194384. lajstromszámú szabadalom • Síkkollektor a sugárzott hőenergia hasznosítására
1 194.384 2 A találmány tárgya sikkollektor a sugárzott hőenergia hasznosítására, amelynek átlátszó műanyagból egy vagy több síkkollektor-eleme van és a sflckoUektor-elemek mindegyikének sugároldali átlásztó lefedőlemeze és az ezzel párhuzamos középsíkban elhelyezett, hőhordó közeget tartalmazó folyadékcsövei, a hosszirányú oldalai mentén elhelyezett oldal-lefedőlemezei, valamint azoldal-lefedőlemezekből kialakított, adott esetben szigetelőréteg közbeiktatásával egymásba illeszthető csatlakozóelemei vannak. Az emberiség fűtési, hűtési és melegvíz-készítési célokra jelenleg felhasznált igen tekintélyes energiaigényének jelentős részét értékes, más célra jobban felhasználható tüzelőanyagok elégetésével termeli. Régi törekvés a Nap sugárzó energiájának hasznosítása, különféle célokra. Már sok évszázaddal ezelőtt történtek ilyen irányú próbálkozások, de csak a legutóbbi időben — főként a nagy olajár-robbanás óta — foglalkoznak igazán komolyan ilyen jellegű megoldások, berendezések létesítésével és üzembeállításával. A napenergiát hasznosító berendezések több alapvető csoportba oszthatók: — napkohók, amelyeket fémek olvasztására alkalmaznak; — naperőművek, amelyek leginkább nap-vízgőz erőművek; — lakások, lakóházak, melegházak fűtésére szolgáló berendezések. A napenergia hasznosítását alapvetően meghatározzák a földrajzi fekvésből adódó, valamint a meteorológiai tényezők, elsősorban az átlagos napsugárzási időtartam. A napenergia hasznosítására szolgál az elektromágneses sugárzás elektromos árammá való átalakítása félvezetőkkel, az ún. napelemekkel, Másik lehetőség a fény felhasználása növényi jellegű energiahordozók előállítására. A találmány szempontjából a sugárzás hőenergiává alakulásának, illetve alakításának van jelentősége. Az ezen elven működő számos ismert rendszer, berendezés alakult ki. Ezen berendezések legfontosabb része a kollektor, mely összegyűjti a napsugárzást és annak hőjét átadja a hőtároló-hőhordozó közegnek. A kollektorok egyik csoportja az ún. síkkollektor, amely a mérsékelt égöv szórt sugárzását is képes hasznosítani, pl. épületek energiaellátására. A síkkollektorok űn. kishőmérsékletű kollektorok, amelyekben a hőenergia 50—90 °C hőmérsékleten áll rendelkezésre, A síkkollektorokat leginkább olyan berendezéseknél alkalmazzák, amelyek pl. uszodavíz fűtésére, melegvízkészítésre, fűtésre, klimatizálásra szolgálnak, magán- és közuszodák, lakóházak vagy kis lakóegyüttesek részére. A síkkollektoroknál a hőhordozó közeg lehet folyadék, vagy levegő. A folyadékok közül glikololdat, termoolaj, vagy víz jön legáltalánosabban szóba. Vannak sugárzást koncentráló, vagy a sugárzást nem koncentráló kollektorok. A síkkollektor ebbe az utóbbi csoportba tartozik. A síkkollektorok egy- vagy többrétegű üvegezés»el készülnek. A hőelnyelő-hasznosító elem lehet táskás elnyelő, csöves elnyelő, csőjáratos lemez-elnyelő. A találmány szerinti síkkollektor tulajdonképpen leginkább ebbe az utóbbi csoportba sorolható be, A témáról egyébként bővebb információkat Dr. Gyúrcsovics Lajos: "A napenergia hasznosítása az épületgépészetben" c. könyvében (Műszaki Könyvkiadó Budapest, 1982) találhatunk. Az ismert megoldásoknál a síkkollektorokat kézi esetleg gépi szereléssel készítik több, különféle funkciót ellátó alkatrészből. így például egy jó hatásfokú, télen is működő, hagyományos síkkollektor előállításához az alábbi anyagok szükségesek:- üveg vagy műanyag lefedőlemezek;- távtartók ;- kollektorlemezek, amelyek alumíniumból, vörösrézből, vasból vagy műanyagból lehetnek;- alsó hőszigetelés ;- tartókeret acélból, alumíniumból, fából vagy műanyagból;- gumi vagy hasonló anyagú tömítőelemek;- folyadék be- és kivezető csatlakozások;- különféle rögzítőelemek;- tisztítóelemek. E hagyományos megoldások hátránya ezen sokféle tulajdonságú anyag felhasználásán túlmenően az, hogy az üveg mérete eleve megszabja a kialakítható elemek maximális nagyságát. A 2x1 táblaméret esetén legalább 4 mm vastagságú üvegre van szükség, ami két üvegtábla esetében négyzetméterenként komoly súlyt jelent, s az ehhez tartozó tartókeretek méretei is ehhez kell igazodjék. Vitathatatlan, hogy az üveg hőhasznosító — reflektáló - képességei jók, s ehhez képest a műanyagok tulajdonságai gyengébbek, viszont a műanyagok technológiai tulajdonságai, valamint súlyuk kedvezőbb. A többféle anyagból összeszerelt síkkollektoroknál probléma még, hogy a keret, az üveg, a csövek, s egyéb alkatrészek hőtágulási együtthatója eltérő, ami 1-2 m-es hosszaknai és 80-130 °C hőmérsékletnél már jelentős műszaki nehézséget okozhat, s ennek helytelen megoldása esetén az üveg törését, vagy tömítetlenséget1. eredményezheti. További gondot okoz a sikkollektorok gyártása a viszonylag bonyolult szerelési művelet miatt. Megfontolandó az is, hogy a tartókeretek hagyományos kialakítás és felhasználás esetén a hasznos felület 18-40%-ának megfelelő veszteséget okoznak, ami egyrészt az alapterületből, másrészt a keretek által vetett árnyékból adódik. A síkkollektorok egyik ismert csoportjánál a sugárzón energiát sík lapok nyelik el, amelyekhez hőt hordó folyadékot tartalmazó csövek vannak erősítve. Egy ilyen megoldást ismertet a 4,080,913 számú USA szabadalmi leírás. Ennek a szerkezeti kialakításnak legfőbb hibája, hogy a hőt elnyelő sík lapok szabad térben vannak az elnyelt energia jelentős részét a környező térnek adják tovább még azelőtt, mielőtt a hőt az egymástól távol lévő csövekbe vezetnék. Ezért hasznosítása kicsi. Egy másik megoldási módot ismertet a 25 22 154 számú NSZK-beli szabadalmi leírás. Ennél a szerkezeti kiaiakításnál a sugárzott energiát elnyelő sík lapoknak a sugársebességi oldalán sorban egymás mellett, egymástól térközzel elválasztva kiképezett, ívelt bordaszerű nyúlványok vannak, amelyeknek az, a feladata, hogy a bordára eső és bordák által visszavert hősugarak egy részét főként a szomszédos bordára, ennek sugárzása által nem ért felületére tereljék. Ennek a kialakításnak jobb a hőhasznosítása, mint az előbbi megoldásnak, azonban a hőhasznosítás még mindig nem kielégítő, mert a lapok itt is szabad térben vannai;, sok a kihasználás nélkül a környezetbe sugárzott hő 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
