10 legfontosabb dolog, amire a napkollektoros rendszerek kivitelezésekor ügyelni kell

7. Külső hőcserélők alkalmazása

A kétkörös, fagyálló folyadékkal feltöltött napkollektoros rendszerek fontos eleme a hőcserélő. A hőcserélő helyes méretezése nagymértékben befolyásolja a napkollektoros rendszer hatékonyságát. Ha a hőcserélőt rosszul választjuk meg, az akár 15-20%-al is csökkentheti a hasznosítható napenergia mennyiségét.

 

Nagy rendszerekbe csak külső hőcserélőt!

A melegvíz-, és puffertárolókkal foglalkozó fejezetben megadtuk, hogy az általánosan alkalmazott, tárolóba beépített belső hőcserélők alkalmazása esetén ~0,2 négyzetméter hőcserélő felület szükséges 1 négyzetméter hasznos napkollektor felülethez. Ez azt jelenti például, hogy 20 négyzetméter napkollektor felülethez 4 négyzetméter felületű belső hőcserélőre lenne szükség. Ha a hőcserélő felülete kisebb a szükségesnél, akkor ez a napkollektorok hőmérsékletének megemelkedését, és így a hatásfok csökkenését eredményezi. 1 °C hőmérséklet emelkedés a kollektorok hatásfokát kb. 0,5%-al csökkenti. A kelleténél kisebb hőcserélő a napkollektorok hőmérsékletét akár 30-40°C-al is megemelheti, így a hatásfok 15-20%-al is csökkenhet. Ezért nagyobb, 20-30 négyzetméter hasznos napkollektor felület feletti rendszerek esetében már nem szabad belső hőcserélőt használni, hanem megfelelően méretezett külső hőcserélőt kell alkalmazni.

A külső hőcserélő méretezése

A külső hőcserélő „méretezését” sokszor elintézik az átadni kívánt teljesítmény alapján történő kiválasztással. Ez helytelen gyakorlat, hiszen a teljesítmény csak egy jellemző a sok közül. Legalább ennyire fontos megadni, hogy a teljesítményt milyen hőmérsékleteken, milyen térfogatáramok mellett, és milyen közegek esetén kell a hőcserélőnek átvinnie. 

Egy adott hőcserélővel megvalósuló hőátadást a fűtő és a fűtött közeg közötti logaritmikus hőmérséklet különbség (logDt) jellemzi. Minél kisebb ennek az értéke, annál alacsonyabb napkollektor hőmérséklet érhető el, tehát annál magasabb lehet a napkollektorok hatásfoka. Napkollektoros rendszereknél reális és gazdaságos cél lehet 5 °C körüli logaritmikus hőmérséklet különbség elérése. Az alábbi ábrán bemutatjuk hogyan alakul a napkollektorok hatásfoka egy helyesen, 5°C-os hőmérséklet különbséggel, és egy helytelenül, 30°C-os hőmérséklet különbséggel méretezett hőcserélő esetében. Látható, hogy a helytelenül kiválasztott hőcserélő a vizsgált üzemmódban 15%-al alacsonyabb hatásfokkal üzemel.Hőcserélő-kollektor-hatásfok összefüggése

A hőmérséklet viszonyok mellett a hőcserélő kiválasztásakor természetesen ügyelni kell arra is, hogy a hőcserélő nyomásvesztesége ne legyen túl nagy, a szokásos maximális érték ~20 kPa. Figyelni kell arra is, hogy a hőcserélő csonkjainál az áramló közegek sebessége ne lépje túl a megengedett értéket.

A hőcserélő méretezési üzemállapota!

A hőcserélő kiválasztásánál a legfontosabb, hogy meghatározzuk mekkora teljesítményt kell a hőcserélőnek átvinnie. A névleges méretezési állapot megállapításához átlagos nyári napot célszerű alapul venni. Ilyenkor Magyarországon a napsugárzás teljesítménye a déli órákban Qnap= 900 W/m2, a külső hőmérséklet 20-25°C, a napkollektorok hőmérséklete pedig 50-60°C. A napkollektorok hatásfoka ilyenkor hkoll= 61%, így lesz a 900 W/m2-es napsugárzásból Qkoll= 550 W/m2-es napkollektor teljesítmény. El kell döntenünk azt is, milyen térfogatáramokat fogunk alkalmazni. A napkollektor körben normál, „high flow” térfogatáram esetén 30 liter/óra, alacsony „low flow” térfogatáram esetén pedig 15 liter/óra értéket kell figyelembe venni. A szekunder kör térfogatárama általában megközelítőleg megegyezik a primer kör térfogatáramával. Ezek a teljesítmény, hőmérséklet és térfogatáram viszonyok láthatók az alábbi ábrán. A feltüntetett értékek fajlagosak, egy négyzetméter napkollektor felületre vonatkoznak, és a figyelembe vett napkollektor köri térfogatáram Vkoll= 30 liter/óra.külső hőcserélő méretezése
hőcserélő méretező programA fenti névleges hőmérséklet és térfogatáram értékeket be tudjuk helyettesíteni a hőcserélő gyártók által megadott számítógépes mértezési programba, és így kiválasztható a megfelelő hő-, és áramlástechnikai tulajdonságokkal rendelkező hőcserélő.

külső lemezes hőcseerélő és szigetelt tartály

 Melegvíz-tárolók napkollektoros fűtése külső, lemezes hőcserélővel.

Ajánló




Új online szakfolyóirat!
 
1. szám


 
2. szám 


 

 
3. szám