Elég sok babona terjeng a napenergia és a napkollektorok: házilagos építésük témakörében. Máshova épp összedobtam egy rövid összefoglalót: gondolom semmi akadálya, hogy ide is beszerkesszem.


A napkollektorokkal a napot, mint hőforrást vesszük igénybe. Ez a módszer viszonylag kis befektetéssel (ca. 500kHUF-ból már kijön egy komplett rendszer) már alapszinten is biztosítani tudja a használati melegvizet tavasztól őszig. Megtérülése jelen költségviszonyok között villanybojlerről átállva 5-6 év, gázról 10-12 év.

A rendszer tovább is bővíthető: tavasszal és ősszel a fölös hő átirányítható a ház fűtési rendszerébe is. Ehhez persze azt is át kell alakítani. Ennek gazdaságossága régebbi ház esetén már bizonytalan, inkább az új, vagy amúgy is épp átalakítás alatt álló házak esetén érdemes ebben gondolkozni.

Komolyabb (vákumcsöves, profi) kollektorok télen, illetve borult idő esetén is képesek összegyűjteni némi hőt.


Nézzünk akkor néhány alapvető dolgot a működésükkel kapcsolatban.

A napkollektor a nap sugárzásának energiáját hasznosítja. A napelemekkel szemben nem elektromos, hanem termikus formában teszi azt elérhetővé. Részben ennek is köszönhetően hatásfoka 20 helyett akár 60-90% körül is lehet.

A napkollektor számára az inputot tehát a nap jelenti. A nap pedig nem áll egy helyben. Két fő mozgást is végez, az egyiket napi, a másikat évszakos jelleggel. Emellett a napi időjárás is befolyásolja a bejövő sugárzás mennyiségét.

Általánosságban azt lehet mondani, hogy a bejövő teljesítmény derült, tiszta időben, ha a nap nincs túl közel a látóhatárhoz, 1kW/m2 körül alakul. Érdemes azonban figyelni rá, hogy itt a felület a sugárzásra merőleges síkban mérendő. Ha a kollektor nem merőleges a sugárzásra, akkor a bejövő energia ennek megfelelően kisebb.

Itt jön képbe a kollektor fizikai elhelyezése.

Mivel a nap látszó helyzete változik, a napkollektorokat pedig nem szokás napkövető mechanikával felszerelni, a maximális elérhető teljesítmény is változik mind napi, mind évszakos szinten.

Napi szinten nem sokat lehet tenni. A kollektort érdemes déli irányban felállítani, hogy a napi sugárzási maximum idején mutassa a legnagyobb felületet a nap felé. Ezzel télen napi cirka egy-három óra aktív üzemidőre számíthatunk - nyáron akár hat-hét órára is.

Az évszakos része a dolognak már érdekesebb. Az év hidegebb szakában a nap alacsonyabban jár, emiatt ilyenkor elvileg a földfelszínnel nagyobb szöget bezáró napkollektorok képesek több energiát nyerni. Nyáron a nap magasabban jár, a földfelszínnel bezárt szög kisebb lehet.

Igen ám, csak a kollektorok vesztesége erősen függ a külső hőmérséklettől. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy az év hidegebb részében a napkollektoroknak a hasznos működéshez nagyobb szükségük van a sugárzásra, mint nyáron. Minél kevésbé profi kialakításúak, annál inkább.
A földfelszínnel bezárt szöget úgy érdemes megválasztani, hogy az évi hasznos időszak hosszát maximalizáljuk: a kollektor ősszel ill. tavasszal délben álljon merőlegesen a napsugárzásra.

Konkrét esetben persze a legtöbbször a kollektor praktikusan felkerül a tetőre, így a tájolás és a szög is adott, csak a felület mérete változtatható paraméter.



Eddig főleg a nyers inputról volt szó. Lássuk az elérhető teljesítmény másik korlátját - a veszteségeket.

A napkollektor főleg két módon veszít energiát. Az egyik a beérkező energia visszasugárzása, a másik a klasszikus hővezetés.

Az első probléma főleg a frontoldalt érinti, illetve az oldalfalakat és hátoldalt érintő része klasszikus hőtükrös szigetelőanyagokkal kordában tartható.

A frontoldalnak azonban a lehető legtöbb napfényt át kell engednie a lehető legtágabb spektrumban: ezen sugárzás minél nagyobb részét a belső térnek el kell nyelnie: majd a belső térből visszasugárzó alacsony hőmérsékletű termikus sugárzás számára a frontoldalnak minél inkább átlátszatlannak kell lennie. Emiatt a klasszikus hőtükrök itt nem alkalmazhatók.
A napkollektorokhoz hasonló módon működnek a melegházak is, nem véletlen, hogy a frontoldalhoz alkalmazott anyagok is hasonlóak. Házibarkácsban tipikusan az üveg és a kertészeti fólia fordul elő, klf. vastagságban és rétegszámban. Az első nagyon jól átereszt, viszont súlyos, törik, nehezen kezelhető és sajnos jó hővezető. A második kevesebb energiát enged át, viszont olcsóbb és könnyen kezelhető. Ugyanakkor néhány évente cserélni kell.
Gyári kollektorok speciálisabb anyagokat is használhatnak.

A belső tér, az elnyelő felület kialakítása csak a gyári kollektorok esetén kérdéses. Ezen a téren dinamikus fejlődés folyik az un. feketetest jellegű tulajdonságok elérése felé - házilag effélére semmi esélyünk. Szimplán valami matt fekete festékkel be kell kenni a teljes belső teret és kész.
Egyesek esküsznek a koromra. Nos, a korom tényleg fekete - de rossz hővezető. Inkább árt, mint használ, és a rendszer hatékonysága nem a 95 és a 98% elnyelési képességen fog eldőlni, hanem a következő ponton - a hővezetésen.

Ha mindent jól csináltunk, akkor a belső tér fel fog melegedni. Ez a hő céljaink szerint a csővezetéken át távozik majd, nem pedig az oldalfalakon. De ezirányban tenni is kell egy-két dolgot.

Az első mindjárt az, hogy a csővezeték lehetőleg fémől legyen, ne műanyagból. A műanyag olcsó, de rosszabb hővezető, így csak magasabb hőmérsékleten képes elég hőt felvenni. Magasabb hőmérsékleten pedig a hő fokozottan távozik a falakon át is.
Emellett fontos, hogy elegendő hosszúságú csőkígyót hajtogassunk bele a dobozba. Fémnél kevesebbet, műanyagnál többet. Fém esetében toldalékokkal is lehet növelni a hőfelvevő felületet. Műanyagnál a hő felvétele csak a cső felületén történik.


A másik problémára megoldás a falak szigetelése. A rendszer hasznos működéséhez min. 40-50 fok belső hőmérséklet kell, ezt pedig hidegebb időben bizony nehéz benntartani.

Szigetelésnek használható bármilyen klasszikus szigetelőanyag, csak a hőtükörként funkcionáló fémfólia ne hiányozzon a rendszerből. Ha a kollektor valami tetőre kerül, fűtött padlástér fölé, akkor az alsó szigetelésen lehet valamennyit spórolni.

A frontoldal szigetelése más ügy. Ez a legkeményebb dió, hiszen itt vigyázni kell az alapvető funkcionalitásra. Lényegében egyetlen megoldás van - a hasznos üzemidő kiterjesztése érdekében a frontoldalon két réteget kell alkalmazni, közöttük légkamrával. Ez üveg esetén nehéz, de muszáj, ha nem akarunk megelégedni a kizárólagos nyári melegvízzel - fólia esetén könnyebb a dolog, bár ezzel meg már észrevehető mértékben csökkentjük a bejövő energia mennyiségét.

Ugye, hogy nem is olyan egyszerű?


Tájékoztató jellegű adat, fejszámoláshoz: egy gyári kollektor egy jó tájolású tetőn nyáron átlagosan 500W/m2 körül hoz, de ősszel és tavasszal jó, ha a háromszázat eléri. Télen száz watt - ez épp csak arra elég, hogy ne fagyjon szét a cucc... Egy komolyabb, vákumcsöves darab nyári 6-700W, télen 200W. Cserébe kétszer, háromszor drágább. Viszont borult időben is működőképes úgy-ahogy.

Egy amatőr kollektor nyáron 4-500W/m2, ősszel/tavasszal 150-200, télen semmi.
Cserébe tizedannyiba 'fáj', mint egy gyári.


Folyt. köv.