203150. lajstromszámú szabadalom • Napkollektor
1 HU 203 150 A 2 A találmány tárgya napkollektor, amely különösen alkalmas alacsony és középalacsony üzemi hőmérsékleten történő működtetésre. A napenergia hasznosítására szolgáló sík napkollektoroknak két fő típusa ismeretes. Az egyik a fedéssel rendelkező típus, amely inkább a közepes (50-60 °C) és magas 170-95 °C) hőmérséklettartományban használatos, a másik a fedéssel nem rendelkező, amelynek üzemi hőmérséklettartománya a környezeti hőmérséklet közelében van (Dr. Gyurcsovics: A napenergia hasznosítása a gépészetben, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1982, 191-201. old.). Egy fedéssel ellátott ismert napkollektor vázlatos rajzát mutatja az 1. ábra, ahol a napkollektor 1 dobozban van összeszerelve. A 6 napsugárnak hőenergiává való átalakítására 2 abszorberlemez szolgál, amely az abszorbeált hőt átadja a 3 csőrendszerben keringő hőhordozó folyadéknak. A folyadék ezt a hőt a 4 kilépő csonkon keresztül hasznos 9 hőáramként szállítja az ábrán nem feltüntetett hőhasznosító helyre. A 2 abszorberlemez üzem közben jelentősen felmelegszik és a környezetbe hőt ad le, ami veszteséget jelent. A 2 abszorberlemezről a napsugárzás irányába haladó veszteségi 11 konvekciós hőáramot az 1 dobozban rögzített, a napsugárzást átengedő 5 fedés van hivatva csökkenteni, az ezzel ellentétes irányú veszteségi 8 konvekciós hőáramot pedig 10 hőszigetelő. Ezenkívül veszteséget okoz még a 2 abszorberlemez és az 5 fedés által visszavert 7 sugárzás. Az 5 fedés és a 10 hőszigetelés lehetővé teszi, hogy a hőhordozó folyadék a környezeti hőmérsékletnél jóval magasabb hőmérsékletre, pl. 60-95 ‘C-ra felmelegedjék. A fedéssel ellátott napkollektorok hátrányos tulajdonságai a következők:- a szerkezet dobozba foglalása és az átlátszó fedés beépítése viszonylag bonyolult felépítést és drágább kivitelt jelent, ami kedvezőtlen a napenergia-hasznosítás gazdaságossága szempontjából,- a napkollektor hatásfoka alacsonyabb hőmérséklettartományban viszonylag kicsi, különösen, ha az 5 fedés nem egy, hanem kétrétegű,- a napkollektor konstrukciója folytán nehéz, ez bonyolítja a felszerelését, pl. háztetőkre,- a kollektorok fedése legtöbbször üvegből van, ezért azok a lehetséges törések miatt nagyon gondos kezelést igényebek,- a kollektorok üvegezése sok esetben a környezetet zavaró tükröződéseket okoz. A 2. ábrán egy fedés nélküli ismert napkollektort láthatunk, amely 2 abszorberlemezből és egy ehhez hozzáerősített 3 csőrendszerből áll. A 3 csőrendszer 12 gyűjtőcsővön keresztül csatlakozik a 4 kilépőcsonkhoz. Ilyen napkollektort ismertetnek pl. a HU- 181 989 lajstromszámú szabadalmi leírásban. Mivel ennek a napkollektornak nbcsen hőszigetelése, a 8 és 11 konvekciós hőáram miatti hővesztesége az üzemi hőmérséklet emelkedésével jelentősen nő, ezért csak alacsony, 20-25 °C-os hőmérséklettartományban van kielégítő hatásfoka, és már a középalacsony hőmérséklettartományban (30-45 ‘Q sem képes megfelelő mennyiségű melegvizet előállítani, pedig ilyen hőmérsékletű víz használatos mosakodáshoz és fürdéshez. További hátrány, hogy szerkezete nem eléggé merev, így megbízható szereléséhez egy sor más járulékos tartóelemet kell alkalmazni, amelyek az olcsónak tűnő napkollektort jelentősen megdrágítják. Éppen az utóbbi hátrány kiküszöbölésére készítettek már olyan napkollektorokat, amelyek önhordóak. Ilyent ismertetnek pl. a HU-184 740 lajstromszámú szabadalmi leírásban. Itt az abszroberlemezt és a csőrendszert két hengerléssel egyesített lemezből alakítják ki, és a kellő merevség érdekében az abszorber szélei perembordákká vannak visszagörbítve. Erre a szerkezetre van ráerősítve ragasztással és/vagy mechanikus úton, pl. karmok segítségével, a sugárzást fogadó oldallal ellentétes oldalon egy hőszigetelő párna. Ennek a kialakításnak komoly hátránya, hogy az önhordó jelleget bonyolultan gyártható és viszonylag súlyos konstrukcióval érik el, ami a kollektor alkalmazási területét nagyon behatárolja. A DE-3 216 165 sz. közrebocsátási leírásban épületek falába beépíthető abszorberlapot ismertetnek, amelynél két üvegszálerősítésű szilikon műanyag réteg között áramlik a hőhordozó folyadék. A fal felöli műanyagréteg és a fal között egy kemény műanyag habból lévő hőszigetelő réteg van. Ennek az a feladata, hogy megakadályozza a falban kondenzvíz kicsapódását, ha az abszorberlap hőszivattyúhoz csatlakoztatva a környezeti hőmérséklet alá hűl. Ez az abszorberlap nem önhordó, de mivel a falra van felszerelve, erre nincs is szükség. A találmány megalkotásakor elsősorban azt a célt tűztük ki, hogy olyan napkollektort hozzunk létre, amely az alacsony és középalacsony hőmérsékleteken jó hatásfokkal tud működni és ugyanakkor olcsón előállítható, valamint könnyen szerelhető. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a napkollektoroknál alkalmazott hőszigetelő anyagának megfelelő megválasztásával az abszorberlemez, a hősziegetelő és egy megfelelően elhelyezett további vékony lemez együtt képesek a mechanikai öntartó funkciót ellátni, anélkül, hogy akár az abszorberlemezt, akár a hősziegetlőt a hőtechnikailag szükségesnél erősebbre, ill. vastagabbra kellene készíteni. A találmány tehát napkollektor, különösen alacsony és középalacsony üzemi hőmérsékletre, amelynek a napsugárzást fogadó abszorberlemeze, ezzel jó hővezető kapcsolatban lévő, hőhordozó folyadék átáramoltatására alkalmas csőrendszere és az abszorberlemez napsugárzást fogadó oldalával ellentétes oldalán elhelyezett hőszigetelője van. A találmányt az jellemzi, hogy a hőszigetelőnek az abszorblemezzel ellentétes oldalán egy védőlemez van elhelyezve, és az abszorberlemez, a védőlemez, valamint a közöttük lévő, a helyszínen habosított poliuretán anyagú hőszigetelő önhordó szerkezetet alkotnak. A találmány szerinti napkollektornál az önhordás azáltal van biztosítva, hogy a hajlító igénybevételeknél a poliuretán hőszigetelő közelítőleg tisztán nyírásra van igénybevéve, amit az jól elvisel. A húzási-nyo-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
