé tartozik az ugyancsak folyékony hőhordozó fölmelegítésére alkalmas fűtőpanel, amely a 3 965 887 lajstromszámú USA szabadalmi leírásban található. A folyadék sávszerű lapos csövekben örvénymentesen áramlik. Az áramlás kvázi lamináris volta ugyancsak kedvező a hőfelvétel szempontjából. A napkollektor egészében véve azonban drága és bonyolult, ezért ennek az elterjedése nem várható. Az említett ismert elgondolások egy-egy részfeladat megoldása szempontjából előnyökkel rendelkeznek, közös jellemzőjük és egyben hátrányuk azonban az, hogy függetlenek az épületszerkezet egészétől, tehát kölcsönösen nincsenek tekintettel egymás tervezési és üzemeltetési szempontjára. Más szóval mind a napkollektorok, mind az épületszerkezet szempontjából beruházási többletköltséget okoz, hogy egyik a másik funkcióját hátrányosan befolyásolja. Mindez abból adódik, hogy a napenergiával történő folyadékfölmelegítés nehezen egyeztethető össze azokkal az épületfizikai követelményekkel, amelyeket az építmények korszerű térhatároló szerkezeteivel szemben támasztanak. Köztudott, hogy az épületek hőveszteségét rossz hővezetőképességű épületszerkezeti részek alkalmazásával igyekeznek csökkenteni, míg a napenergiával történő folyadékmelegítéshez éppen ellenkezőleg jó hővezető anyagokra és szerkezeti megoldásokra törekednek. A találmány célja olyan napenergia hasznosító épületszerkezet kifejlesztése, amely az egymással ellentétes épületfizikai szempontokat úgy egyezteti össze, hogy annak eredményeként a napenergiát jó 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
