203810. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés napenergia hasznosítására
1 HU 203 810 B 2 A napenergia például épületfűtésre és melegvíz-készítésre irányuló hasznosítását lehetővé tevő megoldásokon régóta dolgoznak a szakemberek, és az erre irányuló törekvések elsősorban akkor jelentkeztek erőteljes formában, amikor a hagyományos energiahordozók - elsősorban a kőolaj - megdrágultak. A kezdeti fellendülést az energiahordozó világpiac konszolidálódása meglehetősen lefékezte. A napsugárzásszegény időszakban nyerhető csekély energiamennyiség, a párhuzamosan szükségessé váló beruházások többletköltségei olyan hosszú megtérülési időt igényelnek, ami a lakosság számára már nem vonzó. A jelenleg ismert napenergia-hasznosító rendszerek primer kör kollektorai túlnyomórészt folyékony hőhordozó közeggel üzemelnek. Ha e folyadék víz, azaz a használati meleg víz előállítása (a hideg víz felmelegítése) víz/víz hőcserélővel történik, ez csak nyáron lehetséges, mert a használati meleg vizet előállító rendszer a fagyveszély miatt télen nem használható. Folyékony hőhordozó közegként használható polipropilénglikol is, ebben az esetben azonban elkülönített használati melegvíz-hálózatot építenek, vagy - kizárandó a keveredés veszélyét - kettős csőfallal rendelkező hőcserélőt építenek be. Ezek a megoldások természetesen a költségek növekedésével járnak. A folyékony hőhordozóval eszközölt épületfűtés napenergia- hasznosítás vonatkozásában jelentkező hátránya, hogy - még padlófűtés esetén is - legalább 40 'C-os fűtővíz-hőmérsékletet igényel. Ez az üzemi hőmérséklet azonban a téli alacsony kömyzeti hőmérséklet és csekély sugárzás-jövedelem miatt a fűtési idény nagy részében nem biztosítható. Ismeretesek olyan napenergia-hasznosító rendszerek is, amelyekben a primer kör levegő-hőhordozóval működik. A levegős kollektorok nagyobb hőátadó felülete azonban többletköltséget és télen nagyobb hőveszteséget jelent. E rendszerben a helyiségek szellőztetése nyári időszakban csak a berendezések szétválasztásával biztosítható. A használati melegvíz-készítés hőcserélőjének a felületét a levegő-hőhordozó oldalán jelentősen meg kell növelni. Ismeretesek olyan irányzatok is, amelyek szerint a szoláris fűtőrendszereket hőtárolással, hőszivattyúval és más megújuló energiaforrásokkal kombinálják, pl. a DEOS 3 000 684 sz. leírás megoldása. A hőszivattyú alkalmazása azonban mind a beruházás, mind az üzemeltetés vonatkozásában olyan terhet jelent, amit az egyedi jellegű fogyasztók nem vállalnak, és feltehetőleg a jövőben sem fognak vállalni. A legtöbb iparilag fejlett - például európai - ország villamosenergia-struktúrája is olyan, hogy a lakossági hőszivattyút nem preferálja. Az ismert napenergia-hasznosító megoldások hiányosságai közül a legsúlyosabbnak az tekinthető, hogy a napenergia-hasznosító berendezések nincsenek rendszerelvűen összehangolva az épületekkel. Ebből adódikelsősorban a meglevő épületek vonatkozásában -, hogy nincs lehetőség több és alacsony hőfoklépcsőjű napenergia hasznosítására hőszivattyú nélkül. További hiányosság, hogy nincs egyszerű módon megoldva a folyamatos téli-nyári hasznosítás. További problémát jelent, hogy -általában még új épületeknél is - az alapfűtés és a napenergia- hasznosító rendszer kiépítése egymástól függetlenül történik, mégpedig úgy, hogy a kazán (például gázvagy olajkazán) rendszerint a pincetérben, a napenergiahasznosító berendezések pedig a tetőtérben kapnak helyet Ez a gyakorlat több párhuzamos beruházást jelent, ami a gazdaságosságot rontja. A találmány feladata, hogy olyan napenergia-hasznosító berendezést szolgáltasson, amely lehetővé teszi a naphő több hőfoklépcsőjű és alacsony (min. 10- 15 ’C) hőmérsékletű, hőszivattyú nélküli hasznosítását mégpedig úgy, hogy egyazon berendezés azon túlmenően, hogy a jelenleg ismert hasonló célú megoldásokhoz viszonyítva jelentősen megnöveli a téli üzem hatékonyságát, biztosítja a nyári idényben a használati meleg víz napenergiával történő előállítását A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy a napenergia hasznosítása segédenetgiás hőfokemelés (hőszivattyú) nélkül maximális hatékonysággal úgy biztosítható, ha a téli időszakban napenergiával melegített levegőt az épület külső térelhatároló fala(i) mentén áramoltatva a falat temperáljuk, nyáron pedig kizárólag használati meleg víz készítésére használjuk a napsugárzásból nyert hőmennyiséget Hy módon ugyanis a fűtési idényben a napsugárzás lehető legkisebb hőmérsékletszintű, több hőfoklépcsőjű, igen racionális kihasználása biztosítható, míg nyári idényben a használati meleg víz előállítása a lehető legegyszerűbb üzemeltetéssel (folyadék-folyadék hőcserélő) oldható meg. A fenti felismerések alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan eljárás segítségével oldottuk meg, amelynek során a napenergiával felmelegített hőhordozó közeg segítségével meleg levegőt és meleg vizet állítunk elő, és amely eljárásra az jellemző, hogy fűtési időszakban napenergiával előállított, a külső hőmérsékletet meghaladó hőmérsékletű meleg levegőt az épület külső határoló fala mentén húzódó légrésben áramoltatjuk, a fűtési időszakon kívüli időszakban pedig a napenergiával használati meleg vizet állítunk elő. Az eljárás egy előnyös foganatosítási módja szerint a meleg levegőt a fal külső felülete mentén húzódó, és kívülről közvetlenül vagy közvetve hőszigetelő réteggel határolt légrésben áramoltatjuk. Célszerű lehet továbbá, ha a légrésben részben az épülethez tartozó vagy csatlakoztatott üvegházban a napsugárzás hatására felmelegedett levegőt áramoltatunk. Előnyös az a foganatosítási mód is, amely szerint a légrésben az épület fűtőkészülékének égéstermékével tovább melegített, napenergiával előzőleg már megnövelt hőmérsékletű levegőt áramoltatunk. A találmány tárgyát képező berendezés napsugárzásnak kitett helyen - előnyösen a tetőhéjalás síkjának a tartományában - elhelyezkedő kollektorral; a kollektorból ott felmelegedett hőhordozó közeg kiáramoltatására szolgáló vezetékkel; e vezetékkel kapcsolatban álló hőcserélőkkel; a lehűlt hőhordozó közegnek a kollektorba visszajuttatására szolgáló vezetékkel, valamint a hőhordozó közeget a kollektoron, a vezetékeken és a hőcserélőkön át keringető eszközzel rendelkezik; és e berendezésre az jellemző, hogy a kollektorból 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
