201140. lajstromszámú szabadalom • Napkollektor
HU 201140 B 2 A találmány napkollektor a napsugárzás hőenergiájának fölfogására és hasznosítására. A napkollektor a hősugarakat elnyelő abszorbens réteget tartalmaz. Az abszorbens réteg a napsugárzás felőli oldalán elhelyezkedő külső fényáteresztő réteggel, valamint az ezzel ellentett oldalán lévő hőszigetelő réteggel van közrefogva, és velük együtt célszerűen burkolatba van belefoglalva. A külső fényáteresztő réteg és a burkolat által áramlási tér van körülzárva, az abszorbens réteg és a külső fényáteresztő réteg közé adott esetben az áramlási teret megosztó áramlásterelő szerepű belső fényáteresztő réteg van beiktatva. Az abszorbens réteg közvetítő közeggel, pl. levegővel, vízzel, stb. van érintkezésben, a közvetítő közeg pedig konvekciós hőleadásra alkalmas hőcserélővel van kapcsolatban. A napsugárzás az éghajlattól és az időjárástól függően változó, mégpedig nem csupán aszerint, hogy egyáltalán van-e napsütés vagy sem, hanem még a napsütéses időszakokban is. A napsugárzást hasznosító kollektorokban ezért előfordul, hogy a víz nem tud felmelegedni. A kollektorok ugyanis a külső térrel sugárzásos és konvekciós hőátadási kapcsolatban vannak, és így télen, pl. a bennük lévő víz nem csupán lehűlhet, hanem meg is fagyhat. Fagyveszélyes helyeken ezért a kollektorokat télen kiürítik, vagy közvetítő közegként „fagyálló” folyadékot használnak. Az utóbbi káros az egészségre, ezért a közvetlen és így jó hatásfokú hőátadás helyett közbenső hőcserélőt kell beiktatni, ami természetesen a hatásfokot rontja. A jó hatásfok elérése végett arra törekszenek, hogy a napsugárzás közvetlenül érhesse a hőátadó felületeket. Ezek azonban a külső tér lehűlése esetén az előbbivel azonos hatékonysággal - sugárzásos és konvekciós úton egyaránt - hőt adnak le. és így a folyadék nem melegszik hanem lehűl. A fenti hátrányok kiküszöbölésére vonatkozó megoldást ismertet a DE-2.900.875 lajstromszámú szabadalmi leírás. Ezen napkollektor egyik lapja fényáteresztő réteg, az ezzel ellentétes lapja abszorber. A két lap közötti áramlási teret a lapokkal párhuzamos helyzetű fényáteresztő réteg két „csatornára” bontja. A „csatornákban” lévő gáz áramlását ventilátor teszi lehetővé. A „csatornákra” bontott áramlási tér egy a napkollektoron kívül elhelyezett hőcserélővel van összeköttetésben. A kényszeráramú napkollektor működésekor a ventilátorral mozgásban tarott felmelegített hőközvetítő közeg áramlása során eljut a hőcserélőhöz, ott pl. vizet melegít, miközben lehűl. Ezt követően a keringtetés miatt visszatér a napkollektorba, ott ismét felmelegszik és a ciklus kezdődik elölről. A megoldás előnye, hogy a hőcserélő nincs közvetlenül kapcsolatban a külső térrel, így a kettő között sem konvekciós, sem sugárzásos hőcsere nem alakulhat ki. Hátránya viszont, hogy a napkollektor működéséhez kényszerkeringtetés szükséges, ami energiát igényel. A ventilátor, valamint az automatika meghibásodhat és ennek következtében a rendszer többi része is tönkremehet. További hátrány, hogy a hőcserélő elhelyezésére alkalmas belső üveg, és a hőcserélőt a napkollektor többi részével összekötő járatok kiépítése - főleg utólagos felszerelés esetén - költségigényes. 1 Hátránynak kell tekinteni azt is, hogy a rendszer működése során a hőveszteség nem elhanyagolható. A találmány célja olyan napkollektor kifejlesztése, amely téli időszakban is üzemképes, nem lép föl fagyveszély, és nincs szükség arra sem, hogy fagyveszélynek kitett helyeken külön bonyolult és költséges automatikát kelljen alkalmazni. Célunk volt még az is, hogy a napkollektor működéséhez ne legyen szükség semmiféle kiegészítő, áramlást befolyásoló segédberendezés használatára, beépítésére, és így a napkollektor energiatakarékos, meghibásodásra hajlamos alkatrészektől mentes legyen. A találmányi gondolat alapja az a felismerés, hogy ha a napkollektor geometriai kialakításánál figyelembe vesszük a hőközvetítő közegnek az áramlási térben a többszöri hőcsere (fölmelegedés, lehűlés) következtében végzett mozgását, és a hőcserélőt a napkollektor áramlási terhéhez alkalmas helyen csatlakozó nyúlványban helyezzük el, akkor a feladat megoldható. A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti napkollektor a napsugárzás hőenergiájának fölfogására és hasznosítására - amely a hősugarakat elnyelő abszorbens réteget tartalmaz, az abszorbens réteg a napsugárzás felőli oldalán elhelyezkedő külső fényáteresztő réteggel, valamint az ezzel ellentett oldalán lévő hőszigetelő réteggel van közrefogva, és velük együtt célszerűen burkolatba van belefoglalva a külső fényáteresztő réteg és a burkolat által áramlási tér van körülzárva, az abszorbens réteg és a külső fényáteresztő réteg közé adott esetben az áramlási teret megosztó, áramlásterelő szerepű belső fényáteresztő réteg van beiktatva, az abszorbens réteg közvetítő közeggel pl. levegővel, vízzel, stb. van érintkezésben, a közvetítő közeg pedig konvekciós hőleadásra alkalmas hőcserélővel van kapcsolatban. - oly módon van kialakítva, hogy az áramlási tér a burkolat részét képező, vagy a burkolathoz csatlakoztatott nyúlvánnyal határolt belső térrel van kiegészítve, a hőcserélő a nyúlvány belső terével van összeköttetésben, a nyúlvány pedig a napkollektor beépítési helyzetét tekintve mindig az áramlási térrel legalább egymagasságban, de előnyösen az áramlási tér felett van. A találmány szerinti napkollektor további ismérve lehet, hogy a belső fényáteresztő réteg az áramlási teret egy, az abszorbens réteg felé eső primér térre, valamint a külső fényáteresztő réteg felé eső szekundér térre osztja. A burkolat és a külső fényáteresztő réteg együtt az abszorbens réteget és a belső fényáteresztő réteget magába foglaló egységet alkot, az áramlási térben pedig a környezeti térrel adott esetben a burkolat kisméretű nyílásai útján közlekedő levegő van. Más esetben a burkolat nyílásoktól mentes, az áramlási térben pedig a konvektiv hőcserére alkalmas cseppfolyós vagy gáz halmazállapotú közeg, pl, hélium van. Egy előnyös kiviteli alaknál a hőcserélő energiaelosztó hálózattal van összekapcsolva, pl. használati melegvizet szolgáltató vezetékhálózat előremenő vezetéke és visszatérő vezetéke közé van beiktatva. A vezetékhálózat valamelyik szakaszába, célszerűen annak visszatérő vezetékébe energiaforrásra kapcsolt szivatytyú van beiktatva. Az áramlási térben az áramlást, s ezáltal a hőátadást fokozó szerv, célszerűen szivattyú vagy ventilátor van elhelyezve. A szivattyú vagy ventilátor a primér tér és a szekundér tér valamelyikében vagy azok találkozásánál helyezkedik el. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
