192744. lajstromszámú szabadalom • Berendezés napenergia hasznosítására kúpos hőtartályra tekercselt csőspirállal
3 192744 4 A találmány tárgya berendezés nagytömegű folyadék napfütéssel történő melegítésére és fűtési és hűtési körfolyamatok fenntartására. Ismeretesek forgástest felületű, levegő és vízmelegítésre alkalmas naphökollektorok. Ilyeneket ismertének a 4 084 573 ljsz-ú és a 4 094 195 ljsz-ú USA-beli szabadalmi leírások levegő melegítésére, valamint a 4 056 093 ljsz-ú és a 4 086 911 ljsz-ú USA-beli szabadalmi leírások viz melegítésére. A 4 056 093 ljsz-ú USA-beli szabadalmi leírás szerint, átlátszó védőburkolattal ellátott, külső felületén feketére festett gömbtartályba töltött víz melegítése valósítható meg napenergiával. A 4 086 911 ljsz-ú szabadalmi leírás szerint csonkakúp alakú szigetelt tartály palástjára és tetőlapjára tekercselnek feketére festett csőabszorbenst, amelyben hálózati víznyomással áramlik, az előmelegítő egységen is keresztül, a folyadék. A kollektoron belül be- és kimeneti csonkokkal ellátott hőtartályba kerül a folyadék. A berendezésre átlátszó, tömör szigetelő burkolat illeszkedik. A hivatkozott szabadalmi leírásokban ismertetett berendezések, különösen a víz melegítésre alkalmas típusok, hátránya, hogy abszorbens felületeik a nap horizont feletti pályájából adódóan, jelentősen árnyékoltak, továbbá a napsugárzás a viszonylag kis felületi energiasűrűsége folytán a körbefogott hőtartályban tárolt víz hőfokát kismértékben emeli, illetve a hótartálynak csak kisebb része van kihasználva. Mindezek a hátrányoknak a hatására a napenergia hasznosítására inkább sikkollektorokat alkalmaztak. Ez utóbbiaknak viszont az a hátránya, hogy külön hőtartályt és szivattyúkat igényelnek; nagy az alapterületigényük, telepitettségük folytán a hatásos besugározott felületük korlátozott; továbbá a szórt sugárzást, térbeli felületükhöz képest, kevésbé hasznosítják. Olyan berendezést dolgoztunk ki, amely a fenti hátrányokat kiküszöböli. A találmány szerinti berendezés lényege, hogy a betáplált hideg folyadék és a felmelegített folyadék felhasználási helye között, célszerűen vízszintes sikon álló, kettős kúppal határolt szigetelt hótartályt alakítunk ki, amelynek külső felületére vonatkozó félkúpszögét 90° és a földrajzi szélesség különbsége adja. Ezt a szöget többségében nyári felhasználás esetén 0-24°-al növeljük, míg főleg téli alkalmazás esetén csökkentjük. A hőtartály alsó felületét meghatározó félkúpszöge 12° és 78° közötti érték. A hőtartályt alul és felül összefüggő spirális csőabszorberrel kötjük össze. A találmány szerinti berendezést az 1. és 2. ábra szemlélteti. Az 1. ábra a térkollektort részben metszetben, a 2. ábra pedig felülnézetben, szigetelő kúp nélkül ábrázolja. Az 1. ábrán látható az 1 spirális csőabszorber, célszerűen fekete polipropilén gégecsőből, a 2 átlásztó kettősfalú, célszerűen kettősfalú bordáslemezből készült szigetelő kúp, amely előnyösen polikarbonát bordáslemezből van kialakítva. A 2 átlásztó kúpon lévő 3 szigetelőréteg arra hivatott, hogy a hőtartályt és az adszorbens csöveket a hőfelvétel tartaméra elválassza. A 4 hőtartály, amely kettős kúpos kialakítású, a 6 és 7 be- és kimeneti csonkokkal van ellátva. A berendezés működése a kővetkező: A 4 hótartály alsó részén az üres nyíl irányában lép be a hideg folyadék függőleges iránjban és a kettöskúp alján, a külső palást kerületén lévő, érintőleges csonkokon jut a hideg folyadék, célszerűen a víz, az 1 abszorber csőspirálba. Ott a víz a nap sugárzó hője következtében, a fokozatosan csökkenő sugarú pályákon (a folyadékrészecskékre ható növekvő centrifugális erők miatt) mind jobban átkeveredik és felmelegedik és a termoszifon hatás következtében gravitációs úton, a fekete nyíl irányában, csőcsonkokon át, a hőtartály felső részébe áramlik. Ezután a túlfolyó szondán a függőleges fekete nyíl irányában, a melegvíz a felhasználás helyére kiáramlik. A cirkuláció az 1 abszorbens csövekben, megfelelő felületi energiasürüség esetén, folyamatos. az elvétel pedig a túlfolyón általában szakaszos. A 2 külső átlátszó szigetelő kúp, célszerűen kettősfalú polikarbonát bordáslemezből van kialakítva és ez a külső levegő hű hőhatásával szemben szigeteli a rendszert, továbbá ennek bordái az íves felületen kedvező beeső sugárelhajlítást is létrehoznak. Ugyancsak szigetelő funkciót lát el a kettőskúp 3 szigetelése is, amely egyrészt a nagyobb cirkulációs gradiens érdekében elválasztja az 1 abszorbens csöveket a 4 hőtartálytól, másrészt hozzájárul a 4 hőtartály jobb izoláltságához. Ezt az izoláltságot még fokozza a melegedő vizet tartalmazó 1 abszorbenscsővek és a 2 külső szigetelő kúp közötti égrés. Igen lényeges a kettős kúpos 4 hőtartály alsó- és felső kúppalástjának felületét meghatározó félkúpszög helyes megválasztása. Ez függ attól a mindenkori földrajzi szélességi foktól, amelyen a napkollektort üzemeltetjük. így tudjuk biztosítani, hogy valamennyi földrajzi szélességi fokon a felületegységre eső napsugárzást a lehető legnagyobb mértékben ki tudjuk használni. A 4 hőtartály külső felületére vonatkozó félkúpsjöget a 90° és a földrajzi szélességi fok különbsége adja, míg az alsó felületét 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
